朱覺文，張福友，鄧明榮，易宗石

(1.廣西北部灣投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029；2.廣西新發(fā)展交通集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029；3.廣西交科集團(tuán)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(jié)合料拌和而成的混合料的總稱。按材料組成及結(jié)構(gòu)分為連續(xù)級(jí)配、間斷級(jí)配混合料；按礦料級(jí)配組成及空隙率大小分為密級(jí)配、半開級(jí)配、開級(jí)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(xì)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(yīng)用最廣泛的是密級(jí)配、連續(xù)級(jí)配，其中絕大部分高等級(jí)公路瀝青面層采用的均是密實(shí)型AC類混合料，部分工程采用了柔性基層密級(jí)配ATB類混合料。近年來，海綿城市、排水路面采用的開級(jí)配OGFC類瀝青混合料應(yīng)用興起，半開級(jí)配混合料研究與工程應(yīng)用較少[1]。

近些年，隨著重載交通的不斷發(fā)展，尤其是在南方濕熱地區(qū)，對(duì)瀝青路面的抗變形能力提出了更高的要求，AC類懸浮密實(shí)型瀝青混合料的抗車轍性能遇到極大挑戰(zhàn)，研發(fā)應(yīng)用抗變形能力更強(qiáng)的混合料結(jié)構(gòu)非常必要且一直是備受關(guān)注的熱點(diǎn)問題。ATB類、AM類等大粒徑瀝青穩(wěn)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(duì)半剛性基層反射裂縫的防治也有很好的效果，近年來在國(guó)內(nèi)外引起了廣泛關(guān)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(dāng)?shù)臐撃?，?guó)內(nèi)外進(jìn)行了很多的工程應(yīng)用，取得了良好效果。大粒徑瀝青碎石混合料與傳統(tǒng)密級(jí)配瀝青混合料的級(jí)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(jié)構(gòu)，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(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)AC類密級(jí)配混合料相比，ATB類瀝青穩(wěn)定碎石混合料的路用性能、適用性、經(jīng)濟(jì)性仍需要繼續(xù)提升，如其骨架結(jié)構(gòu)及施工離析控制仍需進(jìn)一步加強(qiáng)；而半開級(jí)配AM類瀝青碎石由于空隙率較大，其耐久性能有待進(jìn)一步提高。本文結(jié)合路用技術(shù)性能、施工和易性、工程經(jīng)濟(jì)性等實(shí)際需求，研究了一種介于半開級(jí)配AM與密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石ATB之間的瀝青穩(wěn)定碎石混合料LSAM(大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石或半開半密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石)[3]。通過研究不同類型瀝青穩(wěn)定碎石的級(jí)配碎石、設(shè)計(jì)指標(biāo)、性能優(yōu)缺點(diǎn)等，提出了LSAM瀝青穩(wěn)定碎石混合料礦料級(jí)配、設(shè)計(jì)指標(biāo)及路用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，并在工程中進(jìn)行了施工應(yīng)用，可為研究應(yīng)用大粒徑瀝青混合料技術(shù)提供重要參考。

1 混合料設(shè)計(jì)研究

1.1 級(jí)配組成

對(duì)于柔性基層或?yàn)r青下面層，常用混合料類型為粗粒式瀝青混合料和瀝青穩(wěn)定碎石混合料，且以混合料公稱最大粒徑26.5 mm應(yīng)用最多。瀝青穩(wěn)定碎石混合料包括密級(jí)配ATB、半開級(jí)配AM，其中在國(guó)內(nèi)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中瀝青碎石混合料最大只給出了半開級(jí)配AM-20的級(jí)配組成范圍，因此，為便于研究對(duì)比，本文參照了美國(guó)基層瀝青混合料級(jí)配AM-25的級(jí)配組成范圍。幾種大粒徑瀝青碎石混合料礦料級(jí)配組成對(duì)比如表1所示。由表1可知：(1)在骨架組成上，半開級(jí)配AM類與密級(jí)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(qiáng)的骨架；(2)在細(xì)集料填充密實(shí)上，半開級(jí)配AM類與密級(jí)配ATB類相比，2.36 mm及其以下細(xì)集料組成(含量)明顯減少，AM類密實(shí)性較ATB類差；(3)已有成果表明，密級(jí)配具有非常好的耐久性，半開級(jí)配具有良好的抗車轍性，為兼具兩者的技術(shù)特點(diǎn)，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(jié)合ATB及AM兩種混合料的級(jí)配特點(diǎn)設(shè)計(jì)一種新型瀝青穩(wěn)定碎石混合料LSAM。級(jí)配組成特點(diǎn)為：在骨架組成上，LSAM參照半開級(jí)配AM的大顆粒骨架組成同時(shí)適當(dāng)降低公稱最大粒徑含量以減少離析；在細(xì)集料填充密實(shí)上，LSAM參照ATB類細(xì)集料組成特點(diǎn)，采用介于AM與ATB之間的細(xì)集料組成，以形成相對(duì)密實(shí)的瀝青穩(wěn)定碎石混合料。以公稱最大粒徑26.5 mm級(jí)配組成為例，本文推薦的半密半開級(jí)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(jí)配組成對(duì)比表

1.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計(jì)方法仍采用馬歇爾試驗(yàn)方法，參照ATB及AM兩種瀝青穩(wěn)定碎石混合料的設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)照提出了LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料的馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)，幾種大粒徑瀝青碎石混合料馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)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(yàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)比表

2 性能試驗(yàn)

2.1 原材料試驗(yàn)

本文試驗(yàn)用集料為廣西本地石灰?guī)r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(jí)道路石油瀝青。瀝青及集料原材料檢測(cè)指標(biāo)如表3、表4所示。

表3 70#-A級(jí)道路石油瀝青檢測(cè)指標(biāo)表

表4 石灰?guī)r碎石集料的試驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果表

2.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

根據(jù)本文表1推薦的LSAM-25級(jí)配組成控制范圍，結(jié)合本文試驗(yàn)所用礦料篩分結(jié)果，本文設(shè)計(jì)的LSAM-25級(jí)配組成如表5所示。

采用表5的LSAM-25級(jí)配配制瀝青穩(wěn)定碎石混合料，采用馬歇爾試驗(yàn)擊實(shí)方法，通過試驗(yàn)確定的最佳油石比為3.6%，馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)如表6所示。

表5 LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料礦料級(jí)配組成表

表6 LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)表

2.3 路用性能驗(yàn)證

采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料的水穩(wěn)定性能。分別測(cè)定了LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料的浸水馬歇爾穩(wěn)定度及凍融循環(huán)后劈裂強(qiáng)度，浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比結(jié)果如表7所示。

表7 LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表

采用60 ℃車轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料的高溫抗變形能力，車轍試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

表8 60 ℃車轍試驗(yàn)結(jié)果表

由表7、表8可知，LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料具有良好的水穩(wěn)定性能和高溫穩(wěn)定性能，均能滿足現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求，尤其是抗高溫車轍試驗(yàn)指標(biāo)遠(yuǎn)大于技術(shù)要求值。

3 施工應(yīng)用

在廣西某礦區(qū)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(wěn)定碎石混合料LSAM-25作為瀝青下面層。LSAM-25大粒徑瀝青穩(wěn)定碎石混合料采用間歇式拌和機(jī)生產(chǎn)，拌和時(shí)間≥45 s，出料溫度≥160 ℃，混合料運(yùn)輸全程篷布覆蓋，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)溫度≥150 ℃，攤鋪溫度≥140 ℃，攤鋪松鋪系數(shù)為1.20～1.30，攤鋪速度≤3 m/min，并提高攤鋪機(jī)初始夯實(shí)度，確?；旌狭蠑備伜蟪跏济軐?shí)度≥85%。采用鋼輪與膠輪組合碾壓方案，鋼輪緊跟攤鋪機(jī)碾壓，鋼輪與膠輪同進(jìn)同退碾壓，壓路機(jī)碾壓往返距離≤40 m。初壓采用鋼輪靜壓1遍，復(fù)壓采用鋼輪低頻高振幅振動(dòng)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(cè)試壓實(shí)度89個(gè)點(diǎn)位，以試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度、理論最大密度控制為標(biāo)準(zhǔn)，壓實(shí)度合格率均為100%，并且施工表面無明顯大范圍離析現(xiàn)象，取得了良好的施工效果[4-5]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)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(jí)配AM與密級(jí)配ATB瀝青穩(wěn)定碎石的技術(shù)特點(diǎn)，既具有良好的大碎石骨架結(jié)構(gòu)以提供足夠的抗力，又具有良好的密實(shí)性以提供良好的耐久型[6]。本文通過理論分析及試驗(yàn)研究，提出了LSAM-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料礦料級(jí)配、設(shè)計(jì)指標(biāo)及路用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，并在工程中進(jìn)行了施工應(yīng)用，試驗(yàn)結(jié)果及工程應(yīng)用效果表明：LSAM-25瀝青穩(wěn)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。