淺談通過優化二灰碎石配比有效減少瀝青混凝土路面的反射裂縫

摘 要:結合工程實踐經驗對二灰碎石的反射裂縫的形成原因等方面進行了粗淺的分析，提出了通過優化二灰碎石配合比來有效以減少瀝青路面的反射裂縫的數量為保證路面的路用性能提供保障。

關鍵詞:瀝青路面 二灰碎石 配合比 優化設計 探討 措施 反射

中圖分類號:U416文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(a)-0063-01

半剛性基層在鋪筑瀝青路層之前或之后必然要產生裂縫，并造成反射裂縫，需經常采用加厚瀝青面層來減輕反射裂縫，橫向裂縫已成為瀝青路面的主要問題之一，其發生是不可避免的，但盡可能減少并推遲其發生的時間則是可能的。試驗表明除施工質量外，二灰碎石中集料級配偏細是造成二灰碎石裂縫的重要原因。

1 瀝青混凝土路面裂縫的主要原因

由于半剛性瀝青路面具有很多的優點和明顯的技術經濟效益，國外高等級道路越來越多地采用半剛性基層瀝青路面。長期以來，國外認為采用半剛性基層可避免瀝青面層產生疲勞破壞的同時，普遍認為這種結構中瀝青面層的裂縫是由半剛性基層引起的反射裂縫。殼牌瀝青路面設計方法在概括各國的觀點和使用經驗時指出，水泥穩定基層上瀝青路面的厚度取決于允許產生裂縫的程度，常在15～25cm之間變化。在第43屆世界道路會議半剛性路面的綜合報告中關于裂縫的論述仍是反射裂縫的概念。瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的，影響裂縫輕重程度的主要因素有瀝青和瀝青混合料的性質、基層材料的性質、氣候條件、交通量和車輛類型以及施工因素等。但就瀝青路面開裂的主要原因而論，可以分為兩大類:一類是荷載型裂縫，一類是非荷載型裂縫。試驗段的裂縫屬非荷載型裂縫，其縫上端開口寬、沿深度向下很快變窄即證明這一點。由下層裂縫促成面層由底到頂產生的裂縫稱為反射裂縫。在新建道路中，半剛性基層溫縮開裂和干縮開裂是引起反射裂縫的主要原因。

道路上采用半剛性基層材料主要是水泥處治材料，它包括貧混凝土和水泥穩定粒料土，也有采用石灰粉煤灰集料或石灰、水泥、粉煤灰集料做瀝青路面基層的，但規模要小得多。而我國滬嘉、西臨、滬寧、莘松等高速道路都采用了含粉煤灰集料的半剛性基層瀝青路面，因此反射裂縫是半剛性基層的一個主要特征。從機理分析，半剛性基層材料的縮裂分為因溫度變化而造成的溫縮與因含水量變化而造成的干縮兩種。水是影響此類材料溫縮的主要因素，特別是在非飽水狀態時影響較大。試驗結果表明，當溫度在0°～10°C時，在最佳含水量附近總出現最大的溫縮系數。干縮的基本原理是由于水的蒸發而發生的毛細管作用、吸附作用、分子間作用、材料礦物晶體或凝膠體間水的作用、碳化收縮作用等引起的整體宏觀體積變化，結合料的礦物成分和分散度影響最大，集料可使干縮降低。

2 二灰碎石級配的配合比優化及瀝青混凝土路面裂縫的處理措施

半剛性基層的一個核心問題是水的問題而水的多少與控制又直接與二灰碎石中石灰、粉煤灰和細料的含水量有直接關系。

二灰碎石材料用作基層時，混合料中集料的重量應占80%～85%，集料的最大粒徑不超過30mm(方孔篩)，如為圓孔篩，則最大粒徑可為表列數值的1.2～1.5倍，其顆粒組成應符合2號級配范圍(見表5)。如將其換算為圓孔篩則與JTJ034-85規范基本一致，因此不存在新老規范不一致的問題，而主要是過去我省在二灰碎石施工中未真正按規范要求施工而已規范在修訂說明中指出，為了減少基層混合料在拌和、運輸和攤鋪過程中粗細集料的離析現象，減少拌和機的磨損以及為使基層具有較高的平整度，將用做高速道路和一級道路的基層集料的最大粒徑縮小到方孔篩30mm。同時指出，當石灰粉煤灰與粒徑之比15:85～20:80，并且在混合料中粒料起骨架、石灰粉煤灰起填隙和膠結作用時，稱為密實式二灰碎石:當石灰粉煤灰與粒料之比為50:50左右，并在混合料中形不成骨架，而是懸浮在石灰粉煤灰混合料中時，稱為懸浮式二灰粒料。懸浮式二灰粒料收縮性大，容易產生干縮裂縫，其最大干縮應變約為密實式二灰碎石的3倍。現行規范中雖然粒料占80%，但粒料大部分由5mm以下石屑組成約占52%左右，而30mm以上粒料很少約占12%左右，這樣必然造成粒料形不成骨架，石灰粉煤灰及石屑在起膠凝而不是填隙作用，只能是懸浮式二灰粒料。這種粒料的強度與剛度較大，特性更加接近水泥混凝土，其結果必然造成大量裂縫特別是后其裂縫的產生。加之由于細料偏多、壓實后表面光滑、無石子外露，與瀝青路面面層聯結不利，面層的抗剪性能大大降低。而想通過行車使其石子外露不僅不切合實際，而且會產生基層表面的松散，這與規范設計相矛盾。在城市道路施工中多為邊通車邊施工，因此，往往未按規范進行粒料級配設計，且多為2、4、6等單一級配，粗粒料約占二灰碎石70%～75%，從擊實及現場取樣結果可以看出，這種級配粒料在混合料中形成骨架。石灰粉煤灰起填充作用和膠結作用，可稱為密實式二灰粒料。根據以往在滬寧二級道路及其它二級道路施工及使用情況來看，其收縮裂縫幾乎沒有或至少50m以上才會有一道。但按照現行規范，這種級配的強度難以達到要求，且平整度亦難以控制。為了解決好以上相互制約的幾個問題，在進行二灰碎石配合比設計時。根據三個不變、一個控制、一個提高的原則，即保證80%以上粒料比例不變、0.8MPa無側限抗壓強度不變、集料連續級配不變，控制5mm以下粒料用量，提高2mm以上粒料用量。這樣設計以嵌擠型代替膠結型，減少收縮，增大粗粒料用量，減少對水的敏感程度，減少整體材料的孔隙率、比表面積和含水量，大幅度降低干燥收縮，以適當級配代替單一級配，減少碎石單一缺少連接面易造成離析和平整度差的問題，通過室內試驗和試驗路的鋪筑可見，以上設計思路是可行的，對于減少裂縫、減少石屑用量、方便施工是有利的。并且，在采用集中廠拌、攤鋪機攤鋪和加強施工控制前提下，其平整度和強度是能夠達到設計要求的，而且壓實后表面粗糙、石子外露對于瀝青面層的聯結也極為有利。

針對已出現的裂縫采用具有國際先進水平的自粘式玻纖網進行處理，這在國內尚屬首次。玻纖網是以高強度玻璃纖維做材質的一種新型加筋格柵，具有較大的抗拉強度及彈性模數、較低的延伸率，很高的熔點，是處治瀝青混凝土路面反射裂縫的優良材料。玻纖網較一般加筋格柵最顯著的特點是具有很高的熔點，能夠很好地滿足瀝青砼施工要求。一般的塑料加筋格柵在瀝青的攤鋪溫度下容易產生變形和老化，從而形成格柵與瀝青混凝土的間隙，影響鋪設效果。而玻纖網由于具有較高熔點，完全不會發生變形和老化，能夠很好地同混合料結合，發揮最佳效應。

3 結語

綜上所述，在二灰碎石組成設計中存在較多的如強度、收縮裂縫、平整度、含水量控制等相互制約和矛盾的問題，如何把幾者有機的統一起來，制訂適合于江蘇省高等級道路特點和要求的二灰碎石最佳組成、集料級配、裂縫防止和處理方法以及施工工藝是一個重要而緊迫的課題。

參考文獻

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