公路２０１１年７月第７期
ＨＩＧＨＷＡＹ
Ｊｕｌ．２０１１
Ｎｏ．７
文章编号：０４５１－－０７１２（２０１１）０７一０２１２一０６
中图分类号：Ｕ４１４．７０１文献标识码：Ｂ
针片状颗粒含量对
沥青混合料高温稳定性的影响
毕林昌，申爱琴，郭寅川
（长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室
西安市７１００６４）
摘要：沥青混合料高温稳定性影响因素诸多，包括集料性状、沥青性能和矿料级配等，通过室内试验定量分析了集料针片状颗粒含量对沥青混合料动稳定度的影响规律，同时，对沥青性能和矿料级配对沥青混合料高温稳定性的影响进行了实验分析，结果表明，当针片状颗粒含量小于１４％时，对沥青混合料的高温稳定性影响减缓；选用改性沥青和粗型、“Ｓ”型级配能够很好地提高沥青混合料的高温稳定性。
关键词：沥青混合料；高温稳定性；针片状颗粒含量；沥青性能；矿料级配
沥青混合料的高温稳定性受很多因素的影响，许多的破坏是由集料的不合格造成的，而集料的针片状颗粒含量就是其中的一个很重要的因素。针片状颗粒是指集料颗粒最小厚度（或直径）方向与最大
１原材料主要技术指标
１．１粗集料技术指标
粗集料选取项目周边料场生产的石灰岩，粗集料的主要技术指标如表１。
表１
长度（或宽度）方向的尺寸比小于ｌ：３的颗粒，针片
状颗粒由于细长或扁平，在施工过程中很容易造成集料破碎，从而使得沥青混合料的实际级配细化，对沥青混合料的高温稳定性影响较大。由于沥青混合料是个混合体，沥青的性能和矿料级配对沥青混合料的高温稳定性也有影响ｕ－２Ｊ。
粗集料主要技术指标
ＪＴＧＦ４０——
试验项目单位
试验结果
２００４要求
≤２８≤３０
２０．５
石料压碎值洛杉矶磨耗损失毛体积相对密度
吸水率坚固性
粗集料与沥青的黏附性粗集料磨光值ＰＳＶ
％％
１７．９
国内外在集料针片状颗粒含量对沥青混合料性能影响的研究较少，同济大学的谢兆星等人研究了
集料针片状颗粒含量对沥青混合料性能的影响，通过研究ＡＣ－１３Ｃ的性能，指出当集料针片状颗粒含量大于２０％时，高温稳定度下降明显；华南理工大
≥２．５
％％
≤３．０≤１２
２．７０７
Ｏ．２６
０．３
≥４级５级
４５
学的卢亮等人通过不同集料针片状颗粒含量的沥青混合料性能试验，验证了集料针片状颗粒含量对沥
青混合料路用性能的影响Ｄ．５ｊ。以上研究大部分都是定性的分析，没有进行细致的研究，本文通过研究沥青混合料在针片状矿料含量、沥青性能和矿料级配三者的综合作用下的高温稳定性，定量地分析集料针片状颗粒含量、沥青性能和矿料级配三者对沥青混合料的高温稳定性的影响，以便为沥青混合料
１．２沥青的主要技术指标
基质沥青选用中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司生产的东海牌Ａ级７０号石油沥青，其技术指标经检测符合《公路沥青路面施工技术规范》
（ＪＴＧＦ４０一２００４）要求。改性沥青采用ＳＢＳ改性沥
青，改性沥青改性剂掺配比例为４％，基质沥青和改性沥青的主要技术指标如表２。
施工过程中集料的质量控制提供依据。
收稿日期：２０ｌＯ一１２一１３
２０１１年
第７期毕林昌等：针片状颗粒含量对沥青混合料高温稳定性的影响
裹２试验项目
两种沥青的主要技术指标
单位
０．１ｍｍ
℃ＣｍＣｍＣｍ
２级配曲线的选取
试验结果
基质沥青
６７４７．５
根据规范规定的级配范围和理论研究合成
５ｌ７６
改性沥青
针人度（２５℃，５ｓ，１００ｇ）
ＡＣ一２５沥青混合料级配。通过计算合成４条级配曲线，级配１为细型级配，级配２在中值附近，级配３为粗型级配，级配４为“Ｓ”型级配，各级配的通过率如表３所示，级配曲线如图１。
软化点（环球法）
１５＂Ｃ延度１０℃延度５＂Ｃ延度
＞１００
３０．７
＞１００
４５．６
哀３级配通过率数据
通过下列筛孔（ｒａｍ）的质量百分率／％
级配类型
０．０７５
０．１５１３４７．４６．２５．８６．２
０．３１７５１２．８８．０７．４７．６
０．６２４８２０．４１４．０１２．３１２．３
１．１８３３１２２７．８１８．９１５．３１６．１
２．３６４２１６３８．２２８．８１９．９２４．３
４．７５５２２４４７．６４０．１３０．４３７．０
９．５６５４５６０．７５５．８４９．７５９．７
１３．２７６５７７１．２６４．Ｏ６０．６７２．６
１６８３６５７９．４７３．８６８．５８０．５
１９９０７５８６．９８４．０８０．２８８．７
２６．５１００９０９８．７９６．１９３．７９８．８
３１．５１００１００１００１００１００１００
级配上限级配下限合成级配ｌ合成级配２合成级配３合成级配４
７３５．５５．３５．４５．４
一上限一下线一合成级配ｌ＋合成级配２一合成级配３一合成级配４
述
镬卜
捌暇
∞如∞加∞蚰∞加Ｏ
０．０７５
０．１５
０．３
０．６
１．１８
２．３６
４．７５９．５１３．２１６１９２６．５３１．５
筛孔尺寸／ｍｍ
圈１
ＡＣ－－２Ｓ级配曲线
３试验方案
通过考察周边的料场，由于生产工艺等原因，集料的针片状颗粒含量变化很大，最小的只有５％，而最大的达到了２０％。为了进一步论证集料针片状颗粒含量对沥青混合料的高温稳定性的影响，参考当地集料的针片状颗粒含量，本文选用５％、８％、１１％、１４％、１７％、２０％等６种针片状颗粒含量的粗集料，沥青选用基质沥青和改性沥青两种，通过马歇尔试验确定各级配的最佳油石比。马歇尔试验结果如表４所示。采用不同的级配和最佳油石比制备试件，通过试验验证各组混合料的高温稳定性［８］。
高温稳定性试验选用常用的车辙试验和高温剪切试验，车辙试验采用ＨＹＣＺ一１型自动车辙试验仪，在最佳油石比下。按照马歇尔密度，轮碾成型沥
青混合料试件，试件尺寸为３０
ｃｍ×３０ｃｍ×５ｃｍ，
每组试验采用３块试件，主要技术参数为：碾轮的碾
压速度为４２次（单程），试验小车运动距离为
２３０
ｍｍ，碾轮的橡胶硬度（国际标准硬度）为７８，碾
轮与试模的接地压强为０．７ＭＰａ，试验温度为６０℃。剪切试验采用ＨＳ－－ＳＳ型道路材料剪切仪，主要参数为：剪切速率为５０ｒａｍ／ｒａｉｎ，上下夹具间距为５ｍｍ，剪切温度为６０℃。一４试验结果与分析４．１试验结果
基质沥青混合料的试验结果如表５、表６和图２、图３所示，改性沥青混合料的试验结果如表７、表８和图４、图５所示。
一２１４一
公路２０１１年第７期
表４各级配马歇尔试验结果
各级配最佳
沥青品种
级配
油石比／％
试件平均相对毛体积密
度而
２．４３３
４．２
试件的矿
试件平均空
隙率ｙｙ／％
试件有效
饱和度
稳定度
ｋＮ
流值
ｍｍ
料间隙率
、，＾ｆｄ／％
１２．８
理论最大相对密度
ｖＦＡ？％
６７．４
１０．５５１１．４ｌ
３．５２
２．５３９２．５５２
级配１级配２
基质沥青
级配３级配４级配１级配２
改性沥青
级配３级配４
４．１
４．０
２．４３９４．４１３．１６６．２３．２６
３．８３．９
２．４４６４．７１３．８６５．８
１３．２８
２．９１３．１２
２．５６７２．５６２
２．４５１４．３１３．５６７．９６７．７
１４．５８
４．２２．４３５４．１１２．８１３．１
１２．３２３．３２２．５４
４．１２．４４２４．４
６６．５１３．６３３．１５２．５５４
４．０２．４４９４．７
１３．８６５．９１５．１８２．０４２．５７
４．Ｏ２．４５２４．３
１３．５６７．９１５．３３２．３１２．５６３
注：采用马歇尔试验，击实次数为７５次，因为改性沥青可能吸水，试件平均相对毛体积密度采用蜡封法测定。理论相对最大密度采用真空法测定。
裹５基质沥青混合料不同针片状颗粒含量下的动稳定度
不同针片状颗粒含量（％）下的动稳定度／（次／ｒａｍ）
级配类型
５
８１７８６
１１１６３９
１４１４９５
１７１３０４
２０１０８４
级配１级配２
１８３５
２６７２２５９４２４５１２２９８２０７９
１７８２
级配３级配４
３１２５３０７８３０１３
２８７４
２５７３２２０８
３２５６３１９４３０９５２９４７２６３５２２６７
裹６基质沥青混合料不同针片状颗粒含量下的直剪强度
不同针片状颗粒含量（％）下的直剪强度／ＭＰａ
级配类型
５
８０．４４９
１１０．４３８
１４
１７
２０
级配１
级配２
０．４５４０．４２１０．３８９Ｏ．３４１
Ｏ．５５１
０．５４６０．５３６
０．５２０．４８６０．４４２
级配３级配４
０．５８７０．５９０．５７２０．５５１０．５２９０．４８７
Ｏ．５９２
０．５８９０．５８４
０．５６５０．５３４
０．４９４
衰７改性沥青混合料不同针片状颗粒含量下的动稳定度
不同针片状颗粒含量（％）下的动稳定度／（次／ｍｍ）
级配类型
５
８１９８５
１１ｌ８５３
１４１７０２
１７ｌ５２０
２０１２８９
级配１
缀配２级配３级配４
２０９３
２８８３２７９６２６５１
２４３９
２２０６１９２８
３４２７
３３６７
３２０４
３０５７
２８７２
２６３１
３５３６３４７８３３２９
３１８６
２９７８２７２４
２０１１年第７期毕林昌等：针片状颗粒含量对沥青混合料高温稳定性的影响一２１５一
衰８改性沥青混合料不同针片状颗粒含量下的直剪强度
级配类型
５
８０．４６３０．５６２０．５９９０．６０２
１１０．４５６０．５５５０．５８９Ｏ．５９１
１４０．４４５０．５４２Ｏ．５５６Ｏ．５６１
１７Ｏ．４２Ｏ．５１８０．５４３Ｏ．５４９
２００．３９４０．４９８０．５１２０．５２４
不同针片状颗粒含量（％）下的直剪强度（ＭＰａ）
级配１级配２级配３级配４
０．４６７０．５６６０．６０３０．６０８
３５００３０００
５
七
量２５００
５０００００
一—～弓≮
一级配ｌ
一级乔￡２一级ｒｉｆｔ３
餐２０００￥～—＼－
——＼，飞≮
——＼，
６５５５４５
一———ｔ≈≈≈～
—————：§
～一
１４
１７
２０
饕ｌ
氍１
一级配ｌｌ—————、
＋级配２Ｉ＋级配３Ｉ
一级配４
％ｍ＂ｎ¨ｎ吣仉３
一级配４ｌ
８
ｌｌ
针片状颗粒含量，％
田５
５
６５５５
改性沥青混合料不同针片状颗粒含量下的直剪强度
含量从５％增加到２０％，级配１、级配２、级配３、级配
：——‘三：：，
—～—一ｊ—＼
——、、
１４
１７
４的动稳定度降幅分别为４６．４％、３１．４％、２９．３％、
３３．４
、＼呵
ｏＡ；当针片状颗粒含量从５％增大到１４％时，级
４５
％ｃ；吣ｃ；¨∞∞吼３
一缀配１一级配２一级配３一级配４
５
８
ｌｌ
＼
配１、级配２、级配３、级配４的动稳定度的降幅分别为２０．７％、２１．４％、８．１ｏＡ、１２．６ｏＡ；当针片状颗粒含
量从１４％增大到２０％时，级配１、级配２、级配３、级
２０
配４的动稳定度降幅分别为３２．３ｏＡ、３４．１％、２３．１％、２３．９％。可见，当针片状颗粒含量小于１４％时．各个级配的抗车辙性能降低较慢，而当针片状颗粒含量大于１４％时，抗车辙性能降低很快。
针片状颗粒古量伤
圈３基质沥青混合料不同针片状颗粒含■下的直剪强度
４３３２２ｌ
‘
由表７、表８和图４、图５可以看出，针片状颗粒
一———习＝，＝＝ｂ
、—１专专遗
——－＿—、
——、、、
含量从５％增加到２０％，级配１、级配２、级配３、级配４的直剪强度的降幅分别为２４．９ｏＡ、１９．８ｏＡ、１７．０％、１６．６ｏＡ；当针片状颗粒含量从５％增大到１４％时，级配１、级配２、级配３、级配４的直剪强度的降幅分别为７．３％、５．６％、６．１％、７．７ｏＡＩ当针片
～—、、、
一级配ｌ＋级配２一级配３Ｉ＋级配４
５
ｌ
咖姗咖铷咖姗咖姗ｏ
８ｌｌ１４１７２０
状颗粒含量从１４％增大到２０％时，级配１、级配２、
级配３、级配４的直剪强度的降幅分别为１９．１％、
１５．０
针片状颗粒食量Ｐ，４
圈４改性沥青混台料不同针片状颗粒含■下的动稳定度
ｏＡ、１１．６ｏＡ、１２．６％。可见直剪强度的下降区间
主要在１４％～２０％之间，当针片状颗粒含量小于１４％时，直剪强度下降较慢。
４．２集料针片状颗粒含量对沥青混合料高温稳定
性的影响
由表５、表６和图２、图３可以看出。针片状颗粒
有研究表明，针片状颗粒与针片状颗粒搭接时，由于针片状颗粒的力学性能的影响，当受到外界荷载作用时，集料破碎严重，使得混合料级配细化，进
而降低沥青混合料的高温稳定性。当集料针片状颗粒含量低的时候，针片状颗粒与针片状颗粒搭接的概率很低，所以高温稳定性降低速率较低，而随着集
料针片状颗粒含量的增加，针片状颗粒之间搭接的概率呈级数增加，使得混合料的高温稳定性急剧下
降，通过研究发现这个转点就是集料针片状颗粒含量为１４％，所以建议在施工过程中控制集料集料针
片状颗粒含量在１４％以下。
４．３
沥青性能对沥青混合料高温稳定性的影响
为了便于比较改性沥青对高温稳定性的影响，特将两种沥青混合料高温稳定性放在一起进行比
较，各集料针片状颗粒含量下的高温稳定提升的幅度如表９和表１０所示。对比基质沥青混合料和改性沥青混合料的数据可以看出，改性沥青混合料的高温稳定性要明显优于基质沥青，这是因为ＳＢＳ改性剂能够很高地改善沥青的高温性能，降低沥青的温度敏感性。
表９改性沥青对动稳定度提升幅度
针片状颗
各级配动稳定度提升幅度／％
粒含量／％
级配ｌ
级配２
级配３
缓配４
５１４．１７．９９．７８．６８１１．１７．８９．４８．９１１１３．１８．２６．３７．６１４１３．８６．１６．４８．１１７１６．６６．１１１．６１３．１２０
１８．９
９．２
１９．２
２０．２
裹ｌＯ改性沥青对直剪强度提升幅度
针片状颗粒各级配直剪强度提升幅度／％
含量／％
级配１
级配２
级配３
级配４
５２．９２．８Ｚ．７２．７８３．１２．９１．６２．２１１４．１３．５３．０２．８１４５．７４．２３．４３．１１７８．Ｏ６．６４．８３．４２０
１５．５
１２．７
７．２
６．１
由表９可以看出．当集料针片状颗粒含量小于１４％时，改性沥青对于各级配混合料动稳定度的提
升幅度和集料针片状颗粒含量的关系并不明显，但
是当集料针片状颗粒含量大于１４％时，改性沥青对于动稳定度的提升幅度开始加快，特别是对于级配３和级配４提升幅度更加明显。
２０１１年第７期
由表１０可以看出，当针片状颗粒含量小于１７％时，改性沥青对直剪强度的提升幅度并不大，当针片状颗粒含量为２０％时，级配１、级配２、级配３、
级配４的提升幅度分别为１５．５％、１２．７％、７。２％、
６．１％，可见级配３、级配４的直剪强度并没有因为采用改性沥青而提高很多，这是因为级配３、级配４
属于骨架结构，骨架结构的嵌挤摩擦作用抵挡着主
要的剪切力，采用改性沥青时对混合料抗剪强度的提高并不明显。
４．４级配对沥青混合料高温稳定性的影响
为了便于观察级配对高温稳定性的影响，特将
各级配的动稳定度和直剪强度随着集料针片状颗粒含量变化的下降幅度分别绘图表示，动稳定度降幅如图６所示，直剪强度降幅如图７所示。
５０
蔷４０
鐾３０舅
■■
基２０圈
嚣１０
霉
冒冒
标０
缀配ｌ级配２级配３级配４
级配
（ａ）基质沥青混合料动稳定度下降幅度
４５４０
馨３０述３５
一
遵２５
雾＿
黼
圈
■■
朝
豳＿
一
鼹
誓
窿圈
Ｏ
级配ｌ级配２级配３级配４
级配
（”改性沥青混合料动稳定度降幅
注：５％一１４％是指集料针片状颗粒含量从５％提升到１４％ｉ１４％一２０％是指集料针片状颗粒含量从１４％提升到２０％。柱状体的下部是针片状颗粒含量从５％提升到１４“时的动稳定度下降幅度．上部是针片状颗粒含量从１４％提升到２０％时的动稳定度下降幅度，柱状体整体为针片状颗粒含量从５％提升到２０％时的动稳定度下降幅度。下同。
图６不同集料针片状颗粒含量下的动稳定度降幅
由表５、表７可以看出，粗级配和“Ｓ”型级配的动稳定度明显高于细级配的动稳定度，中级配的动稳定度在它们之间，各个级配随着集料针片状颗粒含量增加动稳定度的降幅各不相同，由图６可以看
出，集料针片状颗粒含量从５ｏＡ增大到２０％，粗级配和
２０１１年第７期
毕林昌等：针片状颗粒含量对沥青混合料高温稳定性的影响一２１７一
述
馨
世越嘲器蝠
级配ｌ
级配２级配３级配４
级配
（ａ）基质沥青混合料抗剪强度降幅
３０２５
薹２０
饕１５圜
■■
＿
鐾１０
麓
圜
＿螺５
嗣
圈
＿
０
级配１
级目ｅ２
级目Ｅ３
级配４
级配
（”改性沥青混合料抗剪强度降幅
田７不同集料针片状颗粒含量下的直剪强度
“Ｓ”型级配动稳定度降幅较小。而细级配的动稳定度降幅较大，特别是在采用改性沥青时，这种效果更加明显；另外通过对比可以发现动稳定度下降的主
要区间在集料针片状颗粒含量为１４％到２０％，这个区间的动稳定度下降较快。
由表６、表８可以看出，粗级配和“Ｓ”型级配的直剪强度要高于细级配和中级配，由图７可以看出，当采用基质沥青时，各级配的直剪强度下降幅度变化不大，但是采用改性沥青时，这种差距明显加大，粗级配和“Ｓ”型级配的直剪强度降幅要小于细级配和中级配；通过图７还可以发现直剪强度的主要下降区间在集料针片状颗粒含量为１４％到２０％，在这
个区间直剪强度衰减较快。
混合料的高温稳定性与混合料的骨架结构有关，细级配属悬浮密实结构，集料针片状颗粒含量的影响较大，粗级配属骨架空隙结构，“Ｓ”型级配属骨架密实结构。集料针片状颗粒含量对骨架结
果的影响相对较小。当集料针片状颗粒含量较大
时，应采用粗级配或者“Ｓ”型级配以降低集料针片状颗粒含量对沥青混合料的高温稳定性的影响。
５结语
（１）在原材料选用的时候，集料要严格把关集料
针片状颗粒含量，这个指标对沥青混合料高温稳定
性影响很大，当集料针片状颗粒含量从５％增大到２０％，各个级配的沥青混合料的高温稳定性下降迅速，动稳定度降幅均超过２０％，直剪强度降幅均超
过１０％；当集料针片状颗粒含量小于１４％时，高温
稳定性下降幅度较小，建议施工过程中控制集料的针片状颗粒含量不大于１４％。
（２）当选用ＳＢＳ改性沥青时，混合料的动稳定度都有一定程度的提升，在集料针片状颗粒含量较
低时，高温稳定性提升得并不明显，但是在集料针片状颗粒含量较高时，高温稳定性提升得很快，当集料针片状颗粒含量较高时，采用ＳＢＳ改性沥青可以显
著提高沥青混合料的高温稳定性。
（３）对于级配曲线的优选，通过对比可以看出采用粗型级配和“Ｓ”型级配能够很好地提高沥青混合料的高温稳定性，粗级配和“Ｓ”型级配的高温稳定
性明显优于细级配和中级配。特别是在集料针片状
颗粒含量较高时，推荐采用粗级配和“Ｓ”型级配，提高沥青混合料的高温稳定性。参考文献：
［１］申爱琴，王娜，李明国．孙长新．高速公路ＳＭＡ混合
料高温稳定性及影响因素［Ｊ］．长安大学学报：自然科学版．２００６，（１）ｔ１—７．
版社，１９９６．
性能的影响［Ｊ］．长安大学学报：自然科学版，２００２。
（６）：１—４．
料性能的影响及其降低途径［Ｊ］．公路，２００７．（５）ｔ
１５４—１５７．
用性能的影响［Ｊ］．北方交通．２０１０，（６）ｔ１４－－１６．Ｆ４０－－２００４公路沥青路面施工技术规范［ｓ］．ＪＴＪ０５２—２０００公路工程沥青及沥青混合料试验规程
Ｉｓ］．
［２］张登良．沥青与沥青混合料［Ｍ］．北京：人民交通出
［３］申爱琴，蒋庆华．祁秀林．矿料级配对沥青混合料路用
［４］卢亮．王端宜，詹小丽．针片状颗粒含量对沥青混合
［５３余志凯．黄刚．胥吉．针片状颗粒含量对沥青混合料路
［６］］ＴＧ［７３
公路２０１１年７月第７期
ＨＩＧＨＷＡＹ
Ｊｕｌ．２０１１
Ｎｏ．７
文章编号：０４５１－－０７１２（２０１１）０７一０２１２一０６
中图分类号：Ｕ４１４．７０１文献标识码：Ｂ
针片状颗粒含量对
沥青混合料高温稳定性的影响
毕林昌，申爱琴，郭寅川
（长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室
西安市７１００６４）
摘要：沥青混合料高温稳定性影响因素诸多，包括集料性状、沥青性能和矿料级配等，通过室内试验定量分析了集料针片状颗粒含量对沥青混合料动稳定度的影响规律，同时，对沥青性能和矿料级配对沥青混合料高温稳定性的影响进行了实验分析，结果表明，当针片状颗粒含量小于１４％时，对沥青混合料的高温稳定性影响减缓；选用改性沥青和粗型、“Ｓ”型级配能够很好地提高沥青混合料的高温稳定性。
关键词：沥青混合料；高温稳定性；针片状颗粒含量；沥青性能；矿料级配
沥青混合料的高温稳定性受很多因素的影响，许多的破坏是由集料的不合格造成的，而集料的针片状颗粒含量就是其中的一个很重要的因素。针片状颗粒是指集料颗粒最小厚度（或直径）方向与最大
１原材料主要技术指标
１．１粗集料技术指标
粗集料选取项目周边料场生产的石灰岩，粗集料的主要技术指标如表１。
表１
长度（或宽度）方向的尺寸比小于ｌ：３的颗粒，针片
状颗粒由于细长或扁平，在施工过程中很容易造成集料破碎，从而使得沥青混合料的实际级配细化，对沥青混合料的高温稳定性影响较大。由于沥青混合料是个混合体，沥青的性能和矿料级配对沥青混合料的高温稳定性也有影响ｕ－２Ｊ。
粗集料主要技术指标
ＪＴＧＦ４０——
试验项目单位
试验结果
２００４要求
≤２８≤３０
２０．５
石料压碎值洛杉矶磨耗损失毛体积相对密度
吸水率坚固性
粗集料与沥青的黏附性粗集料磨光值ＰＳＶ
％％
１７．９
国内外在集料针片状颗粒含量对沥青混合料性能影响的研究较少，同济大学的谢兆星等人研究了
集料针片状颗粒含量对沥青混合料性能的影响，通过研究ＡＣ－１３Ｃ的性能，指出当集料针片状颗粒含量大于２０％时，高温稳定度下降明显；华南理工大
≥２．５
％％
≤３．０≤１２
２．７０７
Ｏ．２６
０．３
≥４级５级
４５
学的卢亮等人通过不同集料针片状颗粒含量的沥青混合料性能试验，验证了集料针片状颗粒含量对沥
青混合料路用性能的影响Ｄ．５ｊ。以上研究大部分都是定性的分析，没有进行细致的研究，本文通过研究沥青混合料在针片状矿料含量、沥青性能和矿料级配三者的综合作用下的高温稳定性，定量地分析集料针片状颗粒含量、沥青性能和矿料级配三者对沥青混合料的高温稳定性的影响，以便为沥青混合料
１．２沥青的主要技术指标
基质沥青选用中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司生产的东海牌Ａ级７０号石油沥青，其技术指标经检测符合《公路沥青路面施工技术规范》
（ＪＴＧＦ４０一２００４）要求。改性沥青采用ＳＢＳ改性沥
青，改性沥青改性剂掺配比例为４％，基质沥青和改性沥青的主要技术指标如表２。
施工过程中集料的质量控制提供依据。
收稿日期：２０ｌＯ一１２一１３
２０１１年
第７期毕林昌等：针片状颗粒含量对沥青混合料高温稳定性的影响
裹２试验项目
两种沥青的主要技术指标
单位
０．１ｍｍ
℃ＣｍＣｍＣｍ
２级配曲线的选取
试验结果
基质沥青
６７４７．５
根据规范规定的级配范围和理论研究合成
５ｌ７６
改性沥青
针人度（２５℃，５ｓ，１００ｇ）
ＡＣ一２５沥青混合料级配。通过计算合成４条级配曲线，级配１为细型级配，级配２在中值附近，级配３为粗型级配，级配４为“Ｓ”型级配，各级配的通过率如表３所示，级配曲线如图１。
软化点（环球法）
１５＂Ｃ延度１０℃延度５＂Ｃ延度
＞１００
３０．７
＞１００
４５．６
哀３级配通过率数据
通过下列筛孔（ｒａｍ）的质量百分率／％
级配类型
０．０７５
０．１５１３４７．４６．２５．８６．２
０．３１７５１２．８８．０７．４７．６
０．６２４８２０．４１４．０１２．３１２．３
１．１８３３１２２７．８１８．９１５．３１６．１
２．３６４２１６３８．２２８．８１９．９２４．３
４．７５５２２４４７．６４０．１３０．４３７．０
９．５６５４５６０．７５５．８４９．７５９．７
１３．２７６５７７１．２６４．Ｏ６０．６７２．６
１６８３６５７９．４７３．８６８．５８０．５
１９９０７５８６．９８４．０８０．２８８．７
２６．５１００９０９８．７９６．１９３．７９８．８
３１．５１００１００１００１００１００１００
级配上限级配下限合成级配ｌ合成级配２合成级配３合成级配４
７３５．５５．３５．４５．４
一上限一下线一合成级配ｌ＋合成级配２一合成级配３一合成级配４
述
镬卜
捌暇
∞如∞加∞蚰∞加Ｏ
０．０７５
０．１５
０．３
０．６
１．１８
２．３６
４．７５９．５１３．２１６１９２６．５３１．５
筛孔尺寸／ｍｍ
圈１
ＡＣ－－２Ｓ级配曲线
３试验方案
通过考察周边的料场，由于生产工艺等原因，集料的针片状颗粒含量变化很大，最小的只有５％，而最大的达到了２０％。为了进一步论证集料针片状颗粒含量对沥青混合料的高温稳定性的影响，参考当地集料的针片状颗粒含量，本文选用５％、８％、１１％、１４％、１７％、２０％等６种针片状颗粒含量的粗集料，沥青选用基质沥青和改性沥青两种，通过马歇尔试验确定各级配的最佳油石比。马歇尔试验结果如表４所示。采用不同的级配和最佳油石比制备试件，通过试验验证各组混合料的高温稳定性［８］。
高温稳定性试验选用常用的车辙试验和高温剪切试验，车辙试验采用ＨＹＣＺ一１型自动车辙试验仪，在最佳油石比下。按照马歇尔密度，轮碾成型沥
青混合料试件，试件尺寸为３０
ｃｍ×３０ｃｍ×５ｃｍ，
每组试验采用３块试件，主要技术参数为：碾轮的碾
压速度为４２次（单程），试验小车运动距离为
２３０
ｍｍ，碾轮的橡胶硬度（国际标准硬度）为７８，碾
轮与试模的接地压强为０．７ＭＰａ，试验温度为６０℃。剪切试验采用ＨＳ－－ＳＳ型道路材料剪切仪，主要参数为：剪切速率为５０ｒａｍ／ｒａｉｎ，上下夹具间距为５ｍｍ，剪切温度为６０℃。一４试验结果与分析４．１试验结果
基质沥青混合料的试验结果如表５、表６和图２、图３所示，改性沥青混合料的试验结果如表７、表８和图４、图５所示。
一２１４一
公路２０１１年第７期
表４各级配马歇尔试验结果
各级配最佳
沥青品种
级配
油石比／％
试件平均相对毛体积密
度而
２．４３３
４．２
试件的矿
试件平均空
隙率ｙｙ／％
试件有效
饱和度
稳定度
ｋＮ
流值
ｍｍ
料间隙率
、，＾ｆｄ／％
１２．８
理论最大相对密度
ｖＦＡ？％
６７．４
１０．５５１１．４ｌ
３．５２
２．５３９２．５５２
级配１级配２
基质沥青
级配３级配４级配１级配２
改性沥青
级配３级配４
４．１
４．０
２．４３９４．４１３．１６６．２３．２６
３．８３．９
２．４４６４．７１３．８６５．８
１３．２８
２．９１３．１２
２．５６７２．５６２
２．４５１４．３１３．５６７．９６７．７
１４．５８
４．２２．４３５４．１１２．８１３．１
１２．３２３．３２２．５４
４．１２．４４２４．４
６６．５１３．６３３．１５２．５５４
４．０２．４４９４．７
１３．８６５．９１５．１８２．０４２．５７
４．Ｏ２．４５２４．３
１３．５６７．９１５．３３２．３１２．５６３
注：采用马歇尔试验，击实次数为７５次，因为改性沥青可能吸水，试件平均相对毛体积密度采用蜡封法测定。理论相对最大密度采用真空法测定。
裹５基质沥青混合料不同针片状颗粒含量下的动稳定度
不同针片状颗粒含量（％）下的动稳定度／（次／ｒａｍ）
级配类型
５
８１７８６
１１１６３９
１４１４９５
１７１３０４
２０１０８４
级配１级配２
１８３５
２６７２２５９４２４５１２２９８２０７９
１７８２
级配３级配４
３１２５３０７８３０１３
２８７４
２５７３２２０８
３２５６３１９４３０９５２９４７２６３５２２６７
裹６基质沥青混合料不同针片状颗粒含量下的直剪强度
不同针片状颗粒含量（％）下的直剪强度／ＭＰａ
级配类型
５
８０．４４９
１１０．４３８
１４
１７
２０
级配１
级配２
０．４５４０．４２１０．３８９Ｏ．３４１
Ｏ．５５１
０．５４６０．５３６
０．５２０．４８６０．４４２
级配３级配４
０．５８７０．５９０．５７２０．５５１０．５２９０．４８７
Ｏ．５９２
０．５８９０．５８４
０．５６５０．５３４
０．４９４
衰７改性沥青混合料不同针片状颗粒含量下的动稳定度
不同针片状颗粒含量（％）下的动稳定度／（次／ｍｍ）
级配类型
５
８１９８５
１１ｌ８５３
１４１７０２
１７ｌ５２０
２０１２８９
级配１
缀配２级配３级配４
２０９３
２８８３２７９６２６５１
２４３９
２２０６１９２８
３４２７
３３６７
３２０４
３０５７
２８７２
２６３１
３５３６３４７８３３２９
３１８６
２９７８２７２４
２０１１年第７期毕林昌等：针片状颗粒含量对沥青混合料高温稳定性的影响一２１５一
衰８改性沥青混合料不同针片状颗粒含量下的直剪强度
级配类型
５
８０．４６３０．５６２０．５９９０．６０２
１１０．４５６０．５５５０．５８９Ｏ．５９１
１４０．４４５０．５４２Ｏ．５５６Ｏ．５６１
１７Ｏ．４２Ｏ．５１８０．５４３Ｏ．５４９
２００．３９４０．４９８０．５１２０．５２４
不同针片状颗粒含量（％）下的直剪强度（ＭＰａ）
级配１级配２级配３级配４
０．４６７０．５６６０．６０３０．６０８
３５００３０００
５
七
量２５００
５０００００
一—～弓≮
一级配ｌ
一级乔￡２一级ｒｉｆｔ３
餐２０００￥～—＼－
——＼，飞≮
——＼，
６５５５４５
一———ｔ≈≈≈～
—————：§
～一
１４
１７
２０
饕ｌ
氍１
一级配ｌｌ—————、
＋级配２Ｉ＋级配３Ｉ
一级配４
％ｍ＂ｎ¨ｎ吣仉３
一级配４ｌ
８
ｌｌ
针片状颗粒含量，％
田５
５
６５５５
改性沥青混合料不同针片状颗粒含量下的直剪强度
含量从５％增加到２０％，级配１、级配２、级配３、级配
：——‘三：：，
—～—一ｊ—＼
——、、
１４
１７
４的动稳定度降幅分别为４６．４％、３１．４％、２９．３％、
３３．４
、＼呵
ｏＡ；当针片状颗粒含量从５％增大到１４％时，级
４５
％ｃ；吣ｃ；¨∞∞吼３
一缀配１一级配２一级配３一级配４
５
８
ｌｌ
＼
配１、级配２、级配３、级配４的动稳定度的降幅分别为２０．７％、２１．４％、８．１ｏＡ、１２．６ｏＡ；当针片状颗粒含
量从１４％增大到２０％时，级配１、级配２、级配３、级
２０
配４的动稳定度降幅分别为３２．３ｏＡ、３４．１％、２３．１％、２３．９％。可见，当针片状颗粒含量小于１４％时．各个级配的抗车辙性能降低较慢，而当针片状颗粒含量大于１４％时，抗车辙性能降低很快。
针片状颗粒古量伤
圈３基质沥青混合料不同针片状颗粒含■下的直剪强度
４３３２２ｌ
‘
由表７、表８和图４、图５可以看出，针片状颗粒
一———习＝，＝＝ｂ
、—１专专遗
——－＿—、
——、、、
含量从５％增加到２０％，级配１、级配２、级配３、级配４的直剪强度的降幅分别为２４．９ｏＡ、１９．８ｏＡ、１７．０％、１６．６ｏＡ；当针片状颗粒含量从５％增大到１４％时，级配１、级配２、级配３、级配４的直剪强度的降幅分别为７．３％、５．６％、６．１％、７．７ｏＡＩ当针片
～—、、、
一级配ｌ＋级配２一级配３Ｉ＋级配４
５
ｌ
咖姗咖铷咖姗咖姗ｏ
８ｌｌ１４１７２０
状颗粒含量从１４％增大到２０％时，级配１、级配２、
级配３、级配４的直剪强度的降幅分别为１９．１％、
１５．０
针片状颗粒食量Ｐ，４
圈４改性沥青混台料不同针片状颗粒含■下的动稳定度
ｏＡ、１１．６ｏＡ、１２．６％。可见直剪强度的下降区间
主要在１４％～２０％之间，当针片状颗粒含量小于１４％时，直剪强度下降较慢。
４．２集料针片状颗粒含量对沥青混合料高温稳定
性的影响
由表５、表６和图２、图３可以看出。针片状颗粒
有研究表明，针片状颗粒与针片状颗粒搭接时，由于针片状颗粒的力学性能的影响，当受到外界荷载作用时，集料破碎严重，使得混合料级配细化，进
而降低沥青混合料的高温稳定性。当集料针片状颗粒含量低的时候，针片状颗粒与针片状颗粒搭接的概率很低，所以高温稳定性降低速率较低，而随着集
料针片状颗粒含量的增加，针片状颗粒之间搭接的概率呈级数增加，使得混合料的高温稳定性急剧下
降，通过研究发现这个转点就是集料针片状颗粒含量为１４％，所以建议在施工过程中控制集料集料针
片状颗粒含量在１４％以下。
４．３
沥青性能对沥青混合料高温稳定性的影响
为了便于比较改性沥青对高温稳定性的影响，特将两种沥青混合料高温稳定性放在一起进行比
较，各集料针片状颗粒含量下的高温稳定提升的幅度如表９和表１０所示。对比基质沥青混合料和改性沥青混合料的数据可以看出，改性沥青混合料的高温稳定性要明显优于基质沥青，这是因为ＳＢＳ改性剂能够很高地改善沥青的高温性能，降低沥青的温度敏感性。
表９改性沥青对动稳定度提升幅度
针片状颗
各级配动稳定度提升幅度／％
粒含量／％
级配ｌ
级配２
级配３
缓配４
５１４．１７．９９．７８．６８１１．１７．８９．４８．９１１１３．１８．２６．３７．６１４１３．８６．１６．４８．１１７１６．６６．１１１．６１３．１２０
１８．９
９．２
１９．２
２０．２
裹ｌＯ改性沥青对直剪强度提升幅度
针片状颗粒各级配直剪强度提升幅度／％
含量／％
级配１
级配２
级配３
级配４
５２．９２．８Ｚ．７２．７８３．１２．９１．６２．２１１４．１３．５３．０２．８１４５．７４．２３．４３．１１７８．Ｏ６．６４．８３．４２０
１５．５
１２．７
７．２
６．１
由表９可以看出．当集料针片状颗粒含量小于１４％时，改性沥青对于各级配混合料动稳定度的提
升幅度和集料针片状颗粒含量的关系并不明显，但
是当集料针片状颗粒含量大于１４％时，改性沥青对于动稳定度的提升幅度开始加快，特别是对于级配３和级配４提升幅度更加明显。
２０１１年第７期
由表１０可以看出，当针片状颗粒含量小于１７％时，改性沥青对直剪强度的提升幅度并不大，当针片状颗粒含量为２０％时，级配１、级配２、级配３、
级配４的提升幅度分别为１５．５％、１２．７％、７。２％、
６．１％，可见级配３、级配４的直剪强度并没有因为采用改性沥青而提高很多，这是因为级配３、级配４
属于骨架结构，骨架结构的嵌挤摩擦作用抵挡着主
要的剪切力，采用改性沥青时对混合料抗剪强度的提高并不明显。
４．４级配对沥青混合料高温稳定性的影响
为了便于观察级配对高温稳定性的影响，特将
各级配的动稳定度和直剪强度随着集料针片状颗粒含量变化的下降幅度分别绘图表示，动稳定度降幅如图６所示，直剪强度降幅如图７所示。
５０
蔷４０
鐾３０舅
■■
基２０圈
嚣１０
霉
冒冒
标０
缀配ｌ级配２级配３级配４
级配
（ａ）基质沥青混合料动稳定度下降幅度
４５４０
馨３０述３５
一
遵２５
雾＿
黼
圈
■■
朝
豳＿
一
鼹
誓
窿圈
Ｏ
级配ｌ级配２级配３级配４
级配
（”改性沥青混合料动稳定度降幅
注：５％一１４％是指集料针片状颗粒含量从５％提升到１４％ｉ１４％一２０％是指集料针片状颗粒含量从１４％提升到２０％。柱状体的下部是针片状颗粒含量从５％提升到１４“时的动稳定度下降幅度．上部是针片状颗粒含量从１４％提升到２０％时的动稳定度下降幅度，柱状体整体为针片状颗粒含量从５％提升到２０％时的动稳定度下降幅度。下同。
图６不同集料针片状颗粒含量下的动稳定度降幅
由表５、表７可以看出，粗级配和“Ｓ”型级配的动稳定度明显高于细级配的动稳定度，中级配的动稳定度在它们之间，各个级配随着集料针片状颗粒含量增加动稳定度的降幅各不相同，由图６可以看
出，集料针片状颗粒含量从５ｏＡ增大到２０％，粗级配和
２０１１年第７期
毕林昌等：针片状颗粒含量对沥青混合料高温稳定性的影响一２１７一
述
馨
世越嘲器蝠
级配ｌ
级配２级配３级配４
级配
（ａ）基质沥青混合料抗剪强度降幅
３０２５
薹２０
饕１５圜
■■
＿
鐾１０
麓
圜
＿螺５
嗣
圈
＿
０
级配１
级目ｅ２
级目Ｅ３
级配４
级配
（”改性沥青混合料抗剪强度降幅
田７不同集料针片状颗粒含量下的直剪强度
“Ｓ”型级配动稳定度降幅较小。而细级配的动稳定度降幅较大，特别是在采用改性沥青时，这种效果更加明显；另外通过对比可以发现动稳定度下降的主
要区间在集料针片状颗粒含量为１４％到２０％，这个区间的动稳定度下降较快。
由表６、表８可以看出，粗级配和“Ｓ”型级配的直剪强度要高于细级配和中级配，由图７可以看出，当采用基质沥青时，各级配的直剪强度下降幅度变化不大，但是采用改性沥青时，这种差距明显加大，粗级配和“Ｓ”型级配的直剪强度降幅要小于细级配和中级配；通过图７还可以发现直剪强度的主要下降区间在集料针片状颗粒含量为１４％到２０％，在这
个区间直剪强度衰减较快。
混合料的高温稳定性与混合料的骨架结构有关，细级配属悬浮密实结构，集料针片状颗粒含量的影响较大，粗级配属骨架空隙结构，“Ｓ”型级配属骨架密实结构。集料针片状颗粒含量对骨架结
果的影响相对较小。当集料针片状颗粒含量较大
时，应采用粗级配或者“Ｓ”型级配以降低集料针片状颗粒含量对沥青混合料的高温稳定性的影响。
５结语
（１）在原材料选用的时候，集料要严格把关集料
针片状颗粒含量，这个指标对沥青混合料高温稳定
性影响很大，当集料针片状颗粒含量从５％增大到２０％，各个级配的沥青混合料的高温稳定性下降迅速，动稳定度降幅均超过２０％，直剪强度降幅均超
过１０％；当集料针片状颗粒含量小于１４％时，高温
稳定性下降幅度较小，建议施工过程中控制集料的针片状颗粒含量不大于１４％。
（２）当选用ＳＢＳ改性沥青时，混合料的动稳定度都有一定程度的提升，在集料针片状颗粒含量较
低时，高温稳定性提升得并不明显，但是在集料针片状颗粒含量较高时，高温稳定性提升得很快，当集料针片状颗粒含量较高时，采用ＳＢＳ改性沥青可以显
著提高沥青混合料的高温稳定性。
（３）对于级配曲线的优选，通过对比可以看出采用粗型级配和“Ｓ”型级配能够很好地提高沥青混合料的高温稳定性，粗级配和“Ｓ”型级配的高温稳定
性明显优于细级配和中级配。特别是在集料针片状
颗粒含量较高时，推荐采用粗级配和“Ｓ”型级配，提高沥青混合料的高温稳定性。参考文献：
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