瀝青穩(wěn)定碎石基層LSAM-25設(shè)計(jì)示例

曹少謙

（靈河高速公路（原平至神池段）建設(shè)管理處，山西 太原 030006）

1 前言

瀝青穩(wěn)定碎石基層屬柔性結(jié)構(gòu)層材料，主要承受由面層傳來(lái)的車(chē)輛荷載的垂向力，并擴(kuò)散到下面的土基中，起到擴(kuò)散路面荷載、減小路面變形、防止和減緩路面病害的出現(xiàn)等作用。瀝青穩(wěn)定碎石具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力功能。它具有較高的抗剪強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度和疲勞性，與半剛性基層相比，不易產(chǎn)生收縮開(kāi)裂和水損害。作為應(yīng)力消散層，可以有效地減少路面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力集中現(xiàn)象，大大延緩路面反射裂縫的產(chǎn)生。而且瀝青碎石基層與面層材料結(jié)構(gòu)相似，瀝青碎石基層可以與瀝青混凝土層黏結(jié)牢固，并且模量接近，路面結(jié)構(gòu)的受力、變形更為協(xié)調(diào)。

2 設(shè)計(jì)過(guò)程

2.1 原材料

進(jìn)行了各種集料的密度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1，瀝青密度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，黏度見(jiàn)表3，拌和及壓實(shí)溫度[1]見(jiàn)表4。

表2 瀝青相對(duì)密度試驗(yàn)結(jié)果表

表3 韓國(guó)SK-70#道路石油瀝青黏度表

2.2 各種礦料和礦粉的篩分結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 拌和及壓實(shí)溫度表

表5 各種礦料和礦粉的篩分試驗(yàn)結(jié)果表

2.3 瀝青混合料級(jí)配要求

LSAM-25瀝青混合料級(jí)配要求見(jiàn)表6。

表6 LSAM-25瀝青混合料級(jí)配要求

2.4 初選級(jí)配

依據(jù)規(guī)范（JTG F40—2004）及項(xiàng)目具體要求[2]，在選擇集料結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)集料的篩分結(jié)果首先初選出粗、中、細(xì)3個(gè)級(jí)配，然后根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓こ虒?shí)際應(yīng)用情況選擇油石比，分別制作馬歇爾試件，得出試件的體積指標(biāo)，根據(jù)體積指標(biāo)初選一組滿足或接近設(shè)計(jì)要求的級(jí)配作為設(shè)計(jì)級(jí)配。表7為3個(gè)級(jí)配的礦料比例明細(xì)表，表8是3種礦料的合成級(jí)配明細(xì)表。

表7 3種級(jí)配的礦料比例明細(xì)表

表8 3種礦料的合成級(jí)配通過(guò)率明細(xì)表

2.5 試驗(yàn)級(jí)配評(píng)價(jià)

參照以往瀝青路面LSAM-25目標(biāo)配合比的工程應(yīng)用情況，選擇油石比3.5%作為3種初試級(jí)配用油石比、雙面各擊實(shí)112次成型大馬歇爾試件。同時(shí)對(duì)所選的級(jí)配進(jìn)行了粗集料搗實(shí)密度測(cè)定，評(píng)價(jià)混合料粗集料嵌擠狀況；馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總見(jiàn)表9。

表9 3種初試級(jí)配馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總表

由表9可以看出，級(jí)配1和級(jí)配3體積指標(biāo)不能滿足要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)本次設(shè)計(jì)選擇級(jí)配2為設(shè)計(jì)級(jí)配。

2.6 馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)

按設(shè)計(jì)礦料比例配料，采用5種油石比進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 LSAM-25設(shè)計(jì)級(jí)配馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

2.7 最佳油石比的確定

據(jù)馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果，分別繪制穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度與油石比的關(guān)系曲線，從曲線上找出相應(yīng)與最大密度、最大穩(wěn)定度、空隙率范圍中值及瀝青飽和度范圍中值對(duì)應(yīng)的4個(gè)油石比，求出四者的平均值作為最佳油石比初始值OAC1，但如果對(duì)選擇試驗(yàn)的油石比范圍，密度或穩(wěn)定度沒(méi)有出現(xiàn)峰值，可直接以目標(biāo)空隙率所對(duì)應(yīng)的油石比作為OAC1；作圖求出能滿足瀝青混凝土各項(xiàng)指標(biāo)要求的油石比范圍（OACmax，OACmin），該范圍的中值為OAC2，如果最佳油石比的初始值OAC1在OACmax與OACmin之間，則認(rèn)為設(shè)計(jì)結(jié)果是可行的，可取OAC1與OAC2的中值作為目標(biāo)配合比的最佳油石比OAC，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)和實(shí)際情況論證地取用，最終得出最佳油石比。

2.8 設(shè)計(jì)結(jié)果

根據(jù)上述試驗(yàn)分析，選擇級(jí)配2為設(shè)計(jì)級(jí)配，配合比為1#∶2#∶3#∶4#∶5#∶礦粉 =42.0∶18.0∶12.0∶5.0∶20.0∶3.0，油石比為3.70%，相對(duì)應(yīng)的瀝青混合料性質(zhì)見(jiàn)表11。

表11 瀝青混合料體積性質(zhì)表

表11中：Pbe：瀝青混合料中有效瀝青用量，%；

Vbe：有效瀝青的體積百分率，%；

Vg：礦料的體積百分率，%；

DA：瀝青膜有效厚度，μm。

3 瀝青混合料檢驗(yàn)

為了檢驗(yàn)瀝青混合料的抗水損害性能，分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)油石比下的瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表12和表13。

表12 浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

表13 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

得出結(jié)論見(jiàn)表14、表15。

表14 礦料配合比及油石比

表15 最佳油石比及密度、空隙率

通過(guò)混合料級(jí)配調(diào)試和相關(guān)驗(yàn)證試驗(yàn)，表明所設(shè)計(jì)的LSAM-25型道路石油瀝青混合料的抗水損害性能以及室內(nèi)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)所得結(jié)果可用于生產(chǎn)配合比的調(diào)試。