解 永 峰

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

大粒徑瀝青混合料的承載機(jī)理及在路面的應(yīng)用

解 永 峰

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

以大粒徑瀝青混合料(LSAM)為研究對(duì)象，分析了LSAM的承載機(jī)理，從原材料與集料級(jí)配兩方面，總結(jié)了LSAM的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并提出了其施工技術(shù)措施，指出LSAM的應(yīng)用可有效提高路面的承載力，延長(zhǎng)路面的使用壽命，值得推廣應(yīng)用。

LSAM，承載性能，路面，原材料

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量也隨之迅速增長(zhǎng)，重型運(yùn)輸車(chē)輛日益增多，很多瀝青路面過(guò)早的出現(xiàn)了承載力不足和車(chē)轍等早期破壞現(xiàn)象，使得養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用增多。這一切都要求瀝青路面具有良好的抗車(chē)轍能力和耐久性。

大粒徑瀝青混合料具有抗車(chē)轍能力及抵抗反射裂縫的能力，能夠有效解決路面使用中出現(xiàn)的高溫穩(wěn)定性差和耐久性差的問(wèn)題。目前在我國(guó)，大粒徑瀝青混合料用作瀝青路面基層較多。本文以大粒徑瀝青混合料作為路面面層為例，介紹其施工工藝，以期借鑒。

1 概述

大粒徑瀝青混合料，英文：Large-Stone Asphalt Mixes，簡(jiǎn)稱(chēng)LSAM，指礦料的最大粒徑范圍處在25 mm～63 mm的熱拌熱鋪瀝青混合料。

在大粒徑瀝青混合料中，集料顆粒的尺寸大、含量高，瀝青的含量低且瀝青膜厚度高，骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性高，可有效延長(zhǎng)路面使用壽命。

大粒徑瀝青能顯著提高路面的抗車(chē)轍能力，具有以下特性：1)抗車(chē)轍能力強(qiáng)。路面具有抗較大塑性、剪切變形的能力顯著，使得路面承受重載交通能力顯著提升，確保瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。2)經(jīng)濟(jì)效益顯著。在大粒徑混合料配比中，集料增多，礦粉減少，使得瀝青用量減少，工程造價(jià)降低。3)縮短工期。在施工中，能夠一次性攤鋪較大的厚度，使得工期縮短。4)施工時(shí)間延長(zhǎng)。該類(lèi)型瀝青層內(nèi)部具有較高的儲(chǔ)溫能力，使得熱量不易散失，利于寒冷季節(jié)的施工。

大粒徑瀝青混合料源于20世紀(jì)初的美國(guó)，但沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)得到了美國(guó)、英國(guó)、加拿大、日本等國(guó)的重視，進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)工作。在我國(guó)京津塘高速公路建設(shè)中，該技術(shù)作為柔性基層使用。在陜西禹閻高速公路建設(shè)中，將ATB瀝青混合料用作路面面層，替代中、下面層作為路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行了試驗(yàn)段修筑，取得了良好的效果。

大粒徑瀝青路面具有良好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性(見(jiàn)圖1)。將其應(yīng)用于重載路段，與傳統(tǒng)的瀝青混凝土路面相比，LSAM抗永久變形能力和效果顯著。適用于高等級(jí)道路瀝青路面的基層，可用作厚度在10 cm以上的瀝青面層。

2 混合承載機(jī)理

瀝青混凝土強(qiáng)度是由內(nèi)摩擦力和粘聚力形成。在大粒徑瀝青混合料中，集料顆粒的尺寸大、含量高，形成了相互嵌擠的骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)。主骨架的嵌擠作用，粗集料形成良好的石—石接觸，使得其內(nèi)摩阻角明顯大于普通瀝青混凝土，使得內(nèi)摩阻力顯著增強(qiáng)，在車(chē)輪碾壓或沖擊下變形很小。同時(shí)，大粒徑瀝青混合料溫度敏感性較小，使得集料間的相對(duì)移動(dòng)可能性小或產(chǎn)生過(guò)程緩慢，高溫累積變形小。再者，LSAM粗集料粒徑較大，使得容易產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)、滑動(dòng)的小集料接觸面數(shù)量減少，且粗集料傳力方向明確并容易傳力至基層，使得斜截面上的剪切應(yīng)力顯著減少，提高了抗剪強(qiáng)度和承載性能。

3 混合料設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 原材料

原材料主要是集料和瀝青。在選擇采用的集料時(shí)，粗集料應(yīng)選擇使用反擊破加工和錘破加工的碎石，要求堅(jiān)硬、清潔而干燥。確保碎石質(zhì)量，避免施工時(shí)壓碎。其中的針片狀顆粒含量應(yīng)不大于18%，風(fēng)化石含量應(yīng)不大于5%。

細(xì)集料應(yīng)選擇使用石灰石或其他堿性巖石軋制，含泥量要求不大于5%。

礦粉應(yīng)采用石灰石磨細(xì)石粉，質(zhì)量符合規(guī)范要求。

在選擇瀝青時(shí)，宜選擇使用優(yōu)質(zhì)瀝青，也可以使用B級(jí)或C級(jí)瀝青。應(yīng)根據(jù)施工地氣候環(huán)境合理確定瀝青標(biāo)號(hào)。當(dāng)LSAM作為基層使用時(shí)，采用基質(zhì)瀝青就能滿(mǎn)足抗車(chē)轍及技術(shù)規(guī)范要求，一般不使用改性瀝青。

3.2 集料級(jí)配

大粒徑瀝青混合料級(jí)配類(lèi)型主要有兩種，分別是懸浮結(jié)構(gòu)的連續(xù)密級(jí)配和骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的間斷級(jí)配。

一般來(lái)說(shuō)大粒徑瀝青混合料特指密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石。在級(jí)配范圍內(nèi)分別選擇偏細(xì)、偏粗及適中的級(jí)配，經(jīng)試驗(yàn)比較后再定級(jí)配。一般來(lái)說(shuō)，兩頭少中間多的S形級(jí)配，有利于提高承載能力。

研究表明，間斷級(jí)配形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)是有效發(fā)揮混合料承載能力，提高抗車(chē)轍性能的有效途徑。采用間斷級(jí)配，使得混合料獲得良好的內(nèi)摩阻力，起到支撐荷載的作用；細(xì)集料不會(huì)對(duì)粗集料構(gòu)成的骨架產(chǎn)生干涉，自身又能形成良好的凝聚力，使混合料形成很高的強(qiáng)度。

對(duì)于大粒徑混合料，宜剔除9.51 mm～13.2 mm的粗集料，以形成最小的間隙率。

4 施工要點(diǎn)

在本文中，以將大粒徑瀝青混合料作為路面面層為例，介紹其施工工藝。主要施工流程為：進(jìn)行二灰碎石基層處置完畢后，鋪筑一定厚度的大粒徑、密級(jí)配瀝青混合料，最后再鋪筑一定厚度的瀝青混凝土抗滑表層。

4.1 拌和

大粒徑瀝青混合料和普通瀝青混凝土拌和基本相同。區(qū)別在于大粒徑瀝青混合料拌和時(shí)間更久一些。在大粒徑混合料中，礦料粒徑大，瀝青含量較小，拌和時(shí)間短會(huì)導(dǎo)致瀝青裹附集料不均勻。

在拌和中，拌和時(shí)間控制在干拌5 s，濕拌35 s為宜，確?；旌狭习韬途鶆?，無(wú)花白料，無(wú)結(jié)團(tuán)或成塊。

4.2 運(yùn)輸

在拌和樓的儲(chǔ)料倉(cāng)儲(chǔ)有足夠料時(shí)，方可開(kāi)始給運(yùn)輸車(chē)輛集中裝料。

大粒徑瀝青混凝土作為路面層使用時(shí)，一般設(shè)計(jì)厚度較厚，則就要求運(yùn)輸能力與鋪攤能力相適應(yīng)，宜采用較大噸位運(yùn)料車(chē)運(yùn)輸。

在裝料時(shí)，為減少離析，應(yīng)采用前、后、中的順序移動(dòng)裝料。在運(yùn)輸途中，應(yīng)勻速行駛，禁止猛加速和急剎車(chē)現(xiàn)象。同時(shí)，還要作好運(yùn)輸途中的保溫工作。

4.3 攤鋪

在大粒徑瀝青混合料施工中，鋪攤是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

與普通的瀝青混凝土路面相比較，大粒徑瀝青路面鋪攤中，應(yīng)注意三個(gè)方面的質(zhì)量控制，分別是混合料離析、路面平整度和壓實(shí)度。

在施工中，大粒徑瀝青混合料本身粒徑較大且鋪攤厚度厚，應(yīng)選擇合適的鋪攤機(jī)。在正式施工前，為增大螺旋埋料深度，應(yīng)將螺旋布料器調(diào)整到最低位，以減少布料離析。在調(diào)整攤鋪機(jī)熨平板時(shí)，應(yīng)較普通混合料時(shí)的前仰角增大1°，在夯錘調(diào)整時(shí)，應(yīng)調(diào)大振幅，通過(guò)減少熨平板振動(dòng)頻率來(lái)提高夯實(shí)功，增大攤鋪后的混凝土初始?jí)簩?shí)度，以提高路面平整度。

在正式攤鋪過(guò)程中，應(yīng)采用2臺(tái)攤鋪機(jī)一次性攤鋪，前后距離為10 m～20 m，軌道重疊30 mm～60 mm，速度控制在0.8 m/min～1.5 m/min。攤鋪機(jī)應(yīng)緩慢、勻速、不間斷的工作，如速度過(guò)慢，則攤鋪機(jī)容易產(chǎn)生打滑，影響平整度。速度過(guò)快時(shí)，容易加大布料離析。

在鋪攤過(guò)程中，嚴(yán)格控制攤鋪機(jī)料斗中剩余混合料的量，應(yīng)盡量少收斗。料斗中剩余料過(guò)少時(shí)，頻繁收斗會(huì)增大離析面。

由于鋪攤厚度大，在每天正式開(kāi)工前，必須先作好儲(chǔ)料準(zhǔn)備，杜絕停機(jī)待料現(xiàn)象。對(duì)出現(xiàn)局部離析現(xiàn)象，應(yīng)專(zhuān)人找補(bǔ)或更換，對(duì)缺陷較嚴(yán)重的應(yīng)予以鏟除。

4.4 壓實(shí)

壓實(shí)是重要的關(guān)鍵工序，直接影響著路面的綜合性能。

研究表明，采用膠輪壓路機(jī)穩(wěn)壓2遍、雙鋼輪壓路機(jī)振壓2遍～4遍、膠輪壓路機(jī)復(fù)壓2遍的組合具有良好的壓實(shí)效果。

在碾壓過(guò)程中，應(yīng)時(shí)刻觀察壓實(shí)度變化，防止過(guò)分碾壓。

采用大噸位雙鋼輪壓路機(jī)碾壓時(shí)，不能用強(qiáng)振，只能用弱振。

膠輪碾壓提高壓實(shí)度小，但能增加密實(shí)性。

5 結(jié)語(yǔ)

大粒徑瀝青混合料具有良好的承載性能和路用性能，將其應(yīng)用于路面面層形成良好的骨架結(jié)構(gòu)，具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性能和水穩(wěn)定性，且其瀝青用量低，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，可加大路面的維修周期。在我國(guó)進(jìn)行推廣和應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)延長(zhǎng)路面壽命具有重要意義。

[1] 朱衛(wèi)勇.大粒徑透水性瀝青混合料(LSPM)在養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技縱橫，2015(2)：78-79.

[2] 李新階.高速公路大粒徑透水性瀝青混合料基層施工技術(shù)[J].科技與生活，2011(2)：125-126.

[3] 蔡堅(jiān)強(qiáng).大粒徑瀝青混凝土處置反射裂縫作用機(jī)理分析[J].中國(guó)公路，2015(5)：166-167.

The bearing mechanism of Large-Stone Asphalt Mixture and its application on the pavement

Xie Yongfeng

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Taking the Large-Stone Asphalt Mixture (LSAM) as the research object,this paper analyzed the bearing mechanism of LSAM,from raw materials and aggregate gradation two aspects,summarized the design key points of LSAM,and put forward its technical measures,pointed out that the application of LASM could effectively improve the pavement bearing capacity,extended the pavement service life,worthy of popularization and application.

LSAM,bearing performance,pavement,raw material

2015-10-14

解永峰(1976- )，男，工程師

1009-6825(2015)36-0107-02

U214.75 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A