1、江西建材试验与研究292023年1 月作者简介：李瀚盛（1995-），男，陕西泾阳人，本科，助理工程师，主要研究方向为高速公路物资采购与管理。成型方法对 ATB-30 沥青混合料力学性能的影响李瀚盛陕西交控物贸集团有限公司，陕西 西安 710000摘 要：为研究不同成型方法对 ATB-30 沥青混合料力学性能影响，文中采用5 种油石比对比研究马歇尔击实方法、重型马歇尔击实方法和垂直振动成型方法对 ATB-30 沥青混合料力学性能影响。结果表明，当采用相同油石比时，重型马歇尔试件马歇尔稳定度MS、抗压强度 RC和抗拉强度 比马歇尔试件分别平均提高1.23、1.06 和1.12 倍，垂直振动成型试
2、件 MS、RC和 比马歇尔试件分别平均提高1.54、1.47 和1.39 倍。当击实原理相同时，增大击实功能获得更大力学强度；当击实功相同时，振动成型比冲击成型能使矿料排列和结构更稳定。关键词：沥青混合料；道路工程；成型方法；力学性能中图分类号：U414 文献标志码：A文章编号：1006-2890（2023）01-0029-03Influence of Molding Method on Mechanical Properties of ATB-30 Asphalt MixtureLi HanshengShaanxi Transportation Holding Trade Group Co.
3、Ltd.,Xian,Shaanxi 710000Abstract:In order to study the effect of different forming methods on the mechanical properties of ATB-30 asphalt mixes,five oil-to-rock ratios were used to compare and investigate the effect of Marshall compaction method,heavy-duty Marshall compaction method and vertical vib
4、ration forming method on the mechanical properties of ATB-30 asphalt mixes.The results showed that when the same oil-stone ratio was used,the MS,RC and of the heavy-duty Marshall specimens increased by 1.23,1.06 and 1.12 times on average compared with the Marshall specimens,while the MS,RC and of th
5、e vertical vibratory forming specimens increased by 1.54,1.47 and 1.39 times on average compared with the Marshall specimens.When the compaction principle is the same,increasing the compaction function results in greater mechanical strength;when the compaction work is the same,vibratory forming resu
6、lts in a more stable arrangement and structure of the ore than impact forming.Key words:Asphalt mixture;Road engineering;Forming methods;Mechanical properties0 引言成型方法是沥青混合料设计方法核心内容，成型方法会导致混合料结构不同，同时影响混合料力学性能。目前，国际上沥青混合料成型方法一般分为四种：击实法、揉搓压实法、旋转压实法和振动成型法1。马歇尔法采用击实成型，是我国规范采用的试件成型方法2。马歇尔击实法理论依据是，室内采用某击实功
7、得到的试件密度与多年实际交通作用下路面最终密度相等。然而，引入马歇尔击实法时，我国交通水平还处于中轻交通，随着经济发展，特重、极重交通运输已占主导地位，适应中轻交通的技术标准已经不能满足重交通条件。此外，马歇尔击实法成型机理与现场碾压方式不匹配，马歇尔法对集料破碎影响最严重，振动击实对集料破碎影响较小。沙爱民等3以及 Jiang Y J等 4研究表明，沥青混合料不宜采用击实法成型试件，冲击易造成公称最大粒径附近集料破碎，改变原有级配组成而影响混合料性质。因此，本文拟采用马歇尔击实法、重型马歇尔击实法和垂直振动击实法，研究成型方法对大粒径沥青碎石 ATB-30 的力学性能影响规律。1 材料及方案
8、1.1 原材料试验用沥青为新疆克拉玛依 A级70#沥青，其技术指标均满足 JTG E20-2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 要求。试验用矿料为山西柳林产石灰岩，其技术指标均满足 JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范 要求。1.2 配合比矿质混合料配合比见表1。表1 矿料级配筛孔尺寸/mm37.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075质量通过百分率/%10089.369.462.055.844.028.919.513.610.56.55.24.3江西建材试验与研究302023年1 月由马歇尔试验结果确定 ATB-30 沥青混合料
9、最佳油石比为3.3%，拟采用2.7%、3.0%、3.3%、3.6%和3.9%五个油石比。1.3 试验方法在相同油石比下，采用马歇尔击实方法和垂直振动成型方法成型圆柱体试件，以研究成型方法对 ATB-30 沥青混合料力学性能影响规律。1.3.1 试件成型方法（1）马歇尔击实法。依据 JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程 规定，成型大型马歇尔试件。（2）垂直振动成型方法。采用垂直振动击实仪成型圆柱体试件，以振动压路机实际工作参数为基本选择依据，以达到最大程度的模拟效果为原则，结合课题组前期研究成果，确定垂直振动击实仪振动参数为工作频率（372）Hz，名义振幅1.2mm，上车系统
10、1.80kN，下车系统1.20kN。同时，基于重交通压实标准，确定 ATB-30 沥青混合料振动时间为（1005）s。1.3.2 力学性能测试方法（1）常规试验。马歇尔稳定度和抗压强度分别依据 JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程 中 T0709-2011 和 T0713-2000 要求进行。（2）非常规试验5。采用半圆弯曲试验（SCB）测定 ATB-30 沥青混合料抗拉强度，以 SCB测试试件抗拉强度为 SCB强度6。试验用支座及压条为直径为1.2cm圆条，试验温度为-20，加载速率为5mm/min。抗拉强度计算式见式（1）。（1）式中,P为极限荷载（N）；a为支座间距至
11、中心距离（mm），通常取 a=0.4；t为试件厚度（mm），通常取50mm。2 不同成型方法对 ATB-30 沥青混合料力学性能影响2.1 马歇尔稳定度采用不同成型方法成型圆柱体试件，其马歇尔稳定度和油石比之间关系见图1，图中 MS（M）、MS（ZM）和 MS（V）分别表示马歇尔击实方法、重型马歇尔击实方法和垂直振动成型方法圆柱体试件马歇尔稳定度，不同成型方法成型圆柱体试件马歇尔稳定度比值和油石比之间关系见图2。图1不同成型方法圆柱体试件马歇尔稳定度和油石比之间关系图2不同成型方法圆柱体试件马歇尔稳定度比值和油石比之间关系由图1、图2可知，当采用相同油石比时，MS（ZM）比MS（M）提高1.1
12、11.35倍，平均为1.23倍，MS（V）比MS（M）提高1.371.65倍，平均为1.54 倍；当采用各自最佳油石比时，MS（ZM）比 MS（M）提高1.21 倍，MS（V）比 MS（M）提高1.45 倍。从击实功角度分析，当击实原理相同时，增大击实功可以获得更大 MS，即采用相同油石比时，MS（ZM）比 MS（M）大；同时，击实功增大使试件在油石较低情况下，颗粒也能更紧密靠拢，因此表现出 MS（ZM）和 MS（V）峰值油石比比马歇尔试件小约0.3%，这表明 MS随着击实功增大而增大，MS最大值对应油石比随击实功增大而减小。从击实方式角度分析，当击实功相同时，振动成型比冲击成型能使矿料排列和
13、结构更稳定，即重型马歇尔试件与 VVTM试件击实功相同，但 ATB-30 沥青混合料 MS（V）比 MS（ZM）提高1.201.37倍，平均为1.26倍，这表明垂直振动成型方法比马歇尔击实方式使矿料排列和结构更稳定。2.2 抗压强度不同成型方法成型圆柱体试件抗压强度和油石比之间关系见图3，图中 RC（M）、RC（ZM）和 RC（V）分别表示马歇尔击实方法、重型马歇尔击实方法和垂直振动成型方法圆柱体试件抗压强度，不同成型方法成型圆柱体试件抗压强度比值和油石比之间关系见图4。图3 不同成型方法圆柱体试件抗压强度和油石比之间关系江西建材试验与研究312023年1 月图4不同成型方法圆柱体试件抗压强度
14、比值和油石比之间关系由图3、图4 可知，当试验温度为60 时，RC（ZM）比 RC（M）提高1.021.11倍，平均为1.06倍，RC（V）比RC（M）提高1.301.60倍，平均为1.47 倍。从击实功角度分析，当击实原理相同时，增大击实功可以获得更大 RC，即采用相同试验温度和相同油石比时，RC（ZM）比 RC（M）大；同时，击实功增大使试件在油石较低情况下，颗粒也能更紧密靠拢，因此表现出 RC（ZM）和 RC（V）峰值油石比马歇尔试件略小，这表明 RC随着击实功增大而增大。从击实方式角度分析，当击实功相同时，振动成型比冲击成型能使矿料排列和结构更稳定，即重型马歇尔试件与 VVTM试件击实
15、功相同，但 ATB-30 沥青混合料在60 下 RC（V）比 RC（ZM）提高1.221.50倍，平均为1.38倍，这表明垂直振动成型方法比马歇尔击实方式矿料排列和结构更稳定。2.3 抗拉强度不同成型方法成型圆柱体试件抗拉强度和油石比之间关系见图5，图中（M）、（ZM）和（V）分别表示马歇尔击实方法、重型马歇尔击实方法和垂直振动成型方法圆柱体试件抗拉强度，不同成型方法成型圆柱体试件抗拉强度比值和油石比之间关系见图6。图5不同成型方法圆柱体试件抗拉强度和油石比之间关系图6不同成型方法圆柱体试件抗拉强度比值和油石比之间关系由图5、图6 可知，当试验温度为-20 时，（ZM）比（M）提高1.031.
16、20倍，平均为1.12倍，（V）比（M）提高1.311.50倍，平均为1.39 倍。从击实功角度分析，当击实原理相同时，增大击实功可以获得更大，即采用相同试验温度和相同油石比时，（ZM）比（M）大；同时，击实功增大使试件在油石较低情况下，颗粒也能更紧密靠拢，因此表现出（ZM）和（V）峰值油石比马歇尔试件略小，这表明 随着击实功增大而增大。从击实方式分析，当击实功相同时，振动成型比冲击成型能使矿料排列和结构更稳定，即重型马歇尔试件与 VVTM试件击实功相同，但 ATB-30 沥青混合料在-20 下（V）比（ZM）提高1.211.27倍，平均为1.24倍，这表明垂直振动成型方法比马歇尔击实方式矿料排列和结构更稳定。3 结论本文采用马歇尔击实法、重型马歇尔击实法和垂直振动成型方法分别成型5 种油石比的圆柱体试件，研究油石比、击实功和压实方式对 ATB-30 沥青混合料力学特性的影响规律，结果表明：当采用相同油石比时，重型马歇尔试件马歇尔稳定度 MS、抗压强度 RC和抗拉强度 比马歇尔试件分别平均提高1.23、1.06 和1.12 倍，垂直振动成型试件 MS、RC和 比马歇尔试件分别平均提高1
