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沥青稳定碎石柔性基层设计问题探讨
2019年05月16日    阅读量:1253    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

由于我国缺乏沥青资源,以往的设计沥青路面结构总是尽可能减薄沥青层的厚度,把承受交通荷载的责任放到基层上,因此半刚性基层沥青路面成为了沥青路面结构的主要形式。但这种结构存在材料收缩量较大、抗冲刷性能较弱及排水性能差的自身固有缺陷,往往造成路面开裂、唧浆、松散等破坏。


解决上述问题的途径有两个:一是加大面层的厚度,但投资较大,而且没有从根本上消除缺陷;另一种方案采用沥青稳定碎石基层和半刚性基层的组合式结构就可以较好解决以上问题,沥青稳定碎石基层具有较高的抗剪强度、抗弯拉强度和耐疲劳性,与半刚性基层相比,不易产生收缩开裂和水损害沥青网sinoasphalt.com。作为应力消解层,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发生,而且沥青稳定碎石柔性基层与面层材料结构相似,可以与沥青混凝土粘结牢固,并且模量接近,路面结构的受力、变形更为协调,因此沥青稳定碎石柔性基层在国内的路面结构发展中具有很大的潜力。


ATB25柔性基层性能要求

基层是沥青路面结构中的重要承重层,主要承受由面层传来的车辆荷载的作用力,并且通过基层作用到下面的土基上,所以基层主要起到扩散路面荷载、抵抗路面变形作用。沥青稳定碎石柔性基层则是重要的联接层,一方面起着在沥青面层和半刚性基层间的桥梁与纽带作用,同时又具有良好的扩散应力的功能,达到延长路面的使用寿命的目的。由于沥青稳定碎石柔性基层所面临的气候条件远不如面层严峻,温度的变化不像面层那么剧烈,因此对低温抗裂性能的要求并不需要重点考虑。沥青稳定碎石基层的性能要求主要有以下几点:


(1)沥青稳定碎石柔性基层必须有足够的抗变形能力,基层的永久变形不可忽略,必须通过混合料设计减小基层的永久变形。(2)沥青稳定碎石柔性基层必须有足够的抗疲劳能力。现今的交通量越来越大,轴载越来越重,为了在设计年限内满足规定的使用性能,沥青稳定碎石柔性基层也要考虑抗弯拉疲劳开裂问题,对基层材料的疲劳性能提出了很高的要求。(3)沥青稳定碎石柔性基层必须有足够的抗水损坏能力。沥青面层不可避免出现裂缝现象,为了避免面层与基层间不出现层间水,减少对半刚性基层的浸湿冲刷破坏,沥青稳定碎石柔性基层也要考虑抗水损坏问题。


沥青稳定碎石ATB25配合比设计方法探讨

沥青稳定碎石ATB25配合比设计过程中,马歇尔设计方法是最常用的设计方法,其他设计方法有GTM设计方法、SuperPave设计方法等。由于后两种方法设备较为昂贵,相关科研院所才有所配备,而工程应用中现场施工单位很难配置,在现场质量控制中,常常采用马歇尔设计方法中的相关辅助手段进行质量评定,其质量的优劣直接受其的影响。


马歇尔设计方法经过数十年的应用和发展,加深了对这一方法的认识,也积累了许多重要的经验与原则。这些认识、经验和原则对密级配沥青稳定碎石ATB25的设计同样是十分重要的。


马歇尔设计方法是一种经验性的设计方法,在马歇尔试验的性能与现场性能之间没有直接的联系。为使实验室的试验能反映沥青混合料在交通荷载作用下的现场表现,一个重要的关键是使实验室试件的压实状态(密度和空隙率)能与现场经受一定交通荷载作用后的沥青混凝土的压实状态保持一致。为适应重载交通对沥青混凝土较大的压实作用,可适当提高实验室试件的目标空隙率。反之,为适应较轻的交通荷载,则可适当降低目标空隙率。但最佳沥青用量条件下的室内马歇尔试件的空隙率应与碾压的现场空隙率不能相差太大,否则,配合比设计与压实度控制标准也就失去了意义。


马歇尔设计方法是针对密级配沥青混合料开发的,粗、中、细颗粒的集料相互嵌挤形成一密实的矿料结构,是此种混合料的基本特征。一般来说,规范给出的ATB25矿料的级配范围是考虑不同地域、不同荷载等条件下不同空隙率的需要,是宽域的。一般地方会将其进行级配优化,提出了各地的级配优化区间,但其中值代表了在常用密度和平均空隙率下的密级配曲线,因此可以以中值线为参照对象,确保设计的级配曲线形成一连续均匀变化的矿料级配曲线。


马歇尔设计方法中的稳定度试验的应用有一定的局限性。稳定度试验模拟的是密级配沥青混合料在承受车轮的垂直压力后在横向产生的拉应力破坏而并没有很好地反映沥青混合料的剪切强度。因此,稳定度试验仅仅是作为参与确定最佳沥青用量的指标之一,而不能将马歇尔稳定度作为评价沥青混合料抗车辙稳定性高、低的主要标准。


关于矿料密度对沥青混合料体积指标的影响。体积指标的分析是马歇尔设计方法的重要环节,理解各项体积指标之间以及它们与质量指标之间的关系,对于正确分析体积指标对沥青混合料性能的影响有着重要的意义。一般来说,当采用的矿料密度较大时,最佳沥青用量应适当降低,而采用低密度矿料时,最佳沥青用量应适当增大。


关于ATB25空隙率对透水性的影响。空隙率是沥青混合料设计与施工中最重要的一个体积指标,过大的空隙率将导致路面透水而加速沥青膜在空气与水作用下的老化,并削弱混合料抵抗水损坏的能力。当时空隙率的大小并不能完全代表沥青混合料透水性能的高低,同样空隙率的混合料有的可能是透水的,有的却是不透水的。这是因为混合料中的某些空隙由于被沥青和细料堵塞而没有与其他空隙构成水流通的通道,只有那些连通的空隙才能起到渗水的作用。


国许多按照SuperPave方法设计的沥青混合料现场空隙率达到6%时就有可能是透水的,而按照连续级配原则设计的混合料,现场空隙率在7%左右一般是不透水的。分析其7%左右不透水得益于它的粗、中、细颗粒逐级相互填充而形成的密实结构。因此,在设计密级配ATB25沥青混合料时,应以中值线为参考对象,保证所设计的级配的均匀性和连续性,在此前提下才可适当的减细增粗。


标签:道路建设
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