大粒徑瀝青混合料的承載機理及在路面的應用

解 永 峰

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

大粒徑瀝青混合料的承載機理及在路面的應用

解 永 峰

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

以大粒徑瀝青混合料(LSAM)為研究對象，分析了LSAM的承載機理，從原材料與集料級配兩方面，總結了LSAM的設計要點，并提出了其施工技術措施，指出LSAM的應用可有效提高路面的承載力，延長路面的使用壽命，值得推廣應用。

LSAM，承載性能，路面，原材料

隨著我國經濟的快速發展，交通量也隨之迅速增長，重型運輸車輛日益增多，很多瀝青路面過早的出現了承載力不足和車轍等早期破壞現象，使得養護和維修費用增多。這一切都要求瀝青路面具有良好的抗車轍能力和耐久性。

大粒徑瀝青混合料具有抗車轍能力及抵抗反射裂縫的能力，能夠有效解決路面使用中出現的高溫穩定性差和耐久性差的問題。目前在我國，大粒徑瀝青混合料用作瀝青路面基層較多。本文以大粒徑瀝青混合料作為路面面層為例，介紹其施工工藝，以期借鑒。

1 概述

大粒徑瀝青混合料，英文：Large-Stone Asphalt Mixes，簡稱LSAM，指礦料的最大粒徑范圍處在25 mm～63 mm的熱拌熱鋪瀝青混合料。

在大粒徑瀝青混合料中，集料顆粒的尺寸大、含量高，瀝青的含量低且瀝青膜厚度高，骨架結構的穩定性高，可有效延長路面使用壽命。

大粒徑瀝青能顯著提高路面的抗車轍能力，具有以下特性：1)抗車轍能力強。路面具有抗較大塑性、剪切變形的能力顯著，使得路面承受重載交通能力顯著提升，確保瀝青路面的高溫穩定性。2)經濟效益顯著。在大粒徑混合料配比中，集料增多，礦粉減少，使得瀝青用量減少，工程造價降低。3)縮短工期。在施工中，能夠一次性攤鋪較大的厚度，使得工期縮短。4)施工時間延長。該類型瀝青層內部具有較高的儲溫能力，使得熱量不易散失，利于寒冷季節的施工。

大粒徑瀝青混合料源于20世紀初的美國，但沒有得到廣泛應用。近年來得到了美國、英國、加拿大、日本等國的重視，進行了研究和開發工作。在我國京津塘高速公路建設中，該技術作為柔性基層使用。在陜西禹閻高速公路建設中，將ATB瀝青混合料用作路面面層，替代中、下面層作為路面結構層進行了試驗段修筑，取得了良好的效果。

大粒徑瀝青路面具有良好的高溫穩定性和低溫抗裂性(見圖1)。將其應用于重載路段，與傳統的瀝青混凝土路面相比，LSAM抗永久變形能力和效果顯著。適用于高等級道路瀝青路面的基層，可用作厚度在10 cm以上的瀝青面層。

2 混合承載機理

瀝青混凝土強度是由內摩擦力和粘聚力形成。在大粒徑瀝青混合料中，集料顆粒的尺寸大、含量高，形成了相互嵌擠的骨架密實型結構(見圖2)。主骨架的嵌擠作用，粗集料形成良好的石—石接觸，使得其內摩阻角明顯大于普通瀝青混凝土，使得內摩阻力顯著增強，在車輪碾壓或沖擊下變形很小。同時，大粒徑瀝青混合料溫度敏感性較小，使得集料間的相對移動可能性小或產生過程緩慢，高溫累積變形小。再者，LSAM粗集料粒徑較大，使得容易產生錯動、滑動的小集料接觸面數量減少，且粗集料傳力方向明確并容易傳力至基層，使得斜截面上的剪切應力顯著減少，提高了抗剪強度和承載性能。

3 混合料設計要點

3.1 原材料

原材料主要是集料和瀝青。在選擇采用的集料時，粗集料應選擇使用反擊破加工和錘破加工的碎石，要求堅硬、清潔而干燥。確保碎石質量，避免施工時壓碎。其中的針片狀顆粒含量應不大于18%，風化石含量應不大于5%。

細集料應選擇使用石灰石或其他堿性巖石軋制，含泥量要求不大于5%。

礦粉應采用石灰石磨細石粉，質量符合規范要求。

在選擇瀝青時，宜選擇使用優質瀝青，也可以使用B級或C級瀝青。應根據施工地氣候環境合理確定瀝青標號。當LSAM作為基層使用時，采用基質瀝青就能滿足抗車轍及技術規范要求，一般不使用改性瀝青。

3.2 集料級配

大粒徑瀝青混合料級配類型主要有兩種，分別是懸浮結構的連續密級配和骨架密實結構的間斷級配。

一般來說大粒徑瀝青混合料特指密級配瀝青穩定碎石。在級配范圍內分別選擇偏細、偏粗及適中的級配，經試驗比較后再定級配。一般來說，兩頭少中間多的S形級配，有利于提高承載能力。

研究表明，間斷級配形成骨架密實結構是有效發揮混合料承載能力，提高抗車轍性能的有效途徑。采用間斷級配，使得混合料獲得良好的內摩阻力，起到支撐荷載的作用；細集料不會對粗集料構成的骨架產生干涉，自身又能形成良好的凝聚力，使混合料形成很高的強度。

對于大粒徑混合料，宜剔除9.51 mm～13.2 mm的粗集料，以形成最小的間隙率。

4 施工要點

在本文中，以將大粒徑瀝青混合料作為路面面層為例，介紹其施工工藝。主要施工流程為：進行二灰碎石基層處置完畢后，鋪筑一定厚度的大粒徑、密級配瀝青混合料，最后再鋪筑一定厚度的瀝青混凝土抗滑表層。

4.1 拌和

大粒徑瀝青混合料和普通瀝青混凝土拌和基本相同。區別在于大粒徑瀝青混合料拌和時間更久一些。在大粒徑混合料中，礦料粒徑大，瀝青含量較小，拌和時間短會導致瀝青裹附集料不均勻。

在拌和中，拌和時間控制在干拌5 s，濕拌35 s為宜，確保混合料拌和均勻，無花白料，無結團或成塊。

4.2 運輸

在拌和樓的儲料倉儲有足夠料時，方可開始給運輸車輛集中裝料。

大粒徑瀝青混凝土作為路面層使用時，一般設計厚度較厚，則就要求運輸能力與鋪攤能力相適應，宜采用較大噸位運料車運輸。

在裝料時，為減少離析，應采用前、后、中的順序移動裝料。在運輸途中，應勻速行駛，禁止猛加速和急剎車現象。同時，還要作好運輸途中的保溫工作。

4.3 攤鋪

在大粒徑瀝青混合料施工中，鋪攤是確保施工質量的關鍵。

與普通的瀝青混凝土路面相比較，大粒徑瀝青路面鋪攤中，應注意三個方面的質量控制，分別是混合料離析、路面平整度和壓實度。

在施工中，大粒徑瀝青混合料本身粒徑較大且鋪攤厚度厚，應選擇合適的鋪攤機。在正式施工前，為增大螺旋埋料深度，應將螺旋布料器調整到最低位，以減少布料離析。在調整攤鋪機熨平板時，應較普通混合料時的前仰角增大1°，在夯錘調整時，應調大振幅，通過減少熨平板振動頻率來提高夯實功，增大攤鋪后的混凝土初始壓實度，以提高路面平整度。

在正式攤鋪過程中，應采用2臺攤鋪機一次性攤鋪，前后距離為10 m～20 m，軌道重疊30 mm～60 mm，速度控制在0.8 m/min～1.5 m/min。攤鋪機應緩慢、勻速、不間斷的工作，如速度過慢，則攤鋪機容易產生打滑，影響平整度。速度過快時，容易加大布料離析。

在鋪攤過程中，嚴格控制攤鋪機料斗中剩余混合料的量，應盡量少收斗。料斗中剩余料過少時，頻繁收斗會增大離析面。

由于鋪攤厚度大，在每天正式開工前，必須先作好儲料準備，杜絕停機待料現象。對出現局部離析現象，應專人找補或更換，對缺陷較嚴重的應予以鏟除。

4.4 壓實

壓實是重要的關鍵工序，直接影響著路面的綜合性能。

研究表明，采用膠輪壓路機穩壓2遍、雙鋼輪壓路機振壓2遍～4遍、膠輪壓路機復壓2遍的組合具有良好的壓實效果。

在碾壓過程中，應時刻觀察壓實度變化，防止過分碾壓。

采用大噸位雙鋼輪壓路機碾壓時，不能用強振，只能用弱振。

膠輪碾壓提高壓實度小，但能增加密實性。

5 結語

大粒徑瀝青混合料具有良好的承載性能和路用性能，將其應用于路面面層形成良好的骨架結構，具有良好的高溫穩定性、低溫抗裂性能和水穩定性，且其瀝青用量低，具有良好的經濟性，可加大路面的維修周期。在我國進行推廣和應用，具有良好的經濟效益和社會效益，對延長路面壽命具有重要意義。

[1] 朱衛勇.大粒徑透水性瀝青混合料(LSPM)在養護工程中的應用[J].中國科技縱橫，2015(2)：78-79.

[2] 李新階.高速公路大粒徑透水性瀝青混合料基層施工技術[J].科技與生活，2011(2)：125-126.

[3] 蔡堅強.大粒徑瀝青混凝土處置反射裂縫作用機理分析[J].中國公路，2015(5)：166-167.

The bearing mechanism of Large-Stone Asphalt Mixture and its application on the pavement

Xie Yongfeng

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Taking the Large-Stone Asphalt Mixture (LSAM) as the research object,this paper analyzed the bearing mechanism of LSAM,from raw materials and aggregate gradation two aspects,summarized the design key points of LSAM,and put forward its technical measures,pointed out that the application of LASM could effectively improve the pavement bearing capacity,extended the pavement service life,worthy of popularization and application.

LSAM,bearing performance,pavement,raw material

2015-10-14

解永峰(1976- )，男，工程師

1009-6825(2015)36-0107-02

U214.75 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A