關于對高等級公路瀝青路面級配碎石基層的研究

【摘要】目前我國高速公路路面結構過分單一，級配碎石都很少應用于公路建設，主要原因是原材料加工困難，級配碎石對材料的要求高，工藝上很難保證，限制了瀝青路面級配碎石基層材料在我國的使用。隨著我國公路建設的發展，材料加工和施工工藝普遍提高，采用級配碎石基層瀝青路面結構的條件日漸成熟。

【關鍵詞】高速公路；路面結構；瀝青路面；級配碎石基層

0.前言

我國高速公路路面結構過分單一，與我國地域廣闊、自然氣候條件、土質、交通及經濟水平的干差萬別的實際情況明顯不符，因此對高等級公路瀝青路面級配碎石基層路面性能的研究，不僅對我省公路建設有重要的實用意義，而且對進一步提高、加深對東北季凍地區瀝青路面結構設計的認識具有重要意義。促進我省公路建設的快速發展。

1.路面設計中對基層的要求

要使路面具有良好的使用性能以滿足行車使用要求并盡可能減少損壞，路面各結構層必須在下列各方面達到一定的要求：

1.1強度和剛度

即組成各結構層的材料和路基必須具有足夠的強度和一定的剛度，以防各結構層在行車荷載作用下產生過大的應力和位移，從而防止開裂、坑槽、沉陷等破壞現象。

1.2穩定性

各結構層材料和路基必須具有一定的穩定性，能經受溫度、水分、冰凍等各項自然因素變化的影響，防止高溫時出現車轍、推移，低溫時產生開裂及其它破壞現象。

1.3平整度

路面的平整度不僅與各結構層材料和路基的強度、穩定性有關，還與施工質量和養護狀況有關。要求路面平整，前提是基層必須有較好的平整度。

綜合來講，基層應該達到以下要求：

（1）抗疲勞。

（2）抗滲或具有一定的排水功能。

（3）具有一定的強度以抵抗荷載的重復疲勞作用。

（4）具有較強的抗水作用能力。

（5）具有足夠的耐久性。

2.級配碎石國內的應用、研究情況

我國在1980年代以前曾大量采用天然砂礫或摻配砂礫做基層修建瀝青路面，也有采用碎石材料做基層的經驗，有些路段經過瀝青層的加鋪，至今使用良好。但由于當時原材料加工以及施工工藝上存在的困難，嚴格意義上講我國采用的級配碎石材料并不規范，同時，由于我國當時瀝青材料的匱乏，柔性基層上的瀝青材料層都很薄，因此，很多柔性基層的瀝青路面結構承載能力較低，路面結構損壞表現為開裂嚴重，路面表面塑性變形嚴重。在這種情況下，為了提高路面結構的承載能力，開展半剛性基層的研究成為一種必然。

1980年代至1990年代，半剛性基層材料的研究和應用逐漸成熟，在以后的近二十年中， 我國百分之九十以上的高等級公路瀝青路面的基層或底基層一般都采用半剛性材料。近幾年來，由于半剛性基層瀝青路面本身存在的一些缺陷逐漸暴露，如反射裂縫問題日益突出，路面早期損壞嚴重，很多單位又開始對級配碎石進行研究。

總結國內近期級配碎石基層的研究情況發現，由于級配碎石材料的強度、模量較一般穩定類基層材料低，國內對級配碎石基層的研究和應用，主要在提高級配碎石的強度和穩定性方面，以降低行車作用下的永久變形和瀝青路面的疲勞破壞。

集料的結構類型、級配對級配集料的強度、穩定性產生較大影響。同時其強度、穩定性又與其密實度有關，而提高級配碎石的現場壓實度的關鍵在于現場合理的施工工藝、現場施工控制、檢測方法進行進一步研究。另外有研究表明，級配碎石材料在不同應力水平下具有不同的彈性模量，這種特點為級配碎石材料在路面結構級配組合設計中的應用了一個好的技術支持。

目前在對級配碎石基層的應用方面，國內很多專家擔心的問題是，采用級配碎石材料做基層對原材料的要求高，施工工藝達不到。但隨著我國原材料加工工藝、材料拌和以及施工機械化水平的不斷提高，已經能滿足對級配碎石材料的技術要求。

3.級配碎石國外的應用、研究情況

3.1關于級配碎石的原材料技術要求

級配碎石材料作為基層，在國外一般稱為粒料基層（granular base），或無結合料基層（unbound base或untreated base或unbound roadbase），或無結合料粒料基層（unbound granular base）。粒料基層中以級配嚴格控制的碎石（有些也包括碎礫石、碎礦渣），通過拌和樓按照生產配合比、加水拌和、采用施工機械施工、碾壓，因其材料均勻、性能良好而成為各國主要道路上普遍采用的基層類型之一。

相對于我國，國外對級配碎石的研究和應用較多，而且對材料的技術要求都有明確的規定。下表為國外部分國家對級配碎石基層材料的技術要求。

表1 國外級配碎石原材料要求

從上表可以看出，不同國家對級配碎石的磨耗值、塑性指數和液限提出技術要求的較多，可以認為這些技術指標是影響級配碎石性質的重要因素。當然由于世界各國、各地區材料本身的性質有一定的差異，因此，各國的指標限值并不相同，但都提出了最低要求。

3.2國外級配碎石基層的級配

國外用于基層的級配碎石的級配主要是連續密級配，也有一些國家采用半開級配和開級配的。級配碎石基層的最大粒徑一般為26.5mm、31.5mm、50mm和70mm。各國、地區規范規定級配碎石最大粒徑情況是不同的，即使是同一個國家，不同的部門、州其規定都不盡相同。一般而言，基層的最大粒徑較底基層的最大粒徑小，底基層的粒徑較大，特別在地區潮濕、冰凍地區的底基層采用較大的粒徑，如加拿大、英國、北歐地區。

3.3國外級配碎石的施工厚度

國外級配碎石的施工厚度一般在設計文件中給出。新建道路碎石基層一般厚度為150mm。同時要求一定厚度的精選粒料底基層，從而保證碎石基層和底基層能夠給柔性路面結構提供足夠的支撐強度。如果厚度不大于150mm，可以作一層鋪，如果超出150mm，應該作多層、等厚度鋪筑。現場壓實度不小于100%。如果平整度達不到要求，但是壓實度達到要求，可以在其上鋪25mm粒徑的碎石基層作平整層。如果壓實度達不到要求，應該分層鋪，每層厚度不大于75mm，壓實度100%。

4.結束語

總結國內外近期對高速公路瀝青路面級配碎石基層的研究情況發現，從經濟性、技術性和實用性等方面確定合理的瀝青路面柔性基層結構型式，可以提高瀝青路面的強度和穩定性，降低行車作用下的永久變形和瀝青路面的疲勞破壞。

【參考文獻】

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