石屑、粉煤灰在瀝青混凝土路面中的應用技術研究

□夏小川（信陽市水利勘測設計院）

□李 鵬（江淮水利水電工程建設監理站）

石屑、粉煤灰在瀝青混凝土路面中的應用技術研究

□夏小川（信陽市水利勘測設計院）

□李 鵬（江淮水利水電工程建設監理站）

本文以選擇使用石屑代替天然砂和用粉煤灰代替部分礦粉的瀝青混凝土路面全部施工過程作為研究對象，經過整理分析從而得出瀝青混凝土拌合料中用石屑代替天然砂子和用粉煤灰代替部分礦粉后，顯著提高了瀝青混凝土的高溫穩定性、抗車轍能力，增加了瀝青混凝土路面使用過程中的耐久性和安全性，節約了資金，提高了資源利用率，同時為今后修訂《瀝青路面施工及驗收規范》提供一定的參考價值。

石屑；粉煤灰；瀝青混凝土

一、引言

石屑、粉煤灰在瀝青混凝土中的應用，國內外從20世紀到現在一直有專家學者研究，大部分都集中在試驗方法上，而大面積的應用和應用后的評價資料均較少。歐洲和日本等先進發達國家對在瀝青混凝土組成材料中運用石屑代替天然砂的研究和應用很少，但粉煤灰代替礦粉的應用，得到其政府的大力支持。在我國，石屑在高等級瀝青路面中雖有運用，但應用較少，在國家技術規范和正式學術專著中均提到，但都不做為首選運用。

目前，在大力發展工業經濟的同時，開采煤炭產生的煤矸石，發展電力產生的粉煤灰，發展建材業產生的石屑等工業廢料及下腳料堆積如山，嚴重地影響了產業的發展，污染了環境。為了促進循環經濟快速發展，改善生態環境，變廢為寶，結合煤炭、電力、建材等生產企業每年有大量的工業廢渣粉煤灰和下腳料石屑的產出，又適逢干線公路大建設的實際情況，為石屑、粉煤灰在瀝青混凝土路面中應用技術研究提供了實體工程應用的條件和環境。

二、公路瀝青混凝土路面材料使用中存在的問題

目前，我國各級公路發展迅速，瀝青混凝土路面已逐漸代替水泥混凝土路面成為高等級公路路面的首選，得到了突飛猛進的發展，經過工程實踐和研究工作，取得了大量成果，然而，在公路瀝青混凝土路面材料使用方面仍然存在著下面的問題：

（一）原材料質量低劣。碎石生產的廠家大部分規模小、生產工藝落后。小廠碎石扁平狀顆粒含量、壓碎值等指標不符合公路瀝青路面技術要求；雖石屑產量猛增，但其含泥量、扁平狀顆粒含量超標較多。碎石生產企業急須技術革新。

（二）施工技術人員觀念陳舊，墨守成規。對瀝青混合料中必須使用天然砂的思想根深蒂固，而對使用石屑、粉煤灰等代替天然砂和礦粉的研究和應用少有突破和嘗試。

（三）瀝青混合料水穩定性差，在以往的施工中往往在瀝青混合料中摻加石灰、水泥等材料作為抗剝落劑，增加了工程費用。

在目前大力發展循環經濟，構建資源節約型社會的新形勢下，研究石屑、粉煤灰在瀝青混合料中的應用顯得尤為必要。

三、石屑、粉煤灰在瀝青混凝土路面中應用效果評價

選擇G107線鶴壁段及鶴壁市境內大海線施工過程作為研究對象。對于G107線鶴壁段，路面結構設計為半剛性基礎，瀝青混凝土面層，其結構為路面厚度9cm，下面層為AC-25I厚度5cm,上面層為AC-16I厚度4cm。該項目總造價約2億元，其中瀝青路面投資約2500萬，使用石屑代替天然砂和用粉煤灰代替部分礦粉后，共節約資金約68萬元，占原材料費用的15%，顯著增加了社會效益和經濟效益。

（一）G107線鶴壁段瀝青混凝土路面施工配合比如表1。

（二）G107線鶴壁段瀝青拌合料穩定度、流值、飽和度、油石比如表2。

（三）G107線鶴壁段瀝青混凝土路面壓實度、厚度如表3。

（四）G107線鶴壁段瀝青混凝土路面摩擦系數、構造深度等與交通量的關系如表4。

表1 G 107線鶴壁段抽提和篩分結果表

表2 G 107線鶴壁段穩定度、流值、飽和度、油石比表

（五）G107線鶴壁段瀝青混凝土路面施工質量及應用效果評價

經過研究我們發現，隨著累計混合車流量的增加，當累計混合車流量達到100萬輛次時，路面壓實度達到或超過100%，瀝青路面已完全壓密。瀝青混凝土孔隙率為0，瀝青路面滲水系數為0，瀝青路面無裂縫和其它損壞時已不滲水。

G107線鶴壁段采用AC-16I上面層，石屑用量分別為100%，雖然G107線鶴壁段累計混合車流量較大，經過多年行車考驗，G107線鶴壁段的摩擦系數、構造深度、車轍深度及室內動穩定度均明顯優于大白線中北段（石屑用量為75%）及永定線南北段（石屑用量為0）。實踐證明了在瀝青混凝土混合料中用石屑代替天然砂是完全可行的，全部代替優于部分代替。

（六）大海線瀝青混凝土路面施工質量及應用效果評價

大海線東西段累計混合車流量為1105.74萬輛，累計混合車流量較大，試驗路段中摻入了高鈣粉煤灰替代了50%～100%礦粉，長期通車后檢測表明，大海線東西段瀝青混凝土摩擦系數、構造深度、車轍深度及室內動穩定度均明顯優于浚內線（沒有摻入粉煤灰）。實踐證明在瀝青混凝土混合料中加入高鈣粉煤灰替代了50%～100%礦粉是完全可行的。

表3 G 107線鶴壁段路面完工厚度、壓實度統計表

表4 G 107線鶴壁段瀝青混凝土路面摩擦系數、構造深度等與交通量關系表

四、結論

瀝青混凝土拌合料中用石屑100%代替砂子是很好的辦法，用石屑完全代替砂子，穩定度提高3.97%～18.36%,流值降低1.68%～15.98%，動穩定度提高46.39%～47.73%，顯著提高了瀝青混合料的高溫穩定性、抗車轍能力。為改善瀝青混合料的工作性，在實踐中瀝青混合料天然砂的用量應控制在15%以下為宜。

瀝青混凝土拌合料中可以用高鈣粉煤灰代替50%～100%的礦粉。高鈣粉煤灰代替等量礦粉后，瀝青混合料穩定度提高27.4%～29.1%，流值下降18.3%～20.2%，抗車轍能力增強12.4%。全部礦粉改成高鈣粉煤灰后各項指標提高更多,穩定度提高46.4～52.5%，流值下降28.0%～30.4%，抗車轍能力增強20.8%，顯著提高了瀝青混合料的高溫穩定性、抗車轍能力，增加瀝青路面的耐久性。

2011-08-19