大柔性基層性能及施工工藝
關(guān)鍵詞：大粒徑瀝青碎石，基層，性能，施工工藝
1概述
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通量迅速增長，車輛大型化，嚴(yán)重超載等現(xiàn)象使瀝青路面面臨嚴(yán)峻的考驗，許多高速公路建成后不久就不能適應(yīng)交通的需要，早期破壞的情況時有發(fā)生。為緩解高速公路重載交通下的動水壓力，我國開始應(yīng)用大粒徑透水性瀝青混合料（LargeStonePorousasphaltMixes,以下簡稱LSPM）是指混合料最大粒徑大于26.5mm,具有一定空隙率能夠?qū)⑺肿杂膳懦雎访娼Y(jié)構(gòu)的瀝青混合料。此結(jié)構(gòu)更好的減少了瀝青層的溫度收縮裂縫和防止反射裂縫的發(fā)生，進(jìn)一步改善路面使用性能，提高了其使用壽命。
2LSPM性能
2.1高溫穩(wěn)定性
LSPM為單一粒徑骨架嵌擠型混合料，9.5mm以上粗集料比例在70％左右，形成了完整的骨架嵌擠，因此具有良好的高溫穩(wěn)定性，研究表明設(shè)計更合理的LSPM是解決重交通下高溫車轍問題最經(jīng)濟(jì)有效的途徑之一。
評價混合料高溫穩(wěn)定性的試驗方法有多種，通常我們采用的方法是動穩(wěn)定度試驗，即車轍試驗。瀝青混合料車轍試驗是試件在規(guī)定溫度及荷載條件下，測定輪往返行走所形成的車轍變形速率，以變形穩(wěn)定期內(nèi)每產(chǎn)生1mm變形的行走次數(shù)即動穩(wěn)定度表示。車轍試驗最大的特點是能夠充分模擬瀝青路面上車輪行駛的實際情況，在用于試驗研究時，還可以改變溫度、荷載、試件尺寸、成型條件等因素，以較好的模擬路面的實際情況。
由于LSPM粒徑較大，一般情況下最大粒徑可達(dá)到37.5mm，因此傳統(tǒng)的5cm車轍試件厚度已不適用。對于LSPM應(yīng)有最小壓實厚度，當(dāng)車轍試件厚度小于該厚度時粗集料之間不能形成良好的骨架結(jié)構(gòu)，集料之間不能互相嵌擠，此時的試驗數(shù)據(jù)不能反映真實情況。根據(jù)混合料壓實厚度應(yīng)為最大公稱粒徑的3－4倍原則，通過大量的試驗驗證，表明對于LSPM車轍試驗最小應(yīng)采用8cm厚度，試驗溫度采用現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定的60℃。
2.2水穩(wěn)定性
瀝青混合料在浸水條件下，由于瀝青與礦料的粘附力降低，表現(xiàn)為混合料的整體力學(xué)強(qiáng)度降低。尤其對于LSPM，由于孔隙較大，瀝青用量少，礦料之間的接觸點比普通瀝青混合料少，更應(yīng)該考慮水穩(wěn)定性。為了更好的保證混合料的水穩(wěn)定性，對于LSPM的膠結(jié)料宜采用較高粘度的改性瀝青，能夠形成較厚的瀝青膜，可使瀝青膜的厚度大于12um。大量的試驗研究表明，LSPM具有良好的水穩(wěn)定性。
2.3疲勞性能
瀝青路面的疲勞開裂也是瀝青路面最主要的破壞模式之一，因而瀝青混合料的疲勞性能一直受到研究人員的廣泛關(guān)注。瀝青路面使用期間，經(jīng)受車輪荷載的反復(fù)作用，其應(yīng)力或應(yīng)變長期處于交迭變化狀態(tài)，致使路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)荷載重復(fù)作用超過一定的次數(shù)以后，在荷載作用下路面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力就會超過路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降后的結(jié)構(gòu)抗力，在路面處治層底部產(chǎn)生疲勞開裂，在荷載繼續(xù)作用下，裂縫擴(kuò)展至路表面形成疲勞裂縫。
LSPM為嵌擠型混合料，粗集料比例很大、瀝青用量較低、空隙率較大，因此其疲勞性能要較密級配、密實型瀝青混合料低，但與密級配瀝青穩(wěn)定碎石基層（ATB）疲勞性能相當(dāng)。
2.4滲透性能
LSPM的主要功能之一是能迅速將滲入路面中的水迅速排出，因此，滲透性能是評價透水性瀝青混合料最為關(guān)鍵的指標(biāo)之一。透水性能常用滲透系數(shù)表示，但在目前我國沒有試驗測定透水性瀝青混合料的滲透系數(shù)。
LSPM空隙率達(dá)到13％時，混合料的滲透系數(shù)發(fā)生突變，而空隙率達(dá)到18％以后滲透系數(shù)變化不明顯，一般滲透系數(shù)為0.01cm/s到1.0cm/s之間，此時能夠滿足混合料排水性能的要求，而對于密級配瀝青混合料即使空隙率達(dá)到10％，其滲透系數(shù)的數(shù)量級一般為10-5這也就是說混合料的滲透性能不僅與空隙率有關(guān)，更重要是與混合料的連通空隙有關(guān)。正是基于上面的原因LSPM的設(shè)計空隙率可以定為13－18％，混合料滲透系數(shù)要求為大于0.01cm/s。
2.5抵抗反射裂縫能力
由于作用路面的實際荷載為運(yùn)動荷載，總會經(jīng)歷對稱加載和非對稱加載過程，在交通荷載作用下導(dǎo)致基層或舊路面中的裂縫向瀝青面層反射的主要原因裂縫尖端剪應(yīng)力的奇異性。無論是對稱荷載還是非對稱荷載作用，裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子都將隨著加鋪基層模量的增大而增大。瀝青混合料是一種溫度敏感性材料，其模量隨溫度的變化十分明顯，因此冬季出現(xiàn)反射裂縫的概率遠(yuǎn)大于夏季，而且當(dāng)氣溫下降速度和幅度都很大時，加鋪層中反射裂縫的發(fā)展也很迅速。LSPM由于空隙率較大、瀝青含量低，因此其模量也較低，一般在400－600Mpa之間，遠(yuǎn)較密級配瀝青混合料低。
根據(jù)斷裂力學(xué)分析，混合料中沒有空隙率或空隙率非常小時無論是對稱荷載還是非對稱荷載作用，裂縫尖端應(yīng)力狀態(tài)都有很大的奇異性，當(dāng)存在較大空隙時將極大的消減了裂縫尖端的應(yīng)力集中，這就說明在裂縫擴(kuò)展過程中，大空隙的存在能阻礙其進(jìn)一步的發(fā)展。
根據(jù)以上分析，LSPM模量較低，空隙率較大，混合料中存在較大連通空隙，具有較強(qiáng)的抵抗反射裂縫的能力。
3LSPM施工工藝
3.1施工前準(zhǔn)備
施工前及下承層準(zhǔn)備認(rèn)真編寫《試驗路段施工組織設(shè)計》，報監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，按常規(guī)調(diào)試拌和樓，滿足生產(chǎn)配合比各項要求；對下承層和施工機(jī)具作全面檢查，現(xiàn)場就位。
3.2拌和站控制
混合料拌和瀝青混合料拌和采用SPECO-3000型瀝青拌合樓拌和，混合料拌和時間每鍋不少于45s（其中干拌不少于5s－10s）。拌和時嚴(yán)格控制混合料的溫度和拌和時間。瀝青采用導(dǎo)熱油加熱，礦料加熱溫度為170℃~185℃，瀝青與礦料的加熱溫度應(yīng)調(diào)節(jié)到使拌和的瀝青混合料出場溫度在175℃~185℃，不得有花白料、超溫料，當(dāng)瀝青混合料超過195℃的應(yīng)立即廢棄，混合料運(yùn)到現(xiàn)場溫度不得低于175℃~180℃，對于每車料出場溫度要有專人檢測。
3.3施工現(xiàn)場控制
3．3．1運(yùn)輸混合料的運(yùn)輸從拌和機(jī)向運(yùn)料車上放料時，應(yīng)每卸一斗混合料挪動一下汽車位置，以減少粗集料的離析現(xiàn)象。盡量縮小下落的落距，運(yùn)料車用篷布覆蓋。攤鋪過程中運(yùn)料車應(yīng)在攤鋪機(jī)前10～30㎝處停住，不得撞擊攤鋪機(jī)，卸料過程中運(yùn)料車掛空擋，靠攤鋪機(jī)推動前進(jìn)�；旌狭线\(yùn)輸車的運(yùn)量較攤鋪速度有所富余，施工過程中攤鋪機(jī)前方應(yīng)有不少于3輛運(yùn)料車等候卸車。
3．3．2攤鋪混合料的攤鋪時應(yīng)控制好松鋪厚度。施工時采用兩臺攤鋪機(jī)聯(lián)合攤鋪，前一臺攤鋪機(jī)靠中央分隔帶一側(cè)攤鋪，一側(cè)傳感器搭在鋼鉸線上，另一側(cè)用浮動基準(zhǔn)梁，后一臺攤鋪機(jī)一側(cè)傳感器搭在鋼絞線上，另一側(cè)用滑靴，兩臺攤鋪機(jī)相距一般為5—10m，橫向搭接寬度應(yīng)有5—10㎝，把滑靴放在前一臺攤鋪機(jī)鋪出的基準(zhǔn)面，調(diào)整好橫坡，進(jìn)行攤鋪。攤鋪過程中，攤鋪機(jī)速度保持1m/min均勻行駛，在鋪筑過程中，攤鋪機(jī)螺旋送料器應(yīng)不停頓的轉(zhuǎn)動，兩側(cè)保持有不少于送料器高度2/3的混合料，并保證在全寬斷面上不離析。
3．3．3碾壓混合料的壓實及成型壓實設(shè)備配有DD130雙光輪振動壓路機(jī)（13T）1臺，BMG203雙光輪振動壓路機(jī)（10.5T）1臺，SW850雙光輪振動壓路機(jī)（11.5T）2臺，，選擇合理組合方式及初壓、復(fù)壓和終壓三碾壓步驟，壓路機(jī)以勻速行駛，速度符合規(guī)范要求。碾壓時由低向高即由路外側(cè)向內(nèi)側(cè)進(jìn)行，超高段由曲線內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行，碾壓方向與路線方向平行，并沿同一輪跡返回，每次錯軸重疊1/3～1/2輪寬，壓路機(jī)不能中途停留、轉(zhuǎn)向或制動。并不得停留在當(dāng)天攤鋪的路面上或高于110℃的已經(jīng)壓過的路面上。另外，攤鋪溫度控制在175℃~180℃,初壓溫度控制在170℃~180℃,復(fù)壓溫度控制在150℃~165℃,終壓溫度不低于120℃。當(dāng)表面溫度大于40℃時不得開放交通。初壓：第一遍先用DD130前進(jìn)靜壓，后退振動；第二遍采用BMG203前進(jìn)后退均為振動，第三遍采用SW850，壓實速度控制在1.5Km/h,壓路機(jī)振動時采用高頻低幅壓實;終壓采用SW850靜壓,使其表面直至無輪跡為止。接縫處理橫縫與鋪筑方向垂直，形成一條碾壓密實的邊緣，下次攤鋪前，在上次末端涂補(bǔ)適量粘層瀝青，在碾壓橫接縫時先縱向后橫向碾壓，將壓路機(jī)位于已壓實的面層上，錯過新鋪層15cm，然后每壓一遍向新鋪層推進(jìn)15-20cm，以推進(jìn)到壓路機(jī)輪寬度的1/3處進(jìn)為止，改為正常碾壓，在碾壓時由專門人員用三米直尺檢查接頭處，發(fā)現(xiàn)問題及時處理保證接頭部位的平整度。注意上、下層的橫縫要錯開至少1m的距離。施工注意事項注意原材料質(zhì)量及混合料級配；保證混合料拌和溫度和拌和時間，觀察出倉瀝青混合料色澤、拌和均勻性、讓瀝青充分裹覆集料；保溫運(yùn)輸、保證混合料攤鋪、碾壓溫度，減小瀝青混合料離析和集料離析；調(diào)試攤鋪機(jī)具，確保攤鋪厚度，合理組織壓實機(jī)具，增大壓實功，確保壓實度。
4總結(jié)
LSPM采用了新的理念，從級配設(shè)計角度考慮，LSPM應(yīng)當(dāng)是一種新型的瀝青混合料，通常由較大粒徑（25mm－62mm）的單粒徑集料形成骨架由一定量的細(xì)集料形成填充而組成骨架型瀝青混合料。它不同于一般的瀝青處治碎石混合料（ATPB）基層，也不同于密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料（ATB）。LSPM級配形成了單一粒徑骨架嵌擠，并且采用少量細(xì)集料進(jìn)行填充，提高混合料模量與耐久性，在滿足排水要求的前提下降低混合料的空隙率，因此其具有良好的排水性能又具有較高模量與耐久性。
