论文主题：沥青混合料路用能的影响因素与试验研究.doc

精品文档广西南友公路沥青混合料路用性能的影响因素与试验分析11欢迎下载11欢迎下载11欢迎下载11欢迎下载。曹长斌，汪继平（广西南友公路总监理工程师办公室， 广西 崇左 532200）摘要：针对南友高速公路沿线的气候条件、交通状况、水文地质情况和工程建设的实际情况分析影响沥青混合料路用性能的主要因素和改善措施、原材料的质量要求、施工控制要点等，根据矿料级配试验研究的成果，建议采取的级配范围。关键词：沥青混合料、沥青混合料的路用性能、影响因素、改善措施、级配试验1.工程概况、气象与交通概况国道主干线衡阳-昆明公路支线南宁至友谊关公路主线全长179.19km，联线长41.848km。主线吴圩-崇左段为高速公路标准，设计车速100km/h，路基宽度为26m；主线崇左-宁明段为高速公路标准，设计车速为80km/h，路基宽度为24.5m；主线宁明-友谊关段为一级公路标准，设计车速60km/h，路基宽度22.5m；联线采用二级公路标准，路基宽度为12m。全线采用沥青路面结构，工程于2003年底开工建设，要求2005年10月1日前竣工通车。南友公路位于北回归线以南，属亚热带季风气候，受海洋季山风调节，温度高，雨量多，年平均降雨量1400mm以上，主要集中在59月，年平均日照1700h以上，年平均气温2122.1，极端低温-3，极端高温40.5，年无霜期352d，年平均蒸发量1350mm。根据沿线的气象条件，按文献1，南友路属于东南湿热区中的华南沿海台风区（VI7）；按照文献2附录A的沥青路面施工气候分区，广西属于热区，最低月平均气温0，另外根据广西南宁地区的降雨量1000mm，属于多雨潮湿地区。根据文献3的沥青路用性能气候分区，广西南宁地区属夏炎热冬温区1-4区。根据交通量预测结果，使用初期的汽车交通量当量轴次为2295次/d，交通增长率为6.6%，设计使用收槁日期：作者简介：曹长斌，（1965-），男，湖北省武汉市人，高级工程师，主要从事水运、路桥工程管理和研究；汪继平（1975-），男，安徽省芜湖市人，工程师，主要从事公路、水运工程施工管理和试验检测。年限15年，按此计算设计车道交通量累计标准轴次为814.68万次。在这样的气候和交通条件下，高温、降雨以及重车渠化等将是影响沥青混合料路用性能的主要因素，沥青混合料需着重考虑高温稳定性、水稳性、耐久性以及面层的抗滑性能。下面就影响沥青混合料路用性能的主要因素结合南友公路的特点提出一些建议和改善措施，为沥青面层的施工提供参考。2.沥青混合料的路用性能与影响因素2.1沥青混合料是用具有一定粘度和适当用量的沥青材料与一定级配的矿质集料经过充分拌和而形成的混合物。其路用性能主要有：（1） 高温稳定性；（2） 水稳定性；（3） 抗疲劳性能；（4） 耐久性；（5） 低温抗开裂性能；（6） 表面特性影响沥青混合料路用性能的因素是多方面的，其中矿料的级配组成较为关键，按级配组成的结构可分为三种结构：连续密级配的悬浮密实结构、开级配的骨架空隙结构、间断级配的骨架密实结构，从使用性能上来说，骨架密实结构是最理想的级配组成，但施工困难，较容易造成混合料的离析。南友路仍采取连续型密级配做为矿料的级配组合，级配范围较文献2中的规范级配有所调整，主要是提高粗骨料的含量，充分形成骨架作用，有一定量的细料以填充骨架形成密实结构。后文将提到具体的参考级配以及各种级配的马歇尔试验结果，为工程建设提供参考。2.2.影响沥青混合料的路用性能的主要因素2.2.1沥青混合料高温稳定性的影响因素和级配试验研究（1）.集料级配沥青混合料高温稳定性的形成机理来源于沥青结合料的高温粘性和矿料级配的嵌挤作用，提高矿料的嵌挤作用是改善沥青混合料高温稳定性的主要途径，大粒径和间断级配较细粒和连续级配的高温稳定性好，SMA就是典型的间断级配。设计矿料级配时在考虑传统的连续密级配的基础上，应考虑通过级配调整结合实际情况提高骨架的嵌挤作用，但慎重采用间断级配。综合集料级配对沥青混合料高温稳定性、水稳性、耐久性、抗疲劳性的影响，为找出适合南友公路实际建设情况的合适级配以指导施工，南友公路与长沙理工大学对几种级配进行了试验研究，现将各种矿料的级配列表如表1。表1 沥青混合料矿料级配范围孔径(mm) 31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075表面层 上限 100 100 75 40 31 24 20 17 15 10SAC-13 下限 100 95 60 30 22 16 12 10 8 6表面层 上限 100 100 85 68 50 38 28 20 15 8DAC-13 下限 90 68 38 24 15 10 7 5 4 中面层 上限 100 100 92 81 66 49 35 22 17 14 11 8AC-20J 下限 100 95 80 68 51 36 23 14 9 6 5 4中面层 上限 100 100 90 77 60 34 28 23 20 16 12 9SAC-20 下限 95 78 65 47 25 18 13 10 7 6 5下面层 上限 100 100 93 81 70 59 40 27 18 14 11 9 7AC-25J 下限 100 95 81 69 58 47 30 19 11 6 5 4 3下面层 上限 100 100 83 76 67 55 37 29 23 18 15 12 9SAC-25 下限 90 70 63 55 44 27 19 14 10 7 5 4试验在同一原材料下进行的对比试验,采用茂名产道路重交通沥青AH-70和SBS改性沥青（I-D），中下面层采用C4合同段加工生产的石灰质矿料，表面层采用业主生产的英安岩矿料，矿粉则采用湖南长沙生产的石灰石矿粉。通过对表1各种级配的试验确定南友公路沥青混合料的矿料级配范围，同时研究在各种级配情况下混合料的其它性能是否满足南友公路的建设要求，级配的试验研究针对了南友公路的气候条件、交通渠化等不利因素重点考虑了混合料的热稳定性和水稳定性，以满足该两项指标的级配做为南友公路沥青混合料的设计级配。级配的试验研究也为后文阐述混合料其它性能的影响因素提供了试验数据和论证。下面将试验结果列表说明。. 表面层试验研究结果： 表2 SBS改性沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（SAC-13上限）体积指标油石比（%）4.0 4.3 4.6 4.9矿料全体的相对密度rm 2.485 2.485 2.485 2.485试件的理论最大相对密度rt 2.357 2.348 2.340 2.331试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.185 2.190 2.202 2.220矿料间隙率（VMA）（%） 15.4 15.5 15.3 14.8试件的空隙率Va（%） 7.3 8.8 5.9 4.8沥青体积率Vb（%） 8.2 8. 8 9.4 10.1沥青饱和度VFA(%) 52.8 56.5 61.4 67.8 表3 SBS改性沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（SAC-13下限）体积指标油石比（%）4.0 4.3 4.6 4.9矿料全体的相对密度rm 2.524 2.524 2.524 2.524试件的理论最大相对密度rt 2.391 2.382 2.373 2.364试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.157 2.162 2.170 2.181矿料间隙率（VMA）（%） 17.8 17.9 17.8 17.7试件的空隙率Va（%） 9.8 9.2 8.5 7.8沥青体积率Vb（%） 8.1 8. 7 9.3 9.9沥青饱和度VFA(%) 45.2 48.4 52.1 56 表4 SBS改性沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（SAC-13中值）体积指标油石比（%）4.0 4.3 4.6 4.9矿料全体的相对密度rm 2.503 2.503 2.503 2.503试件的理论最大相对密度rt 2.373 2.364 2.355 2.347试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.183 2.193 2.174 2.184矿料间隙率（VMA）（%） 16.2 16.0 17.0 16.9试件的空隙率Va（%） 8.0 7.2 7.7 7.0沥青体积率Vb（%） 8.2 8. 8 9.3 9.9沥青饱和度VFA(%) 50.4 54.8 54.8 58.8 表5 SBS改性沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（DAC-13下限）体积指标油石比（%）4.3 4.6 4.9 5.2矿料全体的相对密度rm 2.487 2.487 2.487 2.487试件的理论最大相对密度rt 2.350 2.342 2.333 2.325试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.224 2.223 2.239 2.249矿料间隙率（VMA）（%） 14.3 14.6 14.2 14.1试件的空隙率Va（%） 5.4 5.1 4.0 3.3沥青体积率Vb（%） 8.9 9.5 10.2 10.8沥青饱和度VFA(%) 62.4 65.2 71.5 76.8马歇尔稳定度（KN） 11.97 11.87 11.90 10.90马歇尔流值（0.1mm） 41.87 35.03 40.07 41.17马歇尔试验试件体积指标试验结果表明：SAC-13三条级配曲线在可接受的油石比条件下，试件的空隙率明显偏大，不能满足密级配混合料4%的空隙率要求，只有DAC-13级配范围下限沥青混合料马歇尔试件体积指标在可接受的油石比条件下满足设计要求，最佳油石比4.9%，设计空隙率4%，混合料毛体积密度为2.239g/cm3。根据马歇尔试验结果所确定的油石比对DAC-13级配范围下限的沥青混合料按文献4检验其高温稳定性，DAC-13下限沥青混合料车辙试验结果见表6。表6 DAC-13下限沥青混合料车辙试验结果高温指标 动稳定度 1500次变形量 3000次变形量（次/mm） （mm） （mm）改性沥青表面层3000次/mm 4728 1.267 1.587下文就沥青混合料水稳性的影响因素及改善措施同样需要综合考虑集料的级配影响，这里将表面层试验确定的DAC-13级配下限的水稳性检验列表如表7，试验采用美国ASTM T283 LOTTMAN冻融劈裂试验，按7%试件空隙率的击实次数成型冻融劈裂试件。表7 DAC-13下限沥青混合料冻融劈裂试验结果技术指标冻融劈裂强度 未冻融劈裂强度（MPa） （MPa）冻融劈裂强度比（%）改性沥青面层 80% 0.468 0.521 93试验结果表明,DAC-13级配下限的沥青混合料高温稳定性与水稳性均能满足规范要求，由于沥青表面层的矿料由业主统一加工生产，试验具有一定的代表性，因此建议南友公路沥青表面层采用DAC-13级配的下限进行混合料配合比设计，在没有充分的试验论证或大量的试验路段证明，不采用规范级配或SAC-13级配。对于DAC-13级配的抗滑性能应通过试验路段进一步探讨论证，要保证必要的构造深度或摩擦系数。. 中面层试验研究结果：表8 重交AH-70沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（SAC-20上限）体积指标油石比（%）4.3 4.6 4.9 5.2 5.5矿料全体的相对密度rm 2.787 2.787 2.787 2.787 2.787试件的理论最大相对密度rt 2.604 2.593 2.582 2.571 2.560试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.465 2.487 2.480 2.490 2.492矿料间隙率（VMA）（%） 15.2 14.7 15.2 15.1 15.3试件的空隙率Va（%） 5.3 4.1 4.0 3.1 2.6沥青体积率Vb（%） 9.9 10.6 11.2 12.0 12.7沥青饱和度VFA(%) 64.8 72.2 73.9 79.2 82.6马歇尔稳定度（KN） 14.39 14.71 11.58 10.79 9.89马歇尔流值（0.1mm） 42.50 48.00 35.03 45.07 54.93SAC-20上限设计空隙率4%，最佳油石比4.9%，毛体积密度2.480g/cm3。表9 重交AH-70沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（SAC-20中值）体积指标油石比（%）4.0 4.3 4.6 4.9 5.2矿料全体的相对密度rm 2.754 2.754 2.754 2.754 2.754试件的理论最大相对密度rt 2.588 2.577 2.566 2.555 2.544试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.455 2.476 2.485 2.498 2.477矿料间隙率（VMA）（%） 14.3 13.8 13.7 13.5 14.5试件的空隙率Va（%） 5.2 3.9 3.0 2.1 2.5沥青体积率Vb（%） 9.1 9.9 10.3 11.0 11.5沥青饱和度VFA(%) 64.0 71.6 77.1 83.5 81.7马歇尔稳定度（KN） 15.75 12.79 9.97 11.35 8.88马歇尔流值（0.1mm） 31.6 40.2 46.00 45.37 36.03SAC-20中值设计空隙率4%，最佳油石比4.3%，毛体积密度2.476g/cm3。表10 重交AH-70沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（SAC-20下限）体积指标油石比（%）4.0 4.3 4.6 4.9 5.2矿料全体的相对密度rm 2.770 2.770 2.770 2.770 2.770试件的理论最大相对密度rt 2.601 2.590 2.579 2.568 2.557试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.428 2.466 2.480 2.462 2.476矿料间隙率（VMA）（%） 15.2 14.6 14.4 15.3 15.0试件的空隙率Va（%） 6.6 4.8 3.8 4.1 3.2沥青体积率Vb（%） 8.6 9.8 10.6 11.2 11.8沥青饱和度VFA(%) 59.0 67.3 73.4 73.0 78.8马歇尔稳定度（KN） 10.83 10.82 10.74 10.88 9.44马歇尔流值（0.1mm） 43.57 37.83 37.93 50.23 40.20SAC-20下限设计空隙率4%，最佳油石比4.5%，毛体积密度2.476g/cm3。根据马歇尔试验结果所确定的油石比和毛体积密度，按文献4分别对SAC-20级配的上中下限进行动稳定度检验，检验结果见表11。表11 SAC-20中面层沥青混合料车辙试验结果级配类型 动稳定度 1500次变形量 3000次变形量（次/mm） （mm） （mm）SAC-20上限 1453 2.566 3.599SAC-20中值 2367 1.990 2.674SAC-20下限 2137 1.969 2.676技术指标（600.7MPa）：1200次/mm通过马歇尔试验与动稳定度检验，可以判断中面层SAC-20的级配中值有较小的沥青含量、较高的强度与动稳定度，优先选用级配中值进行水稳性检验，采用美国ASTM T283 LOTTMAN冻融劈裂试验，按7%试件空隙率的击实次数成型冻融劈裂试件。试验结果见表12。表12 中面层SAC-20沥青混合料冻融劈裂试验结果级配类型 冻融劈裂强度 未冻融劈裂强度 TSR（MPa） （MPa） SAC-20中值 0.529 0.696 76%技术指标：TSR不低于70%由于采用的矿料为C4合同段加工的石灰质集料，在一定程度上代表了南友公路沿线主要分布的岩石品质，所以建议南友公路的中面层使用SAC-20级配的中值进行沥青混合料的配合比设计，但影响级配试验研究的矿粉部分，由于业主没有提供实地生产的矿粉，在材质和级配上可能稍有差异，考虑矿粉的影响，实际施工时在建议SAC-20级配基础上，马歇尔试验应取上中下限的体积指标试验结果进行对比，着重考虑动稳定度、冻融劈裂强度比和空隙率指标。南友公路在2003年委托长沙理工大学就表1中的中面层AC-20J建议级配做了沥青混合料的性能试验，试验用料基本同以上业主提供的沥青和矿料，现将结果列表与SAC-20级配试验结果对比，以便施工参考使用。表13 SAC-20级配与AC-20J级配混合料 性能试验对比物理力学指标 SAC-20级配中值 AC-20J级配中值试件毛体积密度（g/cm3） 2.476 2.426空隙率（%） 3.9 3.98最佳油石比（%） 4.3 4.6矿料间隙率（%） 13.8 13.8沥青饱和度（%） 71.6 71.1稳定度（KN） 12.79 10.34流值（0.1mm） 40.2 36.8动稳定度（次/mm） 2367 1292冻融劈猎强度比（%） 76 86.1对比试验结果可以分析， AC-20J的动稳定度仅为1292次/mm，而SAC-20级配则有较高的动稳定度和较合适的油石比。SAC-20级配限制了细料的通过量，AC-20J级配虽有较高的粗集料通过量，但没有相应限制细集料的含量，结构组成上仍是密实悬浮结构。通过对比，建议南友公路的中面层采用SAC-20的矿料级配作为实际控制级配，以获取较好的热稳定性和耐久性。.下面层试验研究结果表14 重交AH-70沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（SAC-25上限）体积指标油石比（%）4.0 4.3 4.6 4.9 5.2矿料全体的相对密度rm 2.776 2.776 2.776 2.776 2.776试件的理论最大相对密度rt 2.606 2.595 2.584 2.572 2.562试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.444 2.483 2.491 2.486 2.474矿料间隙率（VMA）（%） 15.3 14.2 14.2 14.6 15.3试件的空隙率Va（%） 6.2 4.3 3.6 3.4 3.4沥青体积率Vb（%） 9.1 9.9 10.6 11.2 11.9沥青饱和度VFA(%) 59.5 69.8 74.6 77.1 77.5马歇尔稳定度（KN） 11.85 12.73 10.92 10.01 10.58马歇尔流值（0.1mm） 50.5 33.3 41.50 48.7 52.1SAC-25上限设计空隙率4.0%，最佳油石比4.5%，毛体积密度2.487g/cm3。表15 重交AH-70沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（SAC-25中值）体积指标油石比（%）4.0 4.3 4.6 4.9 5.2矿料全体的相对密度rm 2.770 2.770 2.770 2.770 2.770试件的理论最大相对密度rt 2.602 2.590 2.579 2.568 2.557试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.439 2.467 2.495 2.495 2.483矿料间隙率（VMA）（%） 15.4 14.6 13.9 14.1 14.8试件的空隙率Va（%） 6.3 4.7 3.3 2.9 2.9沥青体积率Vb（%） 9.5 9.8 10.2 11.8 12.5沥青饱和度VFA(%) 59.1 67.5 76.5 79.8 80.4马歇尔稳定度（KN） 11.37 11.26 9.56 10.55 9.67马歇尔流值（0.1mm） 32.57 41.4 38.83 51.77 43.57SAC-25中值设计空隙率3.8%，最佳油石比4.5%，毛体积密度2.485g/cm3。表16 重交AH-70沥青混合料马歇尔试件体积指标 测试汇总表（SAC-25下限）体积指标油石比（%）4.0 4.3 4.6 4.9 5.2矿料全体的相对密度rm 2.772 2.772 2.772 2.772 2.772试件的理论最大相对密度rt 2.601 2.590 2.578 2.567 2.557试件的毛体积密度rsp，g/cm3 2.431 2.486 2.497 2.490 2.482矿料间隙率（VMA）（%） 15.6 13.9 13.8 14.3 14.8试件的空隙率Va（%） 6.5 4.0 3.6 3.0 2.9沥青体积率Vb（%） 9.1 9.9 10.2 11.3 11.9沥青饱和度VFA(%) 58.2 71.3 74.9 79.1 80.3马歇尔稳定度（KN） 9.63 13.05 10.92 9.96 8.30马歇尔流值（0.1mm） 57.60 47.87 45.07 44.80 39.07SAC-25下限设计空隙率4.0%，最佳油石比4.3%，毛体积密度2.486g/cm3。根据马歇尔试验结果所确定的油石比和毛体积密度，按文献4分别对SAC-25级配的上中下限进行动稳定度检验，检验结果见表17。表17 SAC-25下面层沥青混合料车辙试验结果级配类型 动稳定度 1500次变形量 3000次变形量（次/mm） （mm） （mm）SAC-25上限 2423 2.137 2.903SAC-25中值 1875 2.548 3.365SAC-25下限 3012 1.554 2.055技术指标（600.7MPa）：1200次/mm通过马歇尔试验与动稳定度检验，可以判断下面层SAC-25的级配上限有较高的稳定度与相对较小流值，优先选用级配上限进行水稳性检验，采用美国ASTM T283 LOTTMAN冻融劈裂试验，按7%试件空隙率的击实次数成型冻融劈裂试件。试验结果见表18。表18 下面层SAC-25沥青混合料冻融劈裂试验结果级配类型 冻融劈裂强度 未冻融劈裂强度 TSR（MPa） （MPa） SAC-25 上限 0.512 0.684 75%技术指标：TSR不低于70%现将下面层SAC-25级配与AC-25J建议级配的沥青混合料性能试验结果列表如表18，对比分析适合南友公路建设情况的合适级配，供施工时参考使用。表19 SAC-25级配与AC-25J级配混合料 性能试验对比物理力学指标 SAC-25级配上限 AC-25J级配中值试件毛体积密度（g/cm3） 2.487 2.410空隙率（%） 4.0 4.17最佳油石比（%） 4.5 4.5矿料间隙率（%） 14.3 14.33沥青饱和度（%） 72.5 70.9稳定度（KN） 11.35 9.16流值（0.1mm） 39.5 36.8动稳定度（次/mm） 2423 1225冻融劈猎强度比（%） 75 81.7对比试验说明，在同样的油石比条件下，SAC-25级配较AC-25J建议级配有着较高的动稳定度和稳定度，同中面层试验结果有着相似的地方，推荐在实际施工时，下面层按SAC-25级配进行配合比设计和控制，在没有大量试验路段证明或充分的试验研究情况下，不采用规范级配或AC-25J建议级配。对影响混合料热稳定性的集料级配因素南友公路已重点考虑，但应完善其它如耐久性、抗疲劳性、表面特性的试验研究，为路面施工提供参考。影响沥青混合料热稳定性的其它因素还有：（2）集料的颗粒形状破碎的碎石，具有丰富的棱角和发达的纹理构造，经压实后颗粒之间能形成紧密的嵌锁作用，有利于增强混合料的稳定性。所以要求集料（通常指2.36mm以上）至少有一个破裂面，并有良好的颗粒形状。影响集料颗粒形状的主要是矿料的加工方法，禁止单一颚式破碎加工，应由锤摩机、旋回破碎机或圆锥破碎机进行组合，减少压缩破碎的方式，通过研磨或煎切破碎的机械组合加工集料；加工中注意喂料的材料数量应大致稳定，避免振动筛中集料的过满或待料，影响各级矿料的真实级配。（3）沥青的品种稠度较高的沥青，软化点高，温度稳定性好，在高温下仍能保持足够的粘滞性，使混合料具有一定的强度和劲度，而不致出现过大的变形。由于各种沥青对温度有不同的敏感性，感温性强的沥青高温稳定性必定不良。含腊量高的沥青，当温度接近软化点温度时，蜡的熔融会引起沥青粘度的明显降低而失稳。另外，沥青中沥青质的含量对其热稳性也有一定影响，一般沥青质含量高的沥青其热稳定性也好。在沥青中添加聚合物，能有效地提高高温稳定性。针对高温稳定性对沥青品质的要求，南友路根据文献1的气候分区，应采用道路重交通AH-50或AH-70沥青，对其温度敏感性，规定其针入度指数PI在-1.0+1.0，对改性沥青要求其PI值最小为0.2。道路重交通沥青软化点应不低于50，改性沥青软化点不低于70。含蜡量小于2%。（4）混合料空隙率混合料剩余空隙率3%5%的密实型沥青混合料具有较高的力学强度和良好的耐久性。南友公路沥青面层的混合料设计为密实型混合料，设计空隙率4%，施工中必须严格控制混合料的空隙率。（5）环境因素夏天持续高温和超重的车辆对混合料的热稳定性将十分不利。2.2.2影响沥青混合料水稳定性的因素（1）集料性质的影响提高集料与沥青的粘附是改善混合料水稳定性的关键。由于酸性石料呈亲水性质，对水的吸附能力超过沥青，酸性集料缺乏碱性活性中心，较少与沥青中的酸性发生化学反应，而碱性石料与沥青则有着良好的粘附性质，南友公路沿线分布多为碱性石灰岩，可以满足南友公路的建设需要。另外，应选择表面含有铁、钙、镁、铝等高价阳离子的集料，比表面积大和适当的孔隙有助于形成牢固的沥青吸附层。集料加工和堆存必须保证集料的洁净度，泥土、粉尘将成为沥青的阻隔剂，所以堆料场地必须用水泥混凝土硬化，搭设雨棚，禁止带有泥土的施工作业车辆在料场工作。（2）沥青性质的影响由于粘性大的沥青中存在较多的极性物质，并具有良好的润湿性，所以粘性大的沥青对于抵抗水的置换要比粘性小的沥青好，可采用针入度较低的沥青或聚合物改性沥青来提高混合料的水稳定性。南友公路在沥青选择上重点考虑了混合料的热稳定性与水稳定性，中下面层采用道路重交通沥青AH-70，表面层采用热塑橡胶类SBS改性沥青，通过级配试验的研究（见表7、12、13、18、19）表明，上述两种沥青能够满足南友路对沥青混合料水稳性的要求。（3）混合料类型的影响据研究，沥青路面的空隙率在8%以下时，沥青层中的水在荷载作用下一般不会产生动水压力，不容易造成水损害破坏。空隙率在15%以上时，水能够在空隙中自由流动，也不容易造成水损害破坏。而在8%15%的空隙率时，水极易进入混合料内部，并在荷载作用下产生较大的毛细压力而成为动水。按美国对Superpave和SMA的综合研究，对高速公路所用沥青混合料要求目标空隙率应为4%左右。集料的最大粒径和层厚都影响着压实的质量，要有适宜压实的厚度以及相应的集料粒径，集料粒径大的混合料在施工中容易离析，过大的粒径或过薄的层厚则不易压实，而离析和压实不够直接降低了混合料的水稳性能。根据施工规范文献2中提出的最大粒径要求与美国的Superpave提出层厚宜为公称最大粒径的3倍相比，我国的粒径明显偏大，不易压实。综合空隙率和集料粒径、层厚以及对路面结构的力学承载能力，南友路的路面结构设计为：下面层6cmAC-25I，中面层5cmAC-20I，表面层4cmAK-13A。空隙率目标设计为4%，级配试验研究表明，中下面层采用SAC级配和上面层采用DAC级配可以满足空隙率要求。但中下面层的最大公称粒径大于层厚的3倍，施工中应注意摊铺的均匀性以及压实过程中的控制，防止离析和压实不够。（4）施工碾压的影响施工工艺对混合料的水稳定性的影响集中体现在压实上，没有得到很好压实的混合料，空隙率加大对各种使用性能都有影响。应高度重视压实的质量，而不能为片面追求平整度或构造深度放低对压实的要求。沥青混合料的压实对温度要求非常高，根据文献2中的要求，结合南友公路将在2005年1月9月期间进行沥青面层的施工，对中下面层沥青混合料的初压温要求不低于150，终压温度要求不低于110。表面层SBS改性沥青混合料的初压温度不低于160，终压温度不低于120。施工中应合理安排、精心组织，严格控制压实温度，低于上述温度的混合料应停止碾压。选择合适的压实机具提高压实效果。采用高频率、低振幅的双钢轮振动压路机和轮胎式压路机的组合压实较有功效，双钢轮振动压路机工作质量不低于13t，每轮的激振力不小于100KN，振动频率不低于42Hz。轮胎式压路机最大工作质量应达到25t以上，每个轮胎的压力不小于15KN。压实中注意压路机不能随意喷水，因为一部分水分经碾压被封闭在沥青混合料中，将严重影响集料与沥青的粘结，为解决粘轮问题应在压路机上涂一层乳化油，刚进入碾压时不会粘轮，温度上升到50时基本就不会粘轮了。由于马歇尔击实为刚性击实，而现场为轮胎压路机柔性搓揉压实，搓揉的密实度比刚性大，所以现场的密实度往往超过100%，另外马歇尔标准密度人为调整的可能性大，不利于施工控制。建议南友公路采用三控指标作为压实度质量控制标准：a.试验室马歇尔密度的98%；b.实测最大理论相对密度的92%；c.试验路段钻孔密度的99%。同时应对现场钻孔取样的芯样验算其空隙率是否满足要求，现场芯样空隙率V现场与压实度之间可以通过下式进行计算：V现场=1-D芯样实测/Dmax=1-K2V现场=1-K1（1-V设计）D芯样实测芯样实测毛体积密度或视密度Dmax混合料最大理论相对密度K1按马歇尔密度计算的压实度K2按理论最大密度计算的压实度V设计混合料设计空隙率（5）离析和不均匀的影响沥青混合料的离析和路面压实度的局部不均匀是造成路面局部破坏的重要原因。离析分为集料离析和温度离析。集料离析的原因是多方面的，材料品质的均匀、材料加工的稳定、拌合设备的精确计量、场地的硬化、集料的防潮等都会影响到集料的均匀性。在运输和摊铺过程中也会造成集料和温度的离析，由于混合料的压实受温度的影响非常大，在运输或摊铺过程中不同部位的混合料降温速率不一致，摊铺后各部位的温度并不一样，造成压实的不均匀，形成温度离析。要完全和彻底地解决集料和温度离析是不现实的，只有在施工中加强控制，尽可能减少离析和不均匀的问题。控制和减少离析的途径主要有以下几方面：a. 使用合格均质的集料；b. 集料堆放场地必须硬化，细集料应加盖雨棚；c. 每一次卸料运料车都要跟着移动位置，必须覆盖严实，途中不得停留休息；d. 控制摊铺宽度，建议不超过8m，采用两台摊铺机梯队作业；e. 加强压实，用几台压路机均匀压实，初压紧跟摊铺机碾压。根据美国安大略州运输部的砂铺法研究确定,采用构造深度仪能最直观的发现级配离析的区域，确定离析的程度。以没有发生离析的区域的构造深度为1，求取其他区域的构造深度与它的比值，构造深度比在0.751.15范围内的属于基本上没有离析，比值在1.161.56范围内的属于轻度离析，比值在1.572.09范围内的属于中等程度离析，比值大于2.09的属于重度离析。但该方法受测试者主观意志和测试方法的左右，建议南友公路采用该方法和核子密实度仪校核密度联合确定混合料的离析程度。（6）路面排水的影响路面排水不良将直接造成对沥青混合料的水损害，所以路面排水设计是路面设计中最重要的一环，要充分利用封堵和排出的功能。“封堵”既做好上下封层，避免路表水和基层毛细水、地下水进入中下面层；“排”就是让进入路面结构层的水能顺利排出。综合以上考虑，南友公路的路面结构设计中设计了上下封层和取消了埋置式路缘石，加深了挖方段的边沟深度。这些措施对路面排水是非常有利的。2.2.3影响沥青混合料疲劳性能的因素路面使用期间经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力应变交迭变化状态，致使路面结构强度逐渐下降，当荷载重复作用超过一定次数以后，在荷载作用下路面内产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力，使路面出现裂纹，产生疲劳断裂破坏。影响混合料疲劳性能的因素综合有以下几点：1.荷载条件；2.材料性质；3.环境条件。这些影响因素与混合料的疲劳性能和劲度关系如表20所示。表20 影响沥青混合料劲度和疲劳性能的因素 疲劳寿命因素 因素的改变 劲度 控制应力 控制应变加载模式 加载模式荷载材料性质和组成环境加甾速率 增 增 增 减加甾时间 增 减 减 增沥青含量 增 有最佳值 有最佳值 增沥青针入度 增 减 减 增集料表面特性 增加粗糙度和棱角 增 增 减集料级配 由开式到闭式 增 增 影响可忽略空