loading沥青路面松散问题分析
一、目的
结合路表问题现象/情况与现场取样原路面沥青混合料试验检测结果对问题产生原因进行分析。
二、存在问题
某道路沥青路面表面层为AC-13型普通沥青混合料，铺筑于某年9月，第二年夏季前路面使用状况尚好，而进入夏季后由于路面温度升高，路表在车辆荷载水平剪切作用下出现集料脱落、松散现象，表现形式如下图所示。
图1 路表问题现象（左图：路面松散；右图：集料脱落）
三、试验分析
沥青路面的集料脱落、松散通常由一个或几个因素综合引起：（a）沥青胶结料缺乏（贫油混合料）；（b）没有足够的细集料胶浆将粗集料颗粒稳定在一起；（c）压实不足（大空隙率）；（d）过度老化或选用了错误的沥青胶结料等级；（e）集料与沥青胶结料的黏附性较差。
该项目所用集料与沥青胶结料黏附性满足规范要求，通过沥青混合料的沥青含量、矿料级配、压实沥青混合料体积指标检测对其它可能因素进行分析，同时增加车辙试验对该路面的抗车辙能力进行评价。
1. 沥青含量与矿料级配检测
采用燃烧法（T0735-2011）进行原路面取样沥青混合料的沥青含量与矿料级配检测。由于未获得施工所用矿质集料原材，因此未对试验所用燃烧炉进行修正系数标定，采用经验修正系数0.2%对沥青含量进行修正，矿料级配则不做修正，检测结果如下：
（1）沥青含量
经检测原路面取样沥青混合料的燃烧损失为5.32%，修正后沥青含量为5.12%，油石比即为5.40%。依据以往经验，该沥青含量为较为合理的用量水平。
（2）矿料级配
原路面取样沥青混合料矿料级配检测结果如表1所示，级配曲线见图2.
表1 原路面沥青混合料矿料级配检测结果
筛孔（mm） 矿料级配 规范要求 100908070级配上限级配中值级配下限矿料级配通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%） 16 100 100 13.2 99.3 100-90 9.5 88.9 85-68 4.75 55.3 68-38 2.36 35.4 50-24 1.18 26.4 38-15 0.6 18.8 28-10 0.3 13.7 20-7 0.15 10.9 15-5 0.075 7.6 8-4 通过质量百分率(%)60504030201000.0750.150.30.61.182.364.75筛孔尺寸(mm)9.513.216 图2 原路面沥青混合料矿料级配曲线
结合表1与图2可知，原路面沥青混合料矿料级配偏细，矿料级配欠佳。
（3）沥青膜厚度
经估算原路面沥青混合料裹敷与集料颗粒表面的沥青膜厚度约为5.8μm，沥青膜厚度较薄，经验上AC型沥青混合料沥青膜厚度宜大于7μm，该混合料属级配偏细引起的贫油型混合料（通俗地讲，料越细需油量越大/细集料吃油）。
2. 马歇尔试验
将原路面沥青混合料加热至145℃，采用击实法，双面击实75次进行压实沥青混合料毛体积相对密度、马歇尔稳定度和流值的测试。理论最大相对密度采用实测法，据此进行压实沥青混合料体积指标的计算。试验结果如表2所示。
表2 原路面沥青混合料马歇尔试验结果
技术指标 检测结果 技术要求 毛体积相对密度 2.427 — 理论最大相对密度 2.578 — 空隙率/% 5.8 3～6 马歇尔稳定度/kN 14.01 ≥8 流值/mm 2.41 1.5～4 由表2可知，原路面沥青混合料体积指标与马歇尔指标可满足规范相关要求，但空隙率偏大，接近规范上限，该混合料于施工中易形成空隙率更大的路面结构（假定原路面压实度可达到97%的水平，该混合料的空隙率则约为8.8%）。
3. 车辙试验
将原路面沥青混合料加热至145℃，采用轮碾成型仪在0.7MPa的压力下往返压实2+12次进行5cm厚沥青混合料车辙板试件的成型，并测试60℃标准试验条件下沥青混合料的抗车辙能力，试验结果如表3所示。
表3 原路面沥青混合料车辙试验结果
检测项目 变形量/mm 45min 2.636 3.012 — 60min 2.908 3.250 — 动稳定度，次/mm 测试值 2316 2647 ≥1000 平均值 2482 实测值 技术要求 由表3可知，原路面具有足够的抗车辙能力，动稳定度较通常AC型沥青混合料所能达到的水平为高，一般AC型沥青混合料动稳定度较难达到1500次/mm以上的水平。不排除二次加热引起动稳定度增大的可能，但结合以往经验二次加热的提升幅度并不太大，因此可认为该沥青混合料抗车辙能力较一般普通沥青混合料高。这一现象主要应该是原路面混合料细集料、填料偏多，级配偏细，沥青
膜厚度较小引起混合料贫油所导致的，该道路因而也未见车辙。
四、原因分析
（1）原路面沥青混合料有足够的细集料（b），沥青用量也为正常合理水平（a），但由于细集料、填料用量偏多，级配偏细，致使沥青混合料沥青膜厚度偏薄，细集料、填料与沥青形成的胶浆体系黏聚力不足，从而不能将粗集料颗粒稳定在一起（b）。（夏季以前未出现该问题是由于低温时沥青胶结料塑性低，路面刚性强，呈板块状不易松散，夏季高温则不然，粗集料主要靠细集料胶浆稳定）
（2）压实沥青混合料空隙率较大，预估原路面空隙率约为8.8%，大空隙率，填充不密实（c），也一定程度造成没有足够的细集料胶浆将粗集料颗粒稳定在一起的现象（b）。
（3）基于路面现状判断，拌和站混合料生产过程中应该未有过度加热与老化现象，该路面采用70号道路石油沥青易可，但重载车辆较多时有车辙风险（目前该路面由于“贫油”、“大空隙”车辙并不太担心）。
（4）该道路高温下未出现车辙（动稳定度高），而出现集料脱落、松散现象（黏聚力不足），主要原因在于粗集料颗粒未被足够稳定在一起，高温时沥青胶结料又呈塑性（混合料强度、刚性弱），从而在车辆荷载水平剪切作用下出现目前的路面问题。试想，如果有足够的细集料胶浆将粗集料颗粒稳定在一起，那么路面在高温及重载作用下出现的问题应该是车辙而非脱落、松散。
（5）由于试验检测所用原路面沥青混合料是回收沥青混合料，铺筑完成距今近1年，试验结果较施工过程取样沥青混合料必然有一定偏差，但结合目前试验结果应是有较为充分的理由认为试验分析结果能够说明客观问题的。