應力吸收層配合比設計及工程造價分析

李志鵬，齊 輝，劉 雙

(綏滿高速公路牡哈段大修工程建設指揮部)

應力吸收層配合比設計及工程造價分析

李志鵬，齊 輝，劉 雙

(綏滿高速公路牡哈段大修工程建設指揮部)

在舊水泥混凝土路面加鋪瀝青結構層的瀝青路面中存在反射裂縫問題，如何防止或延緩反射裂縫的產生是目前改建項目中的一大問題。為了解決相關問題，介紹了應力吸收層的功能及優點，重點研究了應力吸收層的原材料組成，根據原材料特點研究了應力吸收層的級配組成及配合比設計，并對應力吸收層的工程造價進行了詳細的對比分析，得出設置應力吸收層的瀝青路面可以節省73.4萬元/km的工程造價，節約造價成本效果顯著。

應力吸收層;級配組成;目標配合比設計;工程造價分析

1 應力吸收層配合比設計實例

以綏滿高速公路牡丹江至哈爾濱段大修工程實體工程為例，研究介紹應力吸收層配合比設計過程。

1.1 目標配合比設計

應力吸收層級配基于SUPERPAVE的設計理念，根據現場各類集料的級配組成進行級配設計，試配并優選礦料的組成比例。以預估的瀝青用量為中值，按0.5%的間隔，取4個不同的瀝青用量成型旋轉壓實試件，按照規定的方法確定最佳瀝青用量。

根據幾種礦質材料的篩分結果，按照應力吸收層級配范圍的要求，按圖解法對其進行了礦料組成設計。通過調整，最后確定礦料的合成級配組成，見表1。

表1 應力吸收層礦質混合料組成配合計算表

應力吸收層設計旋轉壓實次數選擇為N設計=50，測定設計壓實次數下試件的體積性能，從而確定最佳瀝青用量。從表1可看出，級配比較理想，所以混合料設計采用表1結果。根據設計級配下各檔料的組合狀況，確定初始最佳瀝青用量為9.0%。基于設計級配，采用四種瀝青膠結料用量壓實成型試件，瀝青膠結料用量分別為8.5%、9.0%、9.5%、10.0%。室內試驗時拌和溫度為175℃，壓實溫度160℃，考慮到瀝青粘溫性能的差異，在生產配合比設計時拌和溫度和壓實溫度應通過實際試驗確定。四種瀝青膠結料用量下混合料的壓實特性和體積特性表2所示。

表2 不同瀝青用量下混合料體積性質

空隙率中值所對應的瀝青用量a1=9.1%，油膜厚度中值所對應的瀝青用量a2=8.2%，瀝青飽和度中值所對應的瀝青用量 a3=8.8%，以 a1、a2、a3的平均值作為 OAC1，即OAC1=8.7%。當瀝青用量在8.92% ～9.08%時，各項指標均符合標準，即 OACmin=8.92%，OACmax=9.08%，OAC2=(OACmin+OACmax)/2=9.0%。

取OAC1和OAC2的中值作為計算的最佳瀝青用量OAC=(OAC1+OAC2)/2=8.8%。

按計算的最佳瀝青用量8.8%，旋轉壓實50次時，壓實混合料的各項體積性能符合設計要求。最終推導出最佳瀝青用量為8.8%。

1.2 生產配合比驗證

生產配合比階段需要對拌和站冷料倉進行標定，之后按照目標配合比確定的各種規格集料比例進行供料，通過水洗篩分后，進行配合比調整，取目標配合比設計的最佳瀝青用量OAC，OAC±0.3%等3個瀝青用量進行旋轉壓實試驗和試拌，通過室內試驗及從拌和站取樣試驗綜合確定生產配合比的最佳瀝青用量。由于冷料倉的出料量的多少嚴重影響級配的好壞，而礦料在拌和站里進行重新篩分也會讓級配發生變化，所以冷料倉的標定和重新進行瀝青用量的確定至關重要。

拌和站按照生產配合比進行試拌、試鋪，對試拌瀝青混合料進行級配、瀝青含量、旋轉壓實等試驗項目，由此確定生產用標準配合比的適用性，所以生產配合比的驗證是工程進行正式施工的關鍵所在。

2 工程造價

2.1 原材料使用造價

取1 km長度、雙幅路面寬22.5 m進行分析，用2 cm應力吸收層取代2 cmAC-25下面層。體積0.02×22.5×1 000=450 m3。取代部分下面層材料費用如表3所示。

從原材料使用費用分析，每鋪設1km應力吸收層需要在原材料方面提高造價：

613 836 -317 972 =295 864元。

即在公路建設中設置應力吸收層的瀝青路面，每公里比一般瀝青路面造價提高29.6萬元。

表3 應力吸收層取代下面層材料造價

2.2 修建后運營養護費用

一般瀝青路面使用壽命較短，需要養護次數較多，增加公路運營維護成本。同時由于路況變差，使車倆在路面行駛時油耗增加、車輛磨損、折舊費用增大，由于行駛速度降低，造成旅客行駛時間延長、誤工費增加等。并且，由于需要養護次數增多，造成路面因大、中修養護影響行車速度、增加行車距離，甚至易發交通事故等，這些因素都會使用戶費用增加。

目前，鋪設應力吸收層的瀝青路面，其壽命可比一般瀝青路面延長30%，即可比普通高速公路路面多運營4～5 a，相當于減少了普通公路的一次大修的費用。普通高速公路大修一次的費用如下：取1 km長度、雙幅路面寬22.5 m進行分析，加鋪罩面厚度為4 cm。體積0.04×22.5×1 000=900 m3。加鋪罩面材料造價如表4所示。

表4 加鋪罩面材料造價

加鋪罩面層時，按人工費15元/m3，1 km需花費人工總計：

養護總共造價費用：

即一般瀝青路面公路在建成后，需在養護方面比設置應力吸收層瀝青路面工程造價提高103萬元。

2.3 應力吸收層工程造價

通過對應力吸收層在高速公路建設期間原材料使用費用與建成后高速公路運營養護費用進行綜合分析可以看出，雖然在建設時鋪設應力吸收層每公里需要造價提高約29.6萬元，但在高速公路運營期間，由于應力吸收層所表現的優良性能，可為高速公路節省每公里約103萬元的養護造價費用。

設置應力吸收層的瀝青路面可以節省73.4萬元/km的工程造價，對遠期節約造價成本效果顯著。

3 結論

應力吸收層作為防止或延緩舊水泥混凝土路面加鋪瀝青結構層，以及新建半剛性或剛性基層瀝青路面反射裂縫產生、發展而設計的路面功能層，在防止或延緩反射裂縫的產生中起到了重要作用。所使用的改性瀝青能夠同時兼顧高溫和低溫性能，且具有較強的彈性恢復能力和良好的抗老化性能。應力吸收層的配比與AC-5比較接近，所以礦料組成為0～3 mm、3～5 mm的集料、中砂和礦粉。

結合實體工程提出了應力吸收層瀝青混合料設計、施工控制的工程礦料級配范圍，設計出了合格的應力吸收層混合料。

從原材料使用造價、修建后運營養護造價兩個方面對應力吸收層的工程造價進行了對比分析，得出設置應力吸收層的瀝青路面可以節省73.4萬元/km的工程造價，節約造價成本效果顯著。

［1］劉丹.應力吸收層材料組成及其特性研究［D］.長安大學碩士學位論文，2008.

［2］王隨原，周志剛.舊水泥路面瀝青加鋪層反射裂縫防治方法［J］. 中外公路，2003，23(6)：11-14.

［3］石昆磊.高粘性瀝青應力吸收層防治瀝青路面反射裂縫的研究［D］.哈爾濱工業大學碩士學位論文，2006.

［4］高翠蘭.應力吸收層瀝青混合料路用性能及力學性能研究［D］.山東建筑大學碩士學位論文，2011.

［5］交通部公路科學研究所.公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004)［S］.人民交通出版社，2004.

U415.1

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1008-3383(2012)11-0026-01

2012-06-22