0引言页岩陶粒是以黏土质页岩、板岩等为主要原料，经过高温烧胀处理后破碎而成的轻质材料，具有密度小、内部多孔、保温隔热性能好、耐磨损，以及无毒等特点。可替代砂石集料，应用于路面工程．刘启华等研究了采用5～20mm粒径页岩陶粒等质量代替石料制备的陶粒沥青混合料的性能，试验结果表明：其高温性能、水稳性能均满足规范要求，混合料质量可降低20％．郑彬等研究了陶粒掺量为15%(质量比例)的环氧沥青混合料的高温性能、水稳性能、抗滑性能，制备了符合钢桥面铺装要求的碎石型陶粒环氧沥青混合料，混合料质量可降低10％．钱振东等研究了采用不同质量替代率(0％～70％)的陶粒替代玄武岩石料对环氧沥青混合料的使用性能的影响，经劈裂强度、高温性能、水稳性能等试验，推荐采用70％替代率的陶粒，混合料质量可降低30％．李博以抗压强度损失率为评价指标对比研究了高强页岩陶粒沥青混凝土在冻融循环作用下的性能变化情况，结果表明陶粒混凝土在硫酸钠、氯化钠溶液中耐久性更好，适宜在海洋工程、腐蚀环境下使用．郑彬凹研究了碎石型陶粒掺量(0％～20%)对排水型沥青混合料性能的影响，经高温性能、水稳性能、抗滑性能，以及排水性能等试验，推荐最佳掺量为15％．吴正光等阳研究了不同陶粒掺量(0～40％)对透水沥青混合料路用性能的影响，结果表明混合料马歇尔稳定度、高温性能，以及水稳性能均降低但尚满足要求．邹玲等口明研究了不同陶粒体积替代率(0％～70％)的热阻薄层罩面对沥青混合料不同层位温度的影响．结果表明：陶粒沥青混合料热阻薄层可有效降低路面结构内部温度，但也可能引起路表温度升高，推荐陶粒掺量为40％．车天凯研究了不同掺量(0％～％)的陶粒等体积替代细集料(0．6～4．75mm)制备的沥青混合料性能变化，综合考虑混合料强度、高温性能、低温性能、水稳性能，以及阻热性能，推荐陶粒细集料最佳替代率为60％．陶粒沥青混合料的研究主要集中减轻沥青混合料自重、抵抗冻融循环能力、排水，以及阻热等方面．一方面缺少对陶粒沥青混合料抗滑性能的研究，另一方面陶粒沥青混合料路用性能的提升幅度没有明确的结论．鉴于此，本文采用体积质量转换法进行不同陶粒掺量的沥青混合料路用性能和抗滑性能研究，推荐破碎型页岩陶粒的最佳掺量．1试验部分1．1原材料与级配1)传统集料选取哈尔滨某石场的安山岩石料，陶粒选取河南某公司生产的5～15mm粒径破碎型页岩陶粒，其性能指标见表1．沥青选取SBS改性沥青，其性能指标见表2．矿粉选取石灰石磨细矿粉，纤维选取木质素纤维，其各项物理化学指标符合相关技术规范要求．破碎型页岩陶粒表观相对密度较小、坚固性较好、磨光值较大，但其吸水率、压碎值、磨耗值均较大，将其应用于路面工程可能会减轻路面自重、提高抵抗冻融破坏的能力、增大抗滑能力，但也可能导致水损害、抗压能力及抗磨损能力下降．因此，破碎型页岩陶粒在混合料中的掺入比例不宜太大，掺人比例需进一步的试验确定．2)沥青混合料级配类型采用SMAl3，级配见表3．

1．2试验设计1)陶粒沥青混合料的制备由于陶粒的密度显著低于安山岩，采用等质量替代粗集料的方式掺加陶粒会导致掺配后的级配严重偏离设计级配，因此本文采用陶粒等体积替代同等粒径安山岩粗集料的方式进行混合料掺配，陶粒掺配比例分别为0％，20％，40％，60％．其中，掺加陶粒的SMA沥青混合料最大理论密度采用计算法获取．2)陶粒沥青混合料路用性能试验高温性能测试采用60℃车辙试验，进行不同陶粒掺量沥青混合料的车辙深度及动稳定度测试，综合分析陶粒沥青混合料的高温稳定性能．水稳定性测试采用冻融劈裂试验，进行不同陶粒掺量沥青混合料的冻融前后的劈裂抗拉强度及劈裂抗拉强度比，综合分析陶粒沥青混合料的水稳定性能．低温性能测试采用小梁弯曲试验，进行不同陶粒掺量沥青混合料的极限抗弯拉强度、极限抗弯拉应变、极限弯拉劲度模量对比，综合分析陶粒沥青混合料的低温抗裂性能．3)陶粒沥青混合料抗滑性能试验沥青路面通车初期，覆盖在路表的沥青膜与轮胎接触，随后沥青膜被迅速磨光、集料裸露后与轮胎接触并长期提供抗滑性能．因此，本文先采用自主研发的轮式加速磨光试验机对成型的陶粒沥青混合料试件表面进行磨光处理后再测试摆式摩擦系数和构造深度，综合分析陶粒沥青混合料的抗滑性能．

2试验结果与分析2．1陶粒沥青混合料高温性能本文通过高温车辙试验进行陶粒沥青混合料高温稳定性的评价．不同陶粒掺量的沥青混合料高温性能测试结果见图1．

由图1可知：1)四种不同陶粒掺量的沥青混合料的动稳定度均满足规范规定DS≥次／min的要求．2)随着陶粒掺量的增加，沥青混合料的动稳定度呈增大趋势．相比普通沥青混合料，陶粒掺量为20％，40％，60％的沥青混合料的动稳定度分别提高了3．5%，9．1％，15．9％．3)随着陶粒掺量的增加，沥青混合料45min车辙深度、60min车辙深度呈减小趋势．相比普通沥青混合料，陶粒掺量为20％，40％，60％的沥青混合料的45min车辙深度分别降低了18．5％，20．0％，22．3％，60min车辙深度分别降低了17．0％，19．3％，21．5％．4)试验结果表明，随着陶粒掺量的增加，沥青混合料高温性能得到有效提高．主要是由于破碎型页岩陶粒具有丰富的表面纹理构造，集料间的嵌挤作用更强、混合料的高温性能更高．因此，从高温稳定性能方面考虑，不同陶粒掺量的沥青混合料高温性能优劣排序为60％40％20％0％．2．2陶粒沥青混合料水稳定性能本文通过冻融劈裂试验进行陶粒沥青混合料水稳定性的评价．不同陶粒掺量的沥青混合料水稳定性测试结果见图2．

由图2可知：1)四种不同陶粒掺量的沥青混合料的劈裂抗拉强度比均满足规范TSR≥80％的要求．2)随着陶粒掺量的增加，沥青混合料的劈裂抗拉强度比呈现先上升后下降的趋势，在陶粒掺量为20％时达到最大值94．0％．相比普通沥青混合料，陶粒掺量为20％，40％，60％的沥青混合料的劈裂抗拉强度比变化率分别为7．8％，3．2％，0％．3)随着陶粒掺量的增加，经冻融沥青混合料和未经冻融沥青混合料的劈裂抗拉强度均出现上下波动，但变化幅度不大．相比普通沥青混合料，陶粒掺量为20％，40％，60％的未经冻融循环的沥青混合料劈裂抗拉强度变化率分别为-2．3％，-4．7％，0％；经冻融沥青混合料的劈裂抗拉强度变化率分别为5．3％，-1．3％，0％．4)试验结果表明，陶粒的部分掺加可以提高沥青混合料的水稳定性，且陶粒掺量为20％时的劈裂抗拉强度比与经冻融沥青混合料的劈裂抗拉强度均达到最优．这主要是由于陶粒坚固性较好、但吸水率较大，掺加少量陶粒沥青混合料的水稳定性能比不掺或掺量较大的沥青混合料更好．因此，从水稳定性能方面考虑，推荐陶粒掺量为20％．2．3陶粒沥青混合料低温性能本文通过小梁弯曲试验进行陶粒沥青混合料低温性能的评价．不同陶粒掺量的沥青混合料低温性能测试结果见图3．

由图3可知：1)四种不同陶粒掺量的沥青混合料的极限弯拉应变均满足规范SB≥x10-6的要求．

2)随着陶粒掺量的增加，沥青混合料的极限弯拉应变呈现先下降后上升的趋势，在陶粒掺量为40％时达到最小值．8×10-6．相比普通沥青混合料，陶粒掺量为20％，40％，60％的沥青混合料的极限弯拉应变变化率分别为-4．2％，-8．9%，2．7％．3)随着陶粒掺量的增加，沥青混合料的极限弯拉强度和极限弯拉劲度模量均呈现先上升后下降的趋势，在陶粒掺量为20％时达到最大值．相比普通沥青混合料，陶粒掺量为20％，40％，60％的沥青混合料的极限弯拉强度变化率分别为2．8％，-13．1％，-14．0％；极限弯拉劲度模量变化率分别为7．6％，-5．9％，-14．6％．4)试验结果表明：若单纯极限弯拉应变指标，推荐的陶粒掺量排序为60％0％20％40％；若从极限弯拉强度和极限弯拉劲度模量指标考虑，推荐的陶粒掺量排序为20％0％40％60％；综合分析三个指标，推荐的陶粒掺量为0％或20％．2．4陶粒沥青混合料抗滑性能室内成型沥青混合料车辙试件，使用自主研发的轮式加速磨光试验机对试件表面进行磨光，采用摆式摩擦系数测试仪和铺砂法测试沥青膜被磨光后(压力0．7MPa、磨光次)的试件表面摆式摩擦系数和构造深度．不同陶粒掺量的沥青混合料摆式摩擦系数、构造深度测试结果见图4．

由图4可知：1)四种不同陶粒掺量的沥青混合料的摆式摩擦系数均满足规范竣工验收时BPN≥45，MTD≥0．55mm的要求．2)随着陶粒掺量的增加，沥青混合料的摆式摩擦系数呈增大趋势．相比普通沥青混合料，陶粒掺量为20％，40％，60％的沥青混合料的摆式摩擦系数分别增大了5．6％，7．4％，9．3%．3)随着陶粒掺量的增加，沥青混合料的构造深度呈下降趋势．相比普通沥青混合料，陶粒掺量为20％，40％，60％的沥青混合料的构造深度分别减小了4．8％，6．3％，11．1％．4)试验结果表明，陶粒的掺人可以提高沥青混合料的摆式摩擦系数，但会降低其构造深度．这主要是由于陶粒表面的多孔构造可以提高混合料的摆式摩擦系数；但由于陶粒磨耗值较大、沥青混合料表面易被磨平，导致陶粒沥青混合料构造深度降低．综合摆式摩擦系数和构造深度指标，推荐的陶粒掺量为20％或40％．综上考虑路用性能指标，推荐最佳陶粒掺量为20％．基于上述研究成果，对陶粒掺量为20％的SMA沥青混合料进行谢伦堡沥青析漏试验和肯塔堡浸水飞散试验，测试结果满足施工技术规范规定的析漏损失≤0．1%、浸水飞散损失≤15％的要求。

3结论

1)采用破碎型页岩陶粒等体积替代传统粗集料制备不同陶粒掺量的沥青混合料．随着陶粒掺量的增加，沥青混合料高温性能、摆式摩擦系数逐渐提高，但构造深度逐渐降低；陶粒的少量掺加可以改善沥青混合料的水稳定性、低温性能，但陶粒的大量掺加会导致水稳定性和低温性能降低．2)综合高温性能、水稳定性能、低温性能及抗滑性能，推荐的最佳陶粒掺量为20％．3)相比传统沥青混合料，陶粒掺量为20％的沥青混合料的劈裂抗拉强度比提高了7．8％、摆式摩擦系数提高了5．6％，高温动稳定度、低温弯拉应变、构造深度指标变化幅度较小，均在5％以内．