沥青稳定碎石基层LSAM-25设计示例

2011-10-18曹少谦

科学之友 2011年11期

曹少谦

（灵河高速公路（原平至神池段）建设管理处，山西太原 030006）

1 前言

沥青稳定碎石基层属柔性结构层材料，主要承受由面层传来的车辆荷载的垂向力，并扩散到下面的土基中，起到扩散路面荷载、减小路面变形、防止和减缓路面病害的出现等作用。沥青稳定碎石具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力功能。它具有较高的抗剪强度、抗弯拉强度和疲劳性，与半刚性基层相比，不易产生收缩开裂和水损害。作为应力消散层，可以有效地减少路面结构中的应力集中现象，大大延缓路面反射裂缝的产生。而且沥青碎石基层与面层材料结构相似，沥青碎石基层可以与沥青混凝土层黏结牢固，并且模量接近，路面结构的受力、变形更为协调。

2 设计过程

2.1 原材料

进行了各种集料的密度试验，结果见表1，沥青密度试验结果见表2，黏度见表3，拌和及压实温度[1]见表4。

表2 沥青相对密度试验结果表

表3 韩国SK-70#道路石油沥青黏度表

2.2 各种矿料和矿粉的筛分结果

试验结果见表5。

表4 拌和及压实温度表

表5 各种矿料和矿粉的筛分试验结果表

2.3 沥青混合料级配要求

LSAM-25沥青混合料级配要求见表6。

表6 LSAM-25沥青混合料级配要求

2.4 初选级配

依据规范（JTG F40—2004）及项目具体要求[2]，在选择集料结构时，根据集料的筛分结果首先初选出粗、中、细3个级配，然后根据当地的工程实际应用情况选择油石比，分别制作马歇尔试件，得出试件的体积指标，根据体积指标初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。表7为3个级配的矿料比例明细表，表8是3种矿料的合成级配明细表。

表7 3种级配的矿料比例明细表

表8 3种矿料的合成级配通过率明细表

2.5 试验级配评价

参照以往沥青路面LSAM-25目标配合比的工程应用情况，选择油石比3.5%作为3种初试级配用油石比、双面各击实112次成型大马歇尔试件。同时对所选的级配进行了粗集料捣实密度测定，评价混合料粗集料嵌挤状况；马歇尔试验结果汇总见表9。

表9 3种初试级配马歇尔试验结果汇总表

由表9可以看出，级配1和级配3体积指标不能满足要求，根据经验本次设计选择级配2为设计级配。

2.6 马歇尔稳定度试验

按设计矿料比例配料，采用5种油石比进行马歇尔稳定度试验，试验结果见表10。

表10 LSAM-25设计级配马歇尔稳定度试验结果

2.7 最佳油石比的确定

据马歇尔稳定度试验结果，分别绘制稳定度、流值、空隙率、饱和度与油石比的关系曲线，从曲线上找出相应与最大密度、最大稳定度、空隙率范围中值及沥青饱和度范围中值对应的4个油石比，求出四者的平均值作为最佳油石比初始值OAC1，但如果对选择试验的油石比范围，密度或稳定度没有出现峰值，可直接以目标空隙率所对应的油石比作为OAC1；作图求出能满足沥青混凝土各项指标要求的油石比范围（OACmax，OACmin），该范围的中值为OAC2，如果最佳油石比的初始值OAC1在OACmax与OACmin之间，则认为设计结果是可行的，可取OAC1与OAC2的中值作为目标配合比的最佳油石比OAC，并结合当地的气候特点和实际情况论证地取用，最终得出最佳油石比。