级配碎石基层沥青混凝土路面动稳定度试验研究

（北京城建道桥建设集团有限公司（重庆分公司），重庆市，401120） 夏文军

柔性基层，如级配碎石基层，在我国仍没有大规模应用于各级公路[1]。大家比较担心是级配碎石基层沥青混凝土路面高稳定性不足，容易出现车辙；沥青路面容易出现疲劳开裂。广泛地认为级配碎石基层整体强度低，抗变形能力差，不适合于沥青混凝土路面。由于级配碎石基层具有消除反射裂缝功能，也修筑部分试验路[2,3]。为了研究级配碎石基层沥青混凝土路面高温稳定性，在室内进行小足尺车辙试验，以动稳定度分析影响级配碎石基层沥青混凝土路面动稳定度的各因素，为级配碎石基层沥青混凝土推广应用提供借鉴。

1 原材料

所用原材料有石灰石粗集料、细集料、矿粉、沥青、乳化沥青均满足相应规范细则要求。

2 试件成型

为了试验研究级配碎石基层、稀浆封层厚度和透层油对级配碎石基层沥青混凝土动稳定度的影响，选取了AC20沥青混凝土[4,5]，ES-3型稀浆封层[5]和PC-2阳离子乳化沥青[5,7]。

2.1 级配碎石层

选取3种级配碎石[6]，其级配组成见表1。

表1 级配碎石矿料级配组成

2.2 AC-20沥青混凝土层

在国内典型沥青路面结构中，AC-20沥青混凝土处于下面层，与半刚性基层接触，因此在本文试验中，也选取AC-20沥青混凝土与级配碎石层接触，AC-20的级配，见表2。

表2 AC-20矿料级配组成

通过马歇尔试验，AC-20沥青混凝土的油石比为4.3%，毛体积相对密度为2.425。

2.3 稀浆封层

在试验中，选取ES-3型稀浆封层，其级配见表3。

表3 ES-3型稀浆封层矿料级配组成

通过稀浆封层配合比设计，得到ES-3型稀浆封层的最佳油石比为7.5%，最佳含水量为12.2%。不考虑沥青面层AC20影响，只对级配碎石层级配、稀浆封层厚度、透层油铺撒量三个因素，每个因素取三个水平，设计正交试验表，见表4。

表4 车辙试验正交试验表L9（34）

按表面振动成型级配碎石基层-透层油喷洒-稀浆封层铺筑——沥青混凝土AC20铺筑流程成型车辙试样，其尺寸为300mm×300mm×100mm，面层和基层厚度均取50mm，过程见图1、图2、图3。

图1 成型基层

图2 撒布透层油

图3 摊铺封层

3 试验结果分析

每一组试验进行3组平行试验，试验结果见表5。

表5 车辙试验结果

3.1 显著性影响分析

用方差分析法对表2数据进行方差统计分析，其分析结果见表6。

表6 直剪试验统计计算分析表

从表6可知，级配碎石组成级配的极差值R最大，该值为3842，这说明级配碎石级配对动稳定度影响最大。

进一步对表3进行显著性分析，统计分析结果见表7。

表7 显著性水平分析表

依据显著性水平=0.05，发现级配碎石和封层厚度对动稳定度有显著性影响，透层油对动稳定度没有显著性影响。

3.2 最优方案

将因素水平作为横坐标，每一水平的试验结果的平均值作为纵坐标，得到动稳定度与各因素关系曲线，见图6，图7，图8。

图6 级配碎石级配与动稳定关系曲线

图7 封层厚度与动稳定度关系曲线

图8 透层油量与动稳定度关系曲线

从图6～8可以看出，当基层取B级配，稀浆封层厚度8mm，透层油量0.108Kg时，其动稳定度值为最大。

从图6可知，级配碎石B级配的平均动稳定度值为3 148次/mm，超过A级配68%，超过C级配16%，因此级配碎石基层组成级配对柔性基层沥青路面的高温稳定性影响极大。

从图7可知，随着稀浆封层厚度的增加，动稳定度逐渐增大，但其变化幅度相较于级配碎石基层的级配组成稍小。稀浆封层的厚度有利于柔性基层（级配碎石基层）沥青混凝土路面抗车辙变形，因此还需要进一步研究类似于级配碎石基层的沥青混凝土路面结构中的稀浆封层厚度，摆脱其厚度受规范制定的范围限制。

从图8得知，透层油量对动稳定度的影响不明显，其动稳定度随透层油量的关系曲线几乎在一条水平直线上。因此，从经济的角度来看，透层油量宜少不宜多，只需满足相应规范规定的下限值以及最小渗透深度即可。

4 结论

通过车辙试验，发现级配碎石矿料级配组成对级配碎石基层沥青混凝土的动稳定度影响最大；稀浆封层厚度对动稳定度影响其次；透层油对动稳定度几乎没有影响。因此，级配碎石基层沥青混凝土抗变形的关键是级配碎石矿料级配组成。

[1]张丽华，陈开良.半刚性路面病害及防治措施[J].内蒙古公路与运输，2006，(93):48～50.

[2]王龙，冯德成.提高级配碎石基层使用性能的方法[J].中国公路学报，2006，19(4):40～45.

[3]郑南翔.级配碎石过渡层防止路面反射裂缝研究[J].公路交通技术，2008，suppl.(5):53～55

[4]JTJ D40-2006公路沥青路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[5]JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].北京,人民交通出版社,2004.

[6]JTG-T-F20-2015公路路面基层施工技术细则[S].北京，人民交通出版社，2015

[7]徐磊.基于高渗透乳化沥青的层间粘结研究[D].沈阳：沈阳建筑大学，2011.