大粒径密级配沥青混凝土路用性能浅析.pdf
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1、RoAD CONS TR UCT I ON AND M ACHI NE RY 文章编号 : i 0 0 0 0 3 3 X( 2 0 1 3 ) 1 1 - 0 0 6 7 0 4 大粒径密级配沥青混凝土路用性能浅析 邹 太 平 ( 中交二公局直属项 目事业部 , 陕西 西安7 1 0 0 6 5 ) 摘 要 : 为提 高基质 沥青 混凝 土抗 重 载及 抗 车辙 能 力 , 对 重 载 高速 公 路 试验 路段 采 用 L S AM 大粒 径 密级 配 沥青 混凝 土铺 筑 下面层 , 并进 行 了检 测 , 结果证 明 大粒径 沥青 混合料 具 有 良好 的承 载 能力 和路 用性 能 ,
2、 可被 广泛推 广使 用 。 关 键词 : 大粒径 ; 沥青混凝 土 ; 路 用性 能 ; 抗 车辙 中图分 类号 : U4 1 6 2 1 7 文 献标 志码 : B An a l y s i s o n Ro a d Pe r f o r ma nc e o f As p ha l t Co nc r e t e wi t h La r g e Pa r t i c l e Si z e a n d De n s e Gr a d e Z0U Ta i p i ng ( Di r e c t Pr o j e c t Di v i s i o n o f CC CC S e c o n d
3、 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Co I t d ,Xi a n 7 1 0 0 6 5 ,S h a a n x i ,Ch i n a ) Ab s t r a c t :Fo r i m p r ov i n g t h e he a vy l o a d r e s i s t a nc e a n d a n t i r u t t i n g p e r f o r man c e , LSAM a s ph a l t c on c r e t e wi t h l a r ge pa r t i c l e s i z e a nd de n
4、 s e g r a de wa s pa v e d o n t h e t e s t s e c t i o n a s b o t t o m l a y e r o f he a vy l oa d e xp r e s s wa y,a n d t he pe r f o r ma n c e wa s t e s t e d Th e r e s u l t s h o w s t ha t a s pha l t c on c r e t e wi t h l a r g e pa r t i c l e s i z e a n d de n s e gr a d e ha s
5、 g oo d h e a v y l o a d r e s i s t a nc e a n d r oa d p e r f o r ma nc e, whi c h c a n b e e xt e nd e d Ke y wo r ds :l a r g e pa r t i c l e s i z e;a s p ha l t c o nc r e t e ;r o a d pe r f o r m a n c e ;a n t i r u t t i n g 0 引 言 陕西 省 禹 阎高速 公 路 路 面 设 计 为 双 向四 车 道 , 设计 车 速 1 2 0 k m h
6、, 单 幅路 面 宽 1 2 m, 路 面 结 构层 为 : 2 0 c m 厚二 灰矿 渣底 基层 +3 2 c m 厚二 灰碎 石基层 +7 c m 厚 A C一2 5型 沥 青 混 凝 土 下 面 层 + 6 c m 厚AC一2 O型 沥 青 混 凝 土 中 面 层 + 5 c m 厚 A C一1 6 C型改 性沥 青混 凝 土抗滑 表层 。 近年 来 , 交 通量 迅 速增加 , 重 载及 轮 压也 在不 断 增 大 。沥 青路 面过 早 出现 承 载 力 不 足 、 路 面 渠 化 以 及车辙等早期破坏现象 , 养护和维修频次增多 , 费用 增高_ 】 。为了提高路面抗重载、 抗车辙
7、能力及 耐久 性 , 陕 西高 速集 团、 长安 大学 和 中交二 公局 联合 在 禹 阎路 C 0 8标 K4 1 + 6 0 4 K4 2 +4 9 4段 共 8 9 0 m 长 右幅试 铺 1 3 c m 厚 密 级 配 L S AM 大 粒 径 沥 青 混 凝 土 ( ATB一4 0 ) 下 面层 试 验 段 。根 据 试 铺 路 段 研 究 大 粒径 沥青 混凝 土 路 用 性 能 、 配 合 比设 计 方 法 以及 收稿 日期 : 2 O 1 3 O 2 2 5 施 工 中应注 意 的事项 , 为 大粒 径 沥 青 混 凝 土 的 推广 使用提供科学依据。 1 大粒径 沥青混合料基
8、本概况 大粒 径 沥 青 混 合 料 ( 简 称 I S AM ) 一 般 是 指 含 有 矿料 的最 大 粒 径 在 2 5 5 3 mm 之 间 ( 最 大 可 达 6 3 mm) 的热 拌 热铺 沥青 混 和料l_ 2 。级配 良好 的 I S AM 可 以抵抗 较大 的塑 性 和剪 切 变形 , 能承 受 重 载交 通 , 具有 良好 的抗 车辙 能力 , 可提 高沥 青路 面 的 高 温稳定 性 和低温 抗 裂 能 力 , 特 别 是 对 重载 路 面 能 够持 荷 时间较 长 , L S AM 与 传 统 的沥 青 混凝 土 相 比 抗永 久变 形 能力 十分 明显 。 L S A
9、M 起 源 于 2 O世 纪 初 的美 国 , 但 由 于 种 种 原 因 , 并 没有得 到广 泛应 用 , 只是 近几 年来 才在 国际 上得 以重 视 , 国外研 究 主要 集 中在 美 国、 英 国 、 加 拿 大 、 日本等 国 , 中 国在河北 省 以及京 津 塘高速 公路 有 应用 和 试 验 , 但 主 要 是 利 用 开 级 配 沥 青 稳 定 碎 石 67 ROAD CoNS TRUCT1 0N AND MACHI NERY AT P B及 密 级 配 沥 青 稳 定 碎 石 ATB作 为 柔 性 基 层 , 而作 为路面 面 层结 构 研 究 较少 。本 文 的试 验 将
10、 AT B沥青混 合料 用 作 路 面 面 层 , 替 代 中 、 下 面 层 作 为路 面结 构层 进行研 究 。 2 对原材料性能的要求 2 1 沥青 大粒 径沥 青混 凝 土有 较 好 的骨架 结 构 , 从 级 配 本 身来看 , 较普 通 沥青混 合料有 较好 的力 学性 能 , 能 更好 地 满足混 凝土 的路 用指标 。同时大粒 径 沥青混 凝 土在 热敏性 方 面 的指 标 也非 常 好 , 因此 在 生产 大 粒 径沥 青混凝 土 时 , 沥 青选 择 要 求 可适 当放 宽 。在 采 用大 粒径 沥青混 凝土 作 中 、 下面 层时 , 用基 质沥青 或 符合 规范 的 国
11、产 沥青 就能满 足 重载交 通对 沥青及 昆凝土 的性 能 要 求 。本 试 验 段 采 用 韩 国 S K A9 0 基 质沥 青 。 2 2碎石 大 粒径 沥青 混合料 由于所采 用 的骨架碎 石 的粒 径较大 , 相对普通沥青混合料在施工中易压碎, 而碎 石被压 碎后 会大 大 降低 沥 青 混凝 土 的质 量 , 所 以在 碎石试 验方 面 , 应 提 高 试 验 指标 , 减 小 压 碎 值 , 最好 比普通 混合 料碎 石 的压碎 值 低 3 8 j 。另 外 , 还 应 严格控 制针 片状 石料 , 其 含量 应 降低 3 5 。其 次 , 应 防止 或避 免施工 时石 料被压
12、 碎 , 经过试 验段铺 筑 , 认 为大 粒径 沥青 混 合料 用 碎 石 宜 采 用压 碎 值 小 的石料 , 最 好采 用反击 破或 锤破加 工 的碎石 , 以确 保 碎石 质量 。 3 L S AM 沥青混和料组成设计 3 1组成 设计 控 制要点 I S AM 沥青 混 合 料 具 有 良好 路 用 性 能 的 重 要 条件 是大 粒径 骨料 形 成 骨架 密 实 结 构 , 主 骨架 相 互 充分 嵌挤 , 保证 良好 的 内摩 阻力 。用 4 7 5 mm 以上 细 集料来 填充 主骨架 , 细集 料 、 矿粉形 成胶 浆使 得混 合 料整体 具备 较大 的凝 聚力和 密实性 。
13、 ( 1 )骨 架稳定 性 基 本 条件 。在 压 实 状 态 下 , 沥 青 混合料 中粗 集料 的骨 架 间 隙 VC A 不得 大 于 无其 他集料 、 结合料存在 时粗集料集合体在捣实状 态下 的间 隙 VC AD R C。 ( 2 )骨 架 接 触 度 ( 稳 定 度 ) 。 由 S 一 l O O p p 计 算骨 架接 触 度 。其 中 : S 为 L S AM 的骨 架 接 触 度 ( ) ; f0 为 L S AM 中粗 集料 的密 度 , fD 一 0 ( 1 一Ac ) Pc A ; p b 为 I s AM 的毛体积密度 ; J0 为水 的密度 ; A 为 沥青 用 量
14、 ; P 为 粗集 料 ( 7 4 7 5 mm) 占矿料 的百 分数 。 骨架 接触 度 是 指 混 合 料 中 集 料 之 间 接 触 的 密 实程 度 , 用 压 实 成 型 的 昆合 料 粗 集 料 毛 体 积 相 对 密实 度 与 纯粗 集 料 干 捣 的 相 对 密 实 度 之 比来 表 示 形成 主骨架 的密 实性 。骨 架接 触 度 与 动稳 定度 DS 之 间具 有很 好 的相 关 性 , 骨架 接 触 度 越 大 , 动 稳 定 度越 高 ; 骨 架 稳 定 度 越 大 , 动 稳 定 度 也 越 大 , 骨 架 稳定 程 度 、 骨 架 接 触 度 直 接 影 响 骨 架
15、 密度 结 构 J 。 S S C和 D S这 两个 指 标 越 大 , 沥 青 昆合 料 路 面 车 辙 值越 小 。 ( 3 )矿粉 在 沥青 混合 料 中起 重 要 作 用 , 其 含 量 要适 当 , 过 少不 能形成 足够 的表 面 吸附沥青 , 过 多会 使胶 浆成 团 , 致 使 路 面胶 泥 离 析 , 造 成 沥 青 路 面 破 坏 。故选 用 2 的矿粉 掺量 来保 证 沥青 混 合 料 的整 体稳 定性 。 3 2 目标配 合 比的确定 ( 1 )选 择优质 的原 材料 , 检验 各项 技 术指 标 , 使 之 能够满 足生 产施 工要求 5 。 ( 2 )根 据级 配
16、范 围 确 定合 理 级 配 曲线 , 级 配 范 围见表 1 。 表 l 级配范围 筛 孔 尺寸 - m m 5 3 3 7 j 3 1 5 2 6 j 1 9 1 6 l 3 2 9 5 4 7 5 2 3 6 1 1 8 0 6 0 3 0 1 j 17 5 设 计 级配 范 围 1 0 0 9 5 1 0 0 8 4 2 9 4 2 6 5 7 7 5 7 6 4 4 7 2 4 5 2 7 6 O 7 4 8 5 5 8 5 3 9 4 5 2 0 4 2 8 4 1 2 1 9 7 l 7 7 6 8 l 4 8 4 8 l 2 8 4 4 1 0 4 2 4 6 4 合成 级 配
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