LSAM瀝青穩定碎石混合料技術性能與施工應用

朱覺文，張福友，鄧明榮，易宗石

(1.廣西北部灣投資集團有限公司，廣西 南寧 530029；2.廣西新發展交通集團有限公司，廣西 南寧 530029；3.廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

瀝青混合料是由礦料與瀝青結合料拌和而成的混合料的總稱。按材料組成及結構分為連續級配、間斷級配混合料；按礦料級配組成及空隙率大小分為密級配、半開級配、開級配混合料；按公稱最大粒徑的大小可分為特粗式(公稱最大粒徑>37.5 mm)、粗粒式(公稱最大粒徑為26.5 mm或31.5 mm)、中粒式(公稱最大粒徑為16 mm或19 mm)、細粒式(公稱最大粒徑為9.5 mm或13.2 mm)、砂粒式(公稱最大粒徑<9.5 mm)瀝青混合料。目前瀝青路面應用最廣泛的是密級配、連續級配，其中絕大部分高等級公路瀝青面層采用的均是密實型AC類混合料，部分工程采用了柔性基層密級配ATB類混合料。近年來，海綿城市、排水路面采用的開級配OGFC類瀝青混合料應用興起，半開級配混合料研究與工程應用較少[1]。

近些年，隨著重載交通的不斷發展，尤其是在南方濕熱地區，對瀝青路面的抗變形能力提出了更高的要求，AC類懸浮密實型瀝青混合料的抗車轍性能遇到極大挑戰，研發應用抗變形能力更強的混合料結構非常必要且一直是備受關注的熱點問題。ATB類、AM類等大粒徑瀝青穩定碎石混合料由于具有良好的抗車轍、抗疲勞變形性能，且對半剛性基層反射裂縫的防治也有很好的效果，近年來在國內外引起了廣泛關注，研究表明大粒徑瀝青碎石混合料在抵抗重交通荷載作用方面有著相當的潛能，國內外進行了很多的工程應用，取得了良好效果。大粒徑瀝青碎石混合料與傳統密級配瀝青混合料的級配組成有著明顯差別，最大不同之處在于采用了大粒徑的骨架結構，且大粒徑粗集料含量通常在50%以上，以確保具有良好的抵抗車轍能力[2]。

然而，在研究與工程應用中發現，與傳統AC類密級配混合料相比，ATB類瀝青穩定碎石混合料的路用性能、適用性、經濟性仍需要繼續提升，如其骨架結構及施工離析控制仍需進一步加強；而半開級配AM類瀝青碎石由于空隙率較大，其耐久性能有待進一步提高。本文結合路用技術性能、施工和易性、工程經濟性等實際需求，研究了一種介于半開級配AM與密級配瀝青穩定碎石ATB之間的瀝青穩定碎石混合料LSAM(大粒徑瀝青穩定碎石或半開半密級配瀝青穩定碎石)[3]。通過研究不同類型瀝青穩定碎石的級配碎石、設計指標、性能優缺點等，提出了LSAM瀝青穩定碎石混合料礦料級配、設計指標及路用性能評價指標，并在工程中進行了施工應用，可為研究應用大粒徑瀝青混合料技術提供重要參考。

1 混合料設計研究

1.1 級配組成

對于柔性基層或瀝青下面層，常用混合料類型為粗粒式瀝青混合料和瀝青穩定碎石混合料，且以混合料公稱最大粒徑26.5 mm應用最多。瀝青穩定碎石混合料包括密級配ATB、半開級配AM，其中在國內瀝青路面設計規范中瀝青碎石混合料最大只給出了半開級配AM-20的級配組成范圍，因此，為便于研究對比，本文參照了美國基層瀝青混合料級配AM-25的級配組成范圍。幾種大粒徑瀝青碎石混合料礦料級配組成對比如表1所示。由表1可知：(1)在骨架組成上，半開級配AM類與密級配ATB類相比，9.5 mm及其以上粗集料組成(含量)要多至少15%以上，具有更強的骨架；(2)在細集料填充密實上，半開級配AM類與密級配ATB類相比，2.36 mm及其以下細集料組成(含量)明顯減少，AM類密實性較ATB類差；(3)已有成果表明，密級配具有非常好的耐久性，半開級配具有良好的抗車轍性，為兼具兩者的技術特點，并考慮減少大粒徑瀝青碎石混合料的施工離析，本文提出了結合ATB及AM兩種混合料的級配特點設計一種新型瀝青穩定碎石混合料LSAM。級配組成特點為：在骨架組成上，LSAM參照半開級配AM的大顆粒骨架組成同時適當降低公稱最大粒徑含量以減少離析；在細集料填充密實上，LSAM參照ATB類細集料組成特點，采用介于AM與ATB之間的細集料組成，以形成相對密實的瀝青穩定碎石混合料。以公稱最大粒徑26.5 mm級配組成為例，本文推薦的半密半開級配LSAM-25礦料組成控制范圍如表1所示。

表1 幾種大粒徑瀝青碎石混合料礦料級配組成對比表

1.2 設計指標

LSAM-25瀝青穩定碎石混合料配合比設計方法仍采用馬歇爾試驗方法，參照ATB及AM兩種瀝青穩定碎石混合料的設計指標，對照提出了LSAM-25瀝青穩定碎石混合料的馬歇爾試驗設計指標，幾種大粒徑瀝青碎石混合料馬歇爾試驗設計指標對比如表2所示。

表2 幾種大粒徑瀝青碎石混合料馬歇爾試驗設計指標對比表

2 性能試驗

2.1 原材料試驗

本文試驗用集料為廣西本地石灰巖碎石，采用三檔碎石集料：19～31.5 mm、9.5～19 mm、0～4.75 mm，填料為礦粉，瀝青采用70#-A級道路石油瀝青。瀝青及集料原材料檢測指標如表3、表4所示。

表3 70#-A級道路石油瀝青檢測指標表

表4 石灰巖碎石集料的試驗指標結果表

2.2 級配設計

根據本文表1推薦的LSAM-25級配組成控制范圍，結合本文試驗所用礦料篩分結果，本文設計的LSAM-25級配組成如表5所示。

采用表5的LSAM-25級配配制瀝青穩定碎石混合料，采用馬歇爾試驗擊實方法，通過試驗確定的最佳油石比為3.6%，馬歇爾試驗指標如表6所示。

表5 LSAM-25瀝青穩定碎石混合料礦料級配組成表

表6 LSAM-25瀝青穩定碎石混合料馬歇爾試驗指標表

2.3 路用性能驗證

采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗評價LSAM-25瀝青穩定碎石混合料的水穩定性能。分別測定了LSAM-25瀝青穩定碎石混合料的浸水馬歇爾穩定度及凍融循環后劈裂強度，浸水殘留穩定度和凍融劈裂抗拉強度比結果如表7所示。

表7 LSAM-25瀝青穩定碎石混合料水穩定性試驗結果表

采用60 ℃車轍試驗評價LSAM-25瀝青穩定碎石混合料的高溫抗變形能力，車轍試驗結果如表8所示。

表8 60 ℃車轍試驗結果表

由表7、表8可知，LSAM-25瀝青穩定碎石混合料具有良好的水穩定性能和高溫穩定性能，均能滿足現行技術規范要求，尤其是抗高溫車轍試驗指標遠大于技術要求值。

3 施工應用

在廣西某礦區重載道路大修工程中，為提升該工程瀝青路面的抗重載適用性及耐久性，采用了平均厚度為10 cm的大粒徑瀝青穩定碎石混合料LSAM-25作為瀝青下面層。LSAM-25大粒徑瀝青穩定碎石混合料采用間歇式拌和機生產，拌和時間≥45 s，出料溫度≥160 ℃，混合料運輸全程篷布覆蓋，運輸到現場溫度≥150 ℃，攤鋪溫度≥140 ℃，攤鋪松鋪系數為1.20～1.30，攤鋪速度≤3 m/min，并提高攤鋪機初始夯實度，確保混合料攤鋪后初始密實度≥85%。采用鋼輪與膠輪組合碾壓方案，鋼輪緊跟攤鋪機碾壓，鋼輪與膠輪同進同退碾壓，壓路機碾壓往返距離≤40 m。初壓采用鋼輪靜壓1遍，復壓采用鋼輪低頻高振幅振動碾壓4～5遍，膠輪緊跟碾壓2～3遍，終壓鋼輪靜壓收跡1～2遍直至消除輪跡。在本工程施工過程中共測試壓實度89個點位，以試驗室標準密度、理論最大密度控制為標準，壓實度合格率均為100%，并且施工表面無明顯大范圍離析現象，取得了良好的施工效果[4-5]。

4 結語

本文結合工程需求，研究了一種LSAM-25大粒徑瀝青碎石混合料，該混合料兼具半開級配AM與密級配ATB瀝青穩定碎石的技術特點，既具有良好的大碎石骨架結構以提供足夠的抗力，又具有良好的密實性以提供良好的耐久型[6]。本文通過理論分析及試驗研究，提出了LSAM-25瀝青穩定碎石混合料礦料級配、設計指標及路用性能評價指標，并在工程中進行了施工應用，試驗結果及工程應用效果表明：LSAM-25瀝青穩定碎石混合料用于瀝青路面柔性基層或下面層具有良好的路用性能。