VoI.19No.6
公路交通科技
2002年12月
JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESEAR CH AND DEVELOPMENT
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文章编号：10020268（2002）06001704! ! !
多孔隙沥青混凝土试验研究
戴为民
（河北省京沪高速公路管理处，河北
沧州
061001）
摘要：主要结合河北省京沪高速公路减噪试验路的材料配合比设计，对多孔隙沥青混凝土（PAC20）进行试验分析，文中对4种PAC20型混合料的级配进行分析研究，并从中选择试验路所需级配范围。同时，为了改善PAC20的水稳定性，试验分析水泥取代矿粉或掺加消石灰对混合料的影响，考虑施工条件，实际施工中选择了水泥代替矿粉的措施。关键词：多孔隙沥青混凝土；级配；水稳定性中图分类号：U414.75
文献标识码：A
Test Study on Porous Asphalt Concrete
DAI Wei min !
（Hebei ProvinciaI Jinghu Highway Construction Management Divsion ，Hebei
Cangzhou 061001，China ）
（PAC20，the maximum stone size is 20mm ）is tested and anaIyzed in this paper ，combined Abstract ：The porous asphaIt concrete
with the materiaIs ’design of Iow noise asphaIt pavements testing sections in Hebei ProvinciaI Jinghu expressway. Comparisons are made of four different aggregations of the PAC20. One aggregation is seIected for the testing section. At the same time ，to improve the mixture water stabiIity ，the cement is seIected instead of hydrauIic Iime to repIace mineraI powder ，based on comparison anaIysis taking into ac-count of construction conditions.
Key words ：Porous asphaIt concrete ；Aggregation ；Water stabiIiIty
0引言
多孔隙沥青混凝土是一种大孔隙沥青混合料，其
设计，对多孔隙沥青混凝土PAC20进行了试验研究。现总结如下，供同行参考、指正。1
混合料级配研究
使用条件和力学性能与一般的密级配沥青混合料有较大的不同。它主要有两个用途：一是作为路面抗滑表层的材料，以改善路面的抗滑性能，特别是雨天的路；二面抗滑，此时一般称为OGFC （开级配磨耗层）
是作为沥青混凝土结构层中的一层，为路面的排水结构层，改善沥青混凝土路面水稳定性，减少水损害，。此时称为PAC （多孔隙沥青混凝土）
由于这两个问题都是我国目前沥青路面使用过程中存在的主要问题，因此多孔隙沥青混凝土在我国沥青混凝土路面结构设计中是不可缺少的一种结构材料。然而我国对这种沥青混凝土的研究还远远不够，至今尚无一个相关的设计规范，更没有一段实体工程。
笔者结合河北省京沪高速公路减噪试验路的结构
收稿日期：20011219! !
PAC20是一种中粒式的多孔隙沥青混凝土，可用
于沥青混凝土路面的中面层（对于三层体系）或下面层（对于二层体系），作为沥青混凝土路面的排水结构层。
多孔隙沥青混凝土是一种典型的断级配沥青混合料，碎石含量较高。根据国内外多孔隙沥青混合料的级配规律，这种混合料4.75mm 以上碎石含量一般为87.5%~75%，矿粉含量3%~5%。
本文通过室内试验分别对碎石含量为87.5%、85%、80%、75%的4种PAC20混和料进行对比分析，有关级配见表1，从表1看出4种级配的矿粉含量5%均保持不变。
作者简介：戴为民（1963-），男（满族），河北承德人，高级工程师，从事公路工程的研究.
公路交通科技2002年第6期
4种级配的PAC20
表!
三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三
筛孔尺寸（mm ）
26.5
1PAC20! PCA202! PCA203! 4PCA20!
[1**********]0
1995959595
1673.975.678.380.5
13.255.858.563.166.9
9.534.537.843.648.7
4.7512.5152025
2.3610.712.515.819.1
0.67.98.71011.2
0.36.87.27.98.6
0.0755555
级配类型
根据表1中的级配，进行不同油石比下的空隙率测定、析漏试验、肯塔普飞散试验和浸水条件下的肯塔普飞散试验。试验采用的是普通70#沥青。空隙率采用体积法测定，析漏率试验的温度为175C 。混和料试件成型采用马歇尔击实试验方法，每面击实50次。试验结果见表2，相关的试验曲线见图1。
4种PAC20的试验结果（%）
级配种类PAC201!
油石比（%）2.83.13.43.74.04.3
PAC202!
2.93.23.53.84.14.4
PAC203!
3.03.33.63.94.24.4
4PAC20!
3.13.43.74.0
19.117.716.815.3
60.831.734.016.2
81.954.042.534.4
21.1920.8119.4517.77
70.4443.226.6719.71
87.174.745.735.2
0.020.090.290.520.250.311.442.75
23.922.321.921.4
84.073.035.220.5
92.872.469.767.6
0.110.340.595.57
上限下限中值
10026.5100
199010095
空隙率（%）23.8622.9924.1023.31
飞散（%）84.450.549.038.0
浸水飞散（%）-94.285.577.5
0.230.270.320.59
表"
析漏率（%）
图! 4种不同碎石含量的多孔隙沥青混凝土的试验结果
图中，令为PAC201；回为PAC202；A 为PAC203；＼为PAC204! ! ! !
80%~75%时，浸水磨耗率较小，即水稳定性好，不
易剥落。另一方面考虑到易于排水，最终选定碎石含量为80%的级配。根据这个结果选定了试验路采用的PAC20混合料的级配范围，见表3和图2。
试验路用PAC20级配
16688878
13.2537363
4.75152520
2.36112116
0.661410
表#
0.35128.5
0.075375
从图1看到随着碎石含量的减少，各个油石比下试件的空隙率依次减少；对于析漏试验结果的规律性较差，说明析漏试验主要评价沥青的质量，与碎石含量关系不大；从空气磨耗试验也很难分辨4种级配的优劣；
从浸水磨耗试验可以明显区分出碎石含量在
2
图"
PAC20级配曲线
改善PAC20的水稳定性研究
PAC20作为排水结构层用于路面结构中，其本身
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多孔隙沥青混凝土试验研究戴为民
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 的水稳定性尤为重要。为了进一步改善其抗水冲刷能力，提高水稳定性，进行了进一步的试验分析。
根据以上确定的级配采用3种情况进行配合比设计：1. 采用矿粉；2. 用水泥代替全部矿粉；3. 用消石灰代替2%的矿粉。表4为马歇尔击实试验测定的空隙率一览表。马歇尔击实次数每面50次，用体积法测定密度，相应的曲线见图3。根据试验结果可以确定当空隙率为18%，最大油石比分别为：矿粉max 1k =3.27%；水泥代替矿粉max 1S =3.80；2%消石灰max 1x =4.16%。
PAC20马歇尔击实试验空隙率一览表（%）
表4
油石比
级配类型
3.3
PAC20+矿粉PAC20+水泥PAC20+2%消石灰
20.04
3.518.5719.2420.91
3.817.8318.0718.84
4.116.7116.8118.59
16.964.4
料空隙率较小，磨耗率也较小。
PAC20飞散试验（空气磨耗）结果（%）表6
油石比
级配类型
3.3
PAC20+矿粉PAC20+水泥PAC20+2%消石灰
32.7337.38
3.526.6534.3062.01
3.816.9119.4742.64
4.114.0813.5830.72
16.374.4
图4PAC203
种情况析漏率曲线图
图5PAC20飞散试验（空气磨耗）结果曲线
图3PAC203种情况空隙率曲线图
表5为PAC203种情况析漏试验结果汇总表，图4为相应的试验曲线。由试验结果看出，按0.3%的析漏率确定的油石比分别为：矿粉max 2k =3.75%；水泥代替矿粉max 2S =3.92%；2%消石灰max 2x =4.4%。由此看到添加消石灰后，油石比明显增加。
PAC20析漏率试验结果
油石比
级配类型
3.3
PAC20+矿粉PAC20+水泥PAC202%消石灰
0.720.070.06
3.52.931.0250.085
2.2853.8
4.15.6858.590.17
4.412.62512.2650.445
表7为3种情况下浸水磨耗的试验结果（50C ，，相应的试验曲线见图6。按30%的磨耗率确定4d ）
的油石比分别为：矿粉min 2! =无；水泥代替矿粉min 2" =3.68%；2%消石灰min 2#=4.20%。从表中数据看到，仅用矿粉的混合料在50C 水浴中4d ，其磨耗率明显增大，以致于4.1%油石比下的磨耗率为50%，说明其水稳性很差，当采用水泥代替矿粉或添加消石灰后，磨耗率明显减小，说明这两种措施对提高沥青混合料的水稳性很好。将表6与表7中相同油石比的磨耗率相比，添加水泥的在各个油石比下依次为：71.1%、93.1%、66.3%、82.8%，平均为78.3%；添加消石灰在各个油石比下依次为：79.8%、76.3%、95.9%、71.1%，平均为80.8%。由此看来用消石灰的效果略好于水泥。
（浸水磨耗）结果（%）PAC20飞散试验
油石比
级配类型
3.3
PAC20+矿粉PAC20+水泥PAC20+2%消石灰
58.3452.56
3.554.0636.8477.72
3.850.7929.3755.91
4.150.1116.4032.04
23.014.4
表5
注：表中析漏率单位0.1%。
表6为3种情况下空气磨耗的试验结果，相应的试验曲线见图5。按25%的磨耗率确定的油石比分别为：矿粉min 1k =3.52%；水泥代替矿粉min 1S =3.64；
2%消石灰min 1x =4.16%。同时，结合表6中数据看到，在相同油石比下添加消石灰后由于空隙率明显增大，其磨耗率较大；相比而言，用矿粉或水泥的混合
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表7
公路交通科技2002年第6期
" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "
效排出沥青混凝土结构内部的水分；另一方面也对沥青混凝土的水稳定性有更高的要求，浸水磨耗试验对于空隙率较大的沥青混凝土是一项很有效的试验指标。比如本试验的3种情况，当进行空气磨耗时，掺加水泥或矿粉的性能并未体现出来，而进行浸水磨耗后，可明显区分3种情况下沥青混凝土的水稳定性。相比较而言，掺加2%消石灰的水稳性比掺加7.5%
水泥的水稳性要好些，可以认为掺加消石灰改善沥青
图!
PAC20飞散试验（浸水磨耗）结果曲线
混凝土的水稳性比水泥要好。但是存在一个问题，掺加消石灰后沥青用量明显增加，沥青用量增加意味着沥青混凝土的高温稳定性的降低；同时掺加消石灰的用量不可能像水泥那样完全替代矿粉，这样在现场施工中需要增加一个细料仓，这对有些施工单位存在一定难度。总之，掺加水泥或消石灰对改善沥青混凝土的水稳性非常有好处，可根据实际情况选用。
表8为以上3种情况的试验结果汇总表，根据以上4种试验的油石比范围确定了最佳油石比（范围）。对于仅用矿粉的情况，由于浸水磨耗率较大，无法确定油石比范围，故不存在最佳油石比；掺加水泥和消石灰两种情况相比，后者比前者的最佳油石比约大0.5%。
PAC203种情况最佳油石比确定汇总（%）表"
矿粉
空隙率18%! max1析漏率0.3%! max2空气磨耗25%! min1浸水磨耗30%! min2最佳油石比范围
3.723.753.52--水泥代替矿粉
3.83.923.643.683.8~3.68
2%消石灰代替矿粉
! 结语
本文通过大量的室内试验分析，对多孔隙沥青混
4.164.44.164.204.16~4.20
凝土PAC20的级配进行了分析研究，确定了以80%
的碎石含量为基础的级配曲线。同时通过与消石灰、水泥等替代矿粉的措施进行比较，认为采用这些措施对改善混合料水稳性十分有益，考虑到现场施工的和易性，决定采用水泥代替矿粉的方案。
参考文献：
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沙庆林. 高等级公路半刚性基层沥青路面［M ］. 北京：人民交通出版社，1998.
总之，通过以上试验表明，掺加水泥或消石灰后，对PAC 型沥青混凝土的水稳定性有明显改善。对于PAC 沥青混凝土，一方面是作为排水层，可有
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第12页）文建立的预应力锚索计算模型是可靠的，采用数值流形方法能很好地分析大变形问题。
参考文献：
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多孔隙沥青混凝土试验研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
戴为民
河北省京沪高速公路管理处,河北,沧州,061001
公路交通科技
JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESEARCH AND DEVELOPMENT2002,19(6)15次
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引用本文格式：戴为民 多孔隙沥青混凝土试验研究[期刊论文]-公路交通科技 2002(6)