集料级配对沥青混凝土工作性能的影响综述

第45卷第2期f h丨芝讨V〇1.45,N〇.2 2019 年2 月________________________Sichuan Building Materials_______________________February, 2019集料级配对沥青混凝土工作性能的影响综述赵高峰，张伟(湖北交通工程检测中心有限公司，湖北武汉430000)摘要：综述了集料级配对大流动混凝土、再生混凝土、自密 实混凝土、多孔混凝土、橡胶混凝土以及沥青混合料的工作性能的影响，对集料级配的研究现状和面临的问题进行了阐述。

关键词：集料级配；混凝土；沥青混合料；工作性能中图分类号:U414 文献标志码:A文章编号：1672 -4011 (2019)02 -0019 -03D01：10. 3969/j.issn. 1672 -4011. 2019. 02. 008Aggregate Gradation on AsphaltConcrete Performance ReviewZHAO Gaofeng,ZHANG Wei(Hubei Traffic Engineering Inspection Center Co.,Ltd. ,Wuhan430000, China)Abstract：Review of the aggregate gradation large flow concrete, recycled concrete,self - compacting concrete,porous concrete, rubber,concrete and asphalt mixture performance impact,the research situation of the aggregate gradation and problems are expounded.Key Words：aggregate gradation；concrete；asphalt mixture；work performance〇前言我国砂石骨料每年在工程领域应用量较大约100亿t左 右，且呈不断增大的趋势[1]。

混凝土的优劣绝大部分取决于 砂石质量[2]。

集料在沥青混凝土中比重较大，其级配对混凝 土的工作特性有很大影响。

良好的级配在拌和时可减少用 水量且得到的拌合物流动性好、不离析泌水。

并能在同样的 施工条件下，得到均勻致密、强度较高的混凝土，达到提髙耐 久性及降低经济成本的效果。

尤其是在优质的砂石骨料资 源日益匮乏的今天，须对骨料的级配组成提出更为严格的要 求。

同时，骨料级配对混合料的强度、耐久性以及稳定性等 工作性能至关重要。

1集料级配对混凝土工作性能的影响混合料的骨架结构主要由集料组成，粗集料通过相互嵌 挤作用形成骨架结构，同时细集料填充于骨架结构中，通过 胶结料将集料结构形成一个密实的整体，构成骨架-密实结构。

不同级配集料之间的相互配合、相互连接、相互嵌挤对 混凝土的骨架形成影响很大，从而决定混凝土的各项工作性 能。

王水[3]通过分析粗集料的强度与颗粒级配对混凝土强 度的影响，认为集料强度较低时，在考虑优化级配同时采用 较细的颗粒级配，使混合料的骨架结构提高。

当集料强度较收稿日期=2018 -08 -13作者简介:赵高峰（1986 -)，男，湖北黄岡人，本科，工程师，主要从事工程检测工作。

高时，采用细颗粒级配也会使混凝土结构更加密实，强度得 到提筒。

过去研究中，有学者误认为集料对混合料性能及强度影 响不大。

将集料视为惰性成分，不参与混凝土性能的形成，认为级配是影响混凝土的主要因素[4]。

但是集料是混凝土 中最主要的组成材料，因此，集料级配对混凝土力学性能的 影响不言而喻。

我国建筑工程使用的碎石大多称为连续性 碎石，但是实际达不到连续碎石的要求，属于间断性碎石[5]。

我国新规范中级配范围较广，覆盖面较广，只是个统一的系 统性标准，不适用于针对某一地方的特性所规定的级配范围[6]。

因此，我们经常会看到路面的一些损坏，如:水泥剥 落、裂缝、塌陷等。

原因可能就是级配使用不当，最大粒径含 量较多使混凝土结构不密实，水泥水化反应后与骨料接触面 较大，易发生断裂和剥落。

因此，粗集料的级配对混凝土强 度的影响作用较大。

1.1集料级配对大流动混凝土的影响细集料的级配不仅对混凝土强度有影响而且对混凝土 的流动度也产生很大的影响，季孝敬等[7]研究了大流动度混 凝土用细集料级配优化的课题。

提出了细集料级配范围，此 范围适用于高强大流动度混凝土和普通大流动度混凝土的。

同时，对比了高强大流动度混凝土和普通大流动度混凝土的 细集料级配，认为细砂和粗砂不适用于普通大流动混凝土，而粗砂只要细度模数不大于3.3，将适用于髙强大流动混凝 土，考虑级配的同时也应考虑砂的影响。

其对混凝土的强度 也较为重要。

另会影响混凝土的流动性。

1.2 集料级配对再生混凝土的影响目前，再生混凝土在工程界广为应用，其对废弃混凝土 再生利用，对环境和节约资源均有有利的影响。

但再生集料 对混凝土的性能均会产生不利影响，其性能指标也会发生变 化[8_9]。

再生骨料对混凝土性能研究的较多但其生成的级 配对混凝土性能的影响研究比较少，而骨料级配是混凝土路 用性能的主要内因，级配的优劣直接影响路用性能。

石建光 等[1°]对不同骨料级配的混凝土的坍落度、保水性、和易性以 及抗压强度做了相关检测。

得出不同骨料级配在工作性能 和不同龄期的强度方面均会有差异。

研究认为再生骨料所 占比例占50%以上时若调整9.5〜26. 5 mm档料范围可有利 于提髙再生混凝土强度甚至髙于普通混凝土强度。

级配对 混凝土的强度和工作性能的影响显而易见，选择合适的级配 或者适当的调整骨料级配使混凝土的强度达到新的高度，同时对再生混凝土在工程实践中的应用提供了一个新的研究 方向。

1.3集料级配对自密实混凝土的影响自密实混凝土（简称SCC)是指新拌混凝土具有高流动 度而不离析、不泌水。

可在不经振捣或少振捣的情况下，完 全利用混凝土自身的重量填充混凝土模板。

使混凝土的密• 19 •Vol.45，No.2 February,2019第45卷第2期2019年2月^i»)Sichuan Building Materials实性和强度均达到最佳状态。

林春[11]从新拌混凝土性能、混凝土长期性能、混凝土耐久性能三个方面研究了骨料级配 对自密实混凝土相关性能的影响。

得出通过控制砂率可以 调节自密实混凝土砂浆的粘聚性与流动性。

粗骨料的级配 决定了粗骨料表面的砂浆包裹层厚度以及优化粗骨料级配 可以改变内部应力分布。

达到降低混凝土干燥收缩和自收 缩的目的。

1.4 集料级配对多孔混凝土的影响多孔混凝土作为透水基层材料。

其特点是不含或者含 少量的细集料。

主要依靠水泥浆作为填料。

填充于粗集料 形成的骨架结构中，使整个混凝土形成蜂窝状的结构，最终 具有良好的透水性。

集料骨架的形成依靠集料本身。

多孔 混凝土的形成主要在于集料相互嵌挤结构的形成，集料的级 配和针片状以及棱角性是最终混凝土强度形成的主要因素。

同时，混凝土的透水性和空隙率均和集料有密切的关系[12_13]。

杨志峰等[14]试验研究最大粒径、细集料含量和 4.75〜9.5 mm档料含量这几种影响因素对多孔混凝土透水 性的影响程度，研究表明，在原材料相同的条件下，集料粒径 越大，透水混凝土的透水性能越强，但其强度会降低。

因此，粒径不宜过大也不应太小，控制在合理的范围内，使混凝土 的强度达到要求同时透水性也较强。

1.5集料级配对橡胶混凝土的影响混凝土脆性较大，在使用过程中发现摻入一定量的橡胶 粉可以改善其脆性问题，同时其透气透水、韧性、弹性等均较 普通混凝土好。

另一方面，橡胶混凝土的橡胶可很好地利用 废弃轮胎。

既可解决废弃轮胎污染环境问题，又可做为混凝 土类的新型材料，目前混凝土研究领域对其重视度较髙[15]。

王勇[16]通过改变粗骨料级配来分析比较普通混凝土和橡胶 混凝土的相关性能。

研究表明，粒径对混凝土的强度有一定 影响。

小粒径和混合粒径混凝土的早期和晚期强度较大粒 径发展好。

橡胶混凝土的90 d强度较普通混凝土高，且后期 强度发展迅速。

同时，研究表明，集料级配对橡胶混凝土的性能影响程 度较大，尤其是强度的变化。

级配的范围影响整个混凝土的 工作性能如强度、和易性、耐久性等。

级配的细微变化均会 对混凝土整体结构和强度产生影响。

韩建国等[17]进行橡胶 混凝土配合比试验时改变水胶比和粗集料级配两个因素，研 究发现高水胶比采用较小粒径的粗集料级配时混凝土的工 作性能不佳，宜采用大粒径的粗集料级配以获得较好的工作 性能，同时减少粗集料的总表面积。

而低水胶比采用的粗集 料级配粒径不宜过大，保证混凝土具有较好的使用性能。

2集料级配对沥青混合料的影响优良的级配使混凝土的力学和路用性能得到大大的改 善。

在实际工程中，原材料相同的情况下，良好的级配组成 达到事半功倍的效果，是工程中最经济且性能最佳的形式[18]。

级配不同会导致沥青用量不同，若级配中细集料较 多，则沥青含量需较多才能达到胶结效果使结构达到密实。

当粉胶比较大时，沥青与集料发生交互作用的结构沥青部分 表面产生自由沥青胶浆，从而使混凝土的粘聚力下降影响其 强度。

选择最佳的级配确定最佳油石比从而使混凝土性能达到最佳状态是最为有效的办法提髙混凝土的力学以及其他工作性能。

以上表明级配对混凝土的影响较大，优化级配则优化混凝土的性能。

2.1集料级配变异性对沥青路面的影响浙青混合料级配设计时，需确定最大粒径，粒径不同对应的关键筛孔也会发生变化。

一旦改变重要筛孔的通过率，整个混凝土的路用性能变化较为明显。

在级配设计中，尤其应控制最佳筛孔的含量，直接影响沥青混合料的质量和性 能。

在工程中摊铺沥青混凝土时，级配不同会导致施工工艺发生变化，直接影响压实度、平整度、抗滑性能等控制指标。

施工碾压时，为充分压实，会导致集料被压碎，压碎的级配会形成新的级配。

因此，压实时会对级配有一定影响，从而影响沥青路面。

韩亚丽等[19]定量分析了集料级配的变异性对沥青路面施工压实时的影响程度。

结果表明集料级配的变化直接影响到路面压实度。

而路面压实度不足会导致各种病害的发生。

因此，控制集料级配的变异保证路面有足够的压实度。

2.2集料级配对马歇尔数据的影响级配对混合料的体积参数和物理力学参数会有较大的影响。

最大粒径不同将直接导致马歇尔参数指标值的明显不同[2°]。

而马歇尔参数不同，混合料的路用性能也不尽相 同。

冯立辉[21]对比分析不同粒径的混合料在75次击实次数下的马歇尔试验参数，发现得出来的马歇尔参数数据变化较大，粒径直接会影响这些体积指标。