大粒径透水性沥青混合料在疏港高速中的运用

2016-04-10王均中

四川水泥 2016年2期

关键词：透水性集料沥青路面

王均中

(日照国际海洋城投资有限公司，276800)

大粒径透水性沥青混合料在疏港高速中的运用

王均中

(日照国际海洋城投资有限公司，276800)

我国社会经济的飞速发展促进了交通运输业服务水平的不断提高和交通环境的显著改善，交通量也因此成倍增长。但同时由于重型运输车辆的增多，大部分沥青道路出现了路面过早损坏、承载力不足等问题，导致了路面维修养护费用的严重浪费，因此必须要重视沥青路面抗裂缝和抗车辙能力。

大粒径透水性沥青混合料；性能；应用；检测控制

引言

大粒径透水性沥青混合料对高速公路的施工建设有着十分重大的意义。我国在高速公路中首次使用大粒径透水性沥青混合料及柔性基层材料的是国家重点公路荣成至乌海线新河至辛庄子段高速公路工程。虽然此项施工技术为我国高速公路建设带来很多便利，但其中仍存在不少问题，如集料空隙率较大、混合料容易离析等。

本文主要分析了大粒径透水性沥青混合料在高速公路施工过程中的性能及应用，论述它的施工工艺，指出其突出的透水性和抗裂缝等性能，为提高我国高速公路的使用寿命和路用性能提供一定的参考。

一、大粒径透水性沥青混合料概述

大粒径透水性沥青混合料，英文为Large-Stone Asphalt Mixes，简称为LSPM，对我国来说是一种新型的沥青混合料，通常指由最大粒径范围为25mm-63mm的单粒径集料和一定量的细集料经过填充形成的沥青混合料。

用于路面基层结构中的LSPM能够有效解决我国现有高速公路沥青路面面临的透水性差、抗裂缝性能低、路面养护期长等问题，具有良好的低温抗裂性和高温稳定性以及抗车辙性，显著提升路面承载能力。同时这种新型的大粒径沥青混合料使用较多的集料，减少矿粉的使用量，减少了沥青路面的比表面积，沥青使用比例降低，使得工程造价降低，有效提高了社会经济效益。但是，另一方面，LSPM也存在着缺点。由于试验温差较大，其定量的空隙率容易造成某些试件试验过程中的不稳定，流值差异大，使试验结果缺少突出的代表性。由于其设计理念、施工工艺及质量标准等均不同于其他普通沥青混合料，施工过程较为复杂，不易掌握精准的施工技术，我国国内也暂时没有相应的施工标准，对我国沥青路面的施工存在较大的不良影响。

大粒径透水性沥青混合料在20世纪产生初期并没有得到广泛应用，直至近年来才渐渐在我国高速公路建设工程中崭露头角。2001年起，我国部分地方研究人员开始对LSPM进行细致深入的研究和试验，山东是其领先者，不仅在烟台国道204进行了首次试验应用，还不断优化LSPM的施工技术和施工环境，提高了高速公路的各项施工指标，为LSPM的全国范围性的推广应用打下了坚实的基础。

二、大粒径透水性沥青混合料在日照疏港高速中的应用

1、我国早期高速公路由于繁忙密集的使用和过度的承载量，已经出现路面损坏，尤其是半刚性基层的不透水性，给沥青路面带来了龟裂、坑槽的严重病害，不利于交通运输的长期稳定发展。作为一种新型的柔性基层材料，LSPM具有的抗永久变形的能力和强大的抗车辙性能，使它可以直接用于旧路补强或新建路的结构层中，为我国高速公路条件的改善提供了十分重要的基础。

2、以我国日照疏港高速公路为例，阐述大粒径透水性沥青混合料柔性基层在高速公路中的应用，以期借鉴。日照疏港高速公路全长13.629Km，主线填方（土质挖方路面）方案如下：路面结构层中的上面层（表面层）使用4cm沥青玛蹄脂碎石混合料，中面层采用6cm中粒式沥青混凝土，下面层采用8cm粗粒式沥青混凝土，沥青路面结构中的柔性基层采用12cm大粒径沥青碎石，最后三层则是18cm上基层水泥碎石、16cm下基层水泥碎石与16cm水泥稳定风化料底基层。各个基层之间相隔一个粘层，有利于提高沥青混合料的土质粘性，提升沥青路用性能和路面质量。

疏港高速是连接日照港（吞吐量过亿吨）至沈海高速的主要通道，重载车辆多，通行量大，交通压力繁重。该设计工艺为高速公路建设带来了十分巨大的效益，LSPM中的大空隙可以同时起到排水、疏导的作用，粗集料的完整骨架可以保护沥青路面，能够有效地抵抗车辙变形，延长高速公路的使用期限，其柔性基层虽然造价较高，但它的抗裂缝能力强，排水性能高，与普通的沥青公路相比有着十分显著的经济效益。

3、LSPM的配比及工艺

LSPM的主要原材料为沥青和集料。在施工过程中热拌沥青混合料的使用一般是：表层为玄武岩，中下层为石灰岩，可以提高沥青混合料集料的粘附性，使沥青路面着力显著提高，极大增强沥青路面的安全性能。另外，保证混合料集料中的粉料含量在适当水平，适当控制集料的表面积，确保沥青路面中的沥青含量，提高路面质量。

在进行施工准备时，主要是对沥青路面下层进行下承层处治，并注意下承层的坚实平整，保证下承层与LSPM层的透水性和粘附性，再进行碎石封层施工。最重要的是柔性基层目的标配合比试验，该试验需要准备碎石、机制砂、沥青、石灰粉等，经过反复试验，得到如下生产配合比：1#：2#：3#：4#：5#：石灰粉=35:36:14:6:8:1，空隙率16.5%，相对密度2.155g/cm3，最佳油石比为3.1%。

LSPM在用作路面基层结构时，在进行细集料填充空隙之前要先用大粒径的单集料形成稳定骨架，之后才能形成空隙率为13%-18%的半开级配骨架空隙性沥青混合料。

在进行混合料拌合时，要注意使用导热油加热沥青，温度保持在170℃-180℃，集料用柴油加热，温度控制在180℃-200℃之间，沥青混合料温度控制在170℃～185℃，超过195℃的则废弃，才能有效防止沥青路面的过早老化。混合料的最适拌合时间为45秒，要确保沥青先与集料接触，再添加石灰粉，没有结块、花白料和离析现象为佳。

4、大粒径透水性沥青混合料试验检测的控制措施

4.1 集料的选用：沥青混合料的中下层一般采用石灰岩，表面层采用玄武岩，保证集料的粘附性和破碎面，降低路面的符合作用，增强抗车辙能力。在进行试验之前，要严格考察集料的粘附性，控制针片含量，含泥量超标的集料应立即进行过水清洗。混合料可以采用粘度较好的沥青胶结料，集料的填充料可以采用干燥的消石灰粉或生石灰粉，以提高沥青混合料的抗水损害能力，混合料中的粗集料应使用形状良好的轧制坚硬岩石，保证其质量与物理性可以更好地支撑混合料的骨架。

4.2 原材料的试验：要对沥青混合料的原材料地含泥量、含水解度及相对密度等进行严格的试验，以确保混合料使用达标。

4.3 填料的比表面积：首先要严格控制矿粉的含水量和视密度等，其次要控制砂的级配、坚固性和视密度，尤其要对矿料的视密度、颗粒组成、碎石压碎值等进行严格控制。另外，沥青的用量也有着严格的规定，最佳沥青用量应与空隙率、沥青膜的厚度和离析指标等进行综合计算。

4.4 目前大部分沥青混合料都使用了外加剂，这类型的外加剂不易检测，但作用不明显，可以使用磨细的生石灰来代替部分矿粉，并主要对这些外加剂的含蜡量进行控制检测，防止以次充好，否则容易导致高速公路路障的出现。