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

介紹了atb-25密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料的配合比設(shè)計和施工技術(shù),詳細論述了施工過程中的質(zhì)量控制,特別是預(yù)防混合料離析的措施。atb-25密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料為骨架密實型級配,其嵌鎖能力增強,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。本文通過對四種不同級配的瀝青穩(wěn)定碎石路用性能試驗數(shù)據(jù)的分析,研究級配與瀝青穩(wěn)定碎石路用性能之間的關(guān)系,分析不同型號瀝青對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配范圍。

采用骨架嵌擠密實設(shè)計方法設(shè)計瀝青穩(wěn)定碎石混合料,并對其抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性能、力學(xué)性能和抗疲勞性能進行了試驗研究。

結(jié)合省道201云巖-延川二級公路施工實際,介紹密級配瀝青穩(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。

為了分析和利用瀝青穩(wěn)定碎石混合料集料級配分形規(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,計算了集料級配分維值,并通過瀝青混合料體積參數(shù)的測試,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)范級配范圍對應(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.利用集料級配分形規(guī)律,可對具有不同分維值d的瀝青穩(wěn)定碎石混合料的體積參數(shù)進行預(yù)估,使混合料的配合比設(shè)計更具針對性.

采用旋轉(zhuǎn)壓實儀(sgc)和簡單性能試驗機(spt)測試密級配瀝青穩(wěn)定碎石(atb)混合料在不同試驗溫度下的動態(tài)模量,并對試驗結(jié)果進行分析,旨在判斷不同試驗溫度下的動態(tài)模量試驗數(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

為了評價瀝青穩(wěn)定碎石混合料的抗永久變形能力,通過對三軸受力模型進行分析、簡化,利用無側(cè)限抗壓強度試驗和劈裂強度試驗,對瀝青穩(wěn)定碎石混合料的力學(xué)性能和抗剪強度參數(shù)進行研究。結(jié)果表明:隨公稱最大粒徑、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,而對內(nèi)摩擦角影響不大;采用基于無側(cè)限抗壓強度試驗和劈裂強度試驗得到的抗剪強度參數(shù),可以用于瀝青穩(wěn)定碎石混合料設(shè)計。

瀝青混合料的疲勞破壞是柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的控制指標因素,瀝青穩(wěn)定碎石在國內(nèi)路面結(jié)構(gòu)中得到逐步應(yīng)用,然而對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)計體系,本文采用四點彎曲疲勞試驗方法對比研究atb25和ac25、ac20等3種不同級配的疲勞性能。通過對試驗結(jié)果的統(tǒng)計和回歸分析,得出3種混合料疲勞性能差別、溫度對疲勞壽命的影響、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。

本文分析了密級配瀝青穩(wěn)定碎石施工過程離析問題,并提出了一些施工質(zhì)量的控制要點及措施,對提高密級配瀝青穩(wěn)定碎石的施工質(zhì)量非常有效。

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

本文主要對密級配瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層的施工工藝的原理和特點,還有適用范圍以及施工控制的要點進行了解析.因為該結(jié)構(gòu)受水和冰凍的危害較小,裂縫自動愈合的能力強,進而防止產(chǎn)生以及發(fā)展裂縫,與此同時,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用,降低了環(huán)境污染,具有較為明顯的經(jīng)濟價值和社會效益.

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

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)計了4種密級配瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料,然后采用力學(xué)指標設(shè)計法確定了所設(shè)計的4種級配瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料的最佳油石比,并對最佳油石比下的瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料進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)計過程和設(shè)計結(jié)果對4種級配設(shè)計方法進行了比較評價,在此基礎(chǔ)上提出了新的密級配瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料的級配設(shè)計方法——五控制點級配設(shè)計方法。結(jié)果表明:采用五控制點級配設(shè)計方法設(shè)計的級配與貝雷法、cavf法的設(shè)計級配非常接近,并且總體上位于貝雷法設(shè)計級配和cavf法設(shè)計級配之間。

分別采用大馬歇爾配合比設(shè)計方法、superpave混合料設(shè)計法、力學(xué)指標設(shè)計法對4種密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料atb30、sup30、cavf30、blf30進行最佳油石比確定,并根據(jù)設(shè)計過程和設(shè)計結(jié)果對3種最佳油石比確定方法進行了比較評價。在此基礎(chǔ)上建議采用大馬歇爾擊實成型試件的力學(xué)指標設(shè)計方法來確定密級配瀝青穩(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增加0~0.2%作為最終的最佳油石比。

排水能力是開級配瀝青穩(wěn)定碎石(atpb)基層的主要設(shè)計目標,文章采用三種不同級配的atpb混合料測試其空隙率與滲透系數(shù),提出了滿足排水能力的級配設(shè)計級混合料指標要求.通過控制4.75mm、2.36mm、0.075mm篩孔通過率及瀝青薄膜厚度,設(shè)計的混合料各項指標滿足要求,排水能力大于其設(shè)計要求.

采用大粒徑密級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,有效提高路面抗車轍、抗推移能力。本文結(jié)合工程實例,詳細闡述了瀝青路面大粒徑密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計要點,并對下面層瀝青碎石混合料施工技術(shù)及質(zhì)量控制進行了深入探討。

對兩種瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料atb-25和atb-30進行了室內(nèi)配合比試驗和路用性能研究。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度基本相當。

密級配瀝青碎石混合料礦料級配范圍 級配類型 通過下列篩孔(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

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