密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料在京津高速公路工程中應(yīng)用

淺議密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石 2006年優(yōu)秀論文 作者：王鳳喜 徐州市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 上傳日期2007-8-24支持：1人得分：4分 摘要：密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石用于路面基層，具有許多優(yōu)點(diǎn)，但目前缺少相 關(guān)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范。本文論述了其在空隙率和油石比等技術(shù)指標(biāo)方面與瀝青碎石 以am排水式瀝青穩(wěn)定碎石以atpb密實(shí)式瀝青混凝土（ac）的差別，并結(jié)合施工 經(jīng)驗(yàn)提出了一些建議。 關(guān)鍵詞：密級(jí)配瀝青碎石 密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石是按密實(shí)級(jí)配原理設(shè)計(jì)組成的各種粒徑的礦料與瀝青結(jié)合 料拌和而成，設(shè)計(jì)空隙率較小的密實(shí)式瀝青混合料，以atb表示。按礦料最大粒 徑分類(lèi)屬于粗粒式或特粗式瀝青混合料；按混合料密實(shí)度分類(lèi)屬于密實(shí)式瀝青混 合料；按礦料級(jí)配類(lèi)型分類(lèi)屬于連續(xù)級(jí)配瀝青混合料。atb設(shè)計(jì)空隙率一般為 3%~6%，常見(jiàn)的類(lèi)型有atb25，atb30，atb40。 一、與其它瀝青混

介紹了atb-25密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料的配合比設(shè)計(jì)和施工技術(shù),詳細(xì)論述了施工過(guò)程中的質(zhì)量控制,特別是預(yù)防混合料離析的措施。atb-25密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料為骨架密實(shí)型級(jí)配,其嵌鎖能力增強(qiáng),具有高溫穩(wěn)定性,可以抵抗較大的塑性和剪切變形,有效提高路面抗車(chē)轍、抗推移能力。

瀝青穩(wěn)定碎石基層屬于柔性基層的范疇。本文通過(guò)對(duì)四種不同級(jí)配的瀝青穩(wěn)定碎石路用性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,研究級(jí)配與瀝青穩(wěn)定碎石路用性能之間的關(guān)系,分析不同型號(hào)瀝青對(duì)瀝青混合料路用性能的影響,確定了一種路用性能良好且易于施工的級(jí)配范圍。

采用骨架嵌擠密實(shí)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)瀝青穩(wěn)定碎石混合料,并對(duì)其抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性能、力學(xué)性能和抗疲勞性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

結(jié)合省道201云巖-延川二級(jí)公路施工實(shí)際,介紹密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石作為路面基層在路面工程中的應(yīng)用情況,以及施工方法和應(yīng)用注意事項(xiàng)。

為了分析和利用瀝青穩(wěn)定碎石混合料集料級(jí)配分形規(guī)律,基于分形幾何的基本理論,推導(dǎo)出瀝青穩(wěn)定碎石混合料集料的分形幾何模型;以atb-30為例,計(jì)算了集料級(jí)配分維值,并通過(guò)瀝青混合料體積參數(shù)的測(cè)試,研究了分形維數(shù)與體積參數(shù)的關(guān)系.結(jié)果表明:規(guī)范級(jí)配范圍對(duì)應(yīng)的atb-30分維值d范圍為2.4117～2.5744;分維值d與空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度等體積參數(shù)有很好的相關(guān)性.利用集料級(jí)配分形規(guī)律,可對(duì)具有不同分維值d的瀝青穩(wěn)定碎石混合料的體積參數(shù)進(jìn)行預(yù)估,使混合料的配合比設(shè)計(jì)更具針對(duì)性.

采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀(sgc)和簡(jiǎn)單性能試驗(yàn)機(jī)(spt)測(cè)試密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石(atb)混合料在不同試驗(yàn)溫度下的動(dòng)態(tài)模量,并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,旨在判斷不同試驗(yàn)溫度下的動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合結(jié)果的差異性及有效性。

瀝青穩(wěn)定碎石混合料的介紹 (2)

瀝青穩(wěn)定碎石混合料的介紹

為了評(píng)價(jià)瀝青穩(wěn)定碎石混合料的抗永久變形能力,通過(guò)對(duì)三軸受力模型進(jìn)行分析、簡(jiǎn)化,利用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和劈裂強(qiáng)度試驗(yàn),對(duì)瀝青穩(wěn)定碎石混合料的力學(xué)性能和抗剪強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行研究。結(jié)果表明:隨公稱(chēng)最大粒徑、粗集料含量的增大,內(nèi)摩擦角增大,而粘聚力減小;提高結(jié)合料粘度可以明顯提高粘聚力,而對(duì)內(nèi)摩擦角影響不大;采用基于無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)得到的抗剪強(qiáng)度參數(shù),可以用于瀝青穩(wěn)定碎石混合料設(shè)計(jì)。

瀝青混合料的疲勞破壞是柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的控制指標(biāo)因素,瀝青穩(wěn)定碎石在國(guó)內(nèi)路面結(jié)構(gòu)中得到逐步應(yīng)用,然而對(duì)這種材料的疲勞性能的研究還較少。為了完善柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系,本文采用四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)方法對(duì)比研究atb25和ac25、ac20等3種不同級(jí)配的疲勞性能。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)和回歸分析,得出3種混合料疲勞性能差別、溫度對(duì)疲勞壽命的影響、atb25的室內(nèi)疲勞預(yù)估模型。結(jié)果表明atb25具有較好的疲勞壽命,ac20疲勞性能最優(yōu),atb25與ac25疲勞性能相近;相對(duì)于ac20,atb25疲勞壽命受溫度的影響更大。在柔性路面結(jié)構(gòu)中,atb類(lèi)瀝青混合料作為最下層瀝青混合料具備較好的抗疲勞性能。

本文分析了密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石施工過(guò)程離析問(wèn)題,并提出了一些施工質(zhì)量的控制要點(diǎn)及措施,對(duì)提高密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石的施工質(zhì)量非常有效。

首先介紹了瀝青穩(wěn)定碎石對(duì)材料的要求,然后通過(guò)試驗(yàn),給出了atb-25的合成級(jí)配及最佳瀝青用量,最后對(duì)攤鋪、碾壓等施工質(zhì)量控制進(jìn)行了概述,從而提高密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石的工程質(zhì)量,延長(zhǎng)道路的使用壽命。

本文主要對(duì)密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層的施工工藝的原理和特點(diǎn),還有適用范圍以及施工控制的要點(diǎn)進(jìn)行了解析.因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)受水和冰凍的危害較小,裂縫自動(dòng)愈合的能力強(qiáng),進(jìn)而防止產(chǎn)生以及發(fā)展裂縫,與此同時(shí),柔性基層可以和面層連接更為牢固,從而防止層內(nèi)部較大的剪應(yīng)力和彎拉應(yīng)力的出現(xiàn),對(duì)路面使用性能的改善有很明顯效果,提高了路面的使用期限,而且降低了路面損壞的維修費(fèi)用,降低了環(huán)境污染,具有較為明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益.

以長(zhǎng)琿高速公路為例,介紹了密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層的組成設(shè)計(jì)及關(guān)鍵施工工藝和現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)等,著重闡述了在施工中需特別注意的若干問(wèn)題,從而為類(lèi)似工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

分別采用現(xiàn)行規(guī)范推薦法、superpave法、主骨架空隙體積填充(cavf)法和貝雷法設(shè)計(jì)了4種密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料,然后采用力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)法確定了所設(shè)計(jì)的4種級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料的最佳油石比,并對(duì)最佳油石比下的瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料進(jìn)行了抗永久變形性能和抗疲勞性能等路用性能的研究;根據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)4種級(jí)配設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了比較評(píng)價(jià),在此基礎(chǔ)上提出了新的密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)方法——五控制點(diǎn)級(jí)配設(shè)計(jì)方法。結(jié)果表明:采用五控制點(diǎn)級(jí)配設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的級(jí)配與貝雷法、cavf法的設(shè)計(jì)級(jí)配非常接近,并且總體上位于貝雷法設(shè)計(jì)級(jí)配和cavf法設(shè)計(jì)級(jí)配之間。

分別采用大馬歇爾配合比設(shè)計(jì)方法、superpave混合料設(shè)計(jì)法、力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)法對(duì)4種密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料atb30、sup30、cavf30、blf30進(jìn)行最佳油石比確定,并根據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)3種最佳油石比確定方法進(jìn)行了比較評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上建議采用大馬歇爾擊實(shí)成型試件的力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)方法來(lái)確定密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料的最佳油石比,并在初步確定最佳油石比后再考慮瀝青混合料的老化情況適當(dāng)增加0~0.2%作為最終的最佳油石比。

排水能力是開(kāi)級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石(atpb)基層的主要設(shè)計(jì)目標(biāo),文章采用三種不同級(jí)配的atpb混合料測(cè)試其空隙率與滲透系數(shù),提出了滿足排水能力的級(jí)配設(shè)計(jì)級(jí)混合料指標(biāo)要求.通過(guò)控制4.75mm、2.36mm、0.075mm篩孔通過(guò)率及瀝青薄膜厚度,設(shè)計(jì)的混合料各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求,排水能力大于其設(shè)計(jì)要求.

采用大粒徑密級(jí)配混凝土鋪筑下面層具有高溫穩(wěn)定性、可以抵抗較大的塑性和剪切變形,有效提高路面抗車(chē)轍、抗推移能力。本文結(jié)合工程實(shí)例,詳細(xì)闡述了瀝青路面大粒徑密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn),并對(duì)下面層瀝青碎石混合料施工技術(shù)及質(zhì)量控制進(jìn)行了深入探討。

對(duì)兩種瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料atb-25和atb-30進(jìn)行了室內(nèi)配合比試驗(yàn)和路用性能研究。研究表明,atb-25較atb-30具備更好的高溫穩(wěn)定性;適當(dāng)增加中間粒徑集料含量可以提高atb-25和atb-30的高溫和低溫性能;兩種瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料的劈裂強(qiáng)度基本相當(dāng)。

密級(jí)配瀝青碎石混合料礦料級(jí)配范圍 級(jí)配類(lèi)型 通過(guò)下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分率(％) 5337.531.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 特粗式 atb-4010090-10075-9265-8549-7143-6337-5730-5020-4015-3210-258-185-143-102-6 atb-3010090-10070-9053-7244-6639-6031-5120-4015-3210-258-185-143-102-6 粗粒式atb-2510090-10060-8048-6842-6232-5220-4015-3210-258-185-143-102-6

借助劈裂強(qiáng)度試驗(yàn),探討了泡沫瀝青混合料強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律及其影響因素、生產(chǎn)工藝條件對(duì)泡沫瀝青混合料強(qiáng)度的影響以及泡沫瀝青混合料的貯存特性.結(jié)果表明,級(jí)配相同的泡沫瀝青混合料其強(qiáng)度主要受養(yǎng)護(hù)時(shí)間、水泥用量和瀝青用量影響,與瀝青的發(fā)泡效果并沒(méi)有顯著關(guān)系;適當(dāng)提高集料溫度有助于增加泡沫瀝青混合料的強(qiáng)度;施工延遲時(shí)間將導(dǎo)致泡沫瀝青混合料的空隙率增加、強(qiáng)度降低.