有关多碎石沥青混凝土(SAC)的应用研究分析

2019-10-15 版权声明 举报文章

摘要:文章结合宁海公路管理局的工作实际--为贯彻实施“科技兴交”战略,大力推进“四新”技术,努力搞好科技创新工作,交通科技项目《多碎石沥青混凝土(SAC)的研究与应用》经宁波市交通局批准立项(甬交科[2004]148号),经过近六个月的不断研究、试验和试铺应用,掌握了多碎石沥青混凝土SAC―13型的级配范围、技术指标和施工要点,以求交流、推广应用。

随着现代公路事业的发展,行车速度的提高,这对沥青混凝土面层的抗滑性提出了更高的要求,我们现行提高沥青混凝土面层的抗滑性没有有效的技术措施,为使沥青混凝土的抗滑性能有一个质的提高,并同时保证沥青混凝土各项技术数据符合标准要求,我们对多碎石沥青混凝土进行专题研究并进行应用。

一、多碎石沥青混凝土的特性

SAC―13多碎石沥青混凝土就是4.75MM(方孔筛)或5MM(圆孔筛)以上碎石含量占主要部分的密级配沥青混凝土。

多碎石沥青混凝土与传统的密级配沥青混凝土相比,多碎石沥青混凝土既具有Ⅰ型沥青混凝土那样较小的空隙率和不透水性,又具有较好的抗形变能力,最大区别是其抗滑性能有较大程度提高,其构造深度TD能达到0.9MM以上,比AC―13Ⅰ型沥青混凝土面层的抗滑构造深度高出近0.3MM,完全符合高速公路和一级公路对抗滑性能的要求,它既具有Ⅰ型沥青混凝土的优点,又具有抗滑表层沥青混凝土的优点,同时避免了两种传统沥青混凝土各自缺点。

多碎石沥青混凝土面层与抗滑表层相比,具有更佳的耐久性和稳定性,具有更长的使用寿命。多碎石沥青混凝土既适合高等级公路沥青路面的技术要求,同时又适合二级以下山区公路陡坡、急弯路面的要求,具有较大的适用范围。

多碎石沥青混凝土SAC―13其沥青用量在5%左右,相对Ⅰ型沥青混凝土减少了沥青用量,降低了工程造价,节约了工程投资,具有一定的经济效益,其应用前景必将广阔。

二、配合比设计

多碎石沥青混凝土SAC―13进行研究是基于国内某些地区进行多碎石沥青混凝土研究提供参考的级配,如表一、表二,我们根据其推荐的级配范围进行马歇尔试验,采用沥青标号为AH―70,延度为136CM,针入度为7.03MM,软化点为52.5℃的沥青,经过多次反复试验,发现该种级配的沥青面层虽然其构造深度能达到1.0MM以上,但其空隙率较大,且其在4.0~6.0%沥青含量的各档沥青混凝土马歇尔稳定度远远低于7.5KN的Ⅰ型沥青混凝土标准要求,具有较差的稳定性。2004年10月我们在宁海县城岭线K15+000~K15+200进行试铺,发现该级配沥青混凝土渗水极快,无法满足沥青混凝土不透水性的要求。

材料级配范围一

表一

表二材料级配范围的沥青混凝土马歇尔试验检测数据

我们在表一、表二材料级配范围的基础上,综合研究、分析AC―13Ⅰ型沥青混凝土、AC―13Ⅱ型沥青混凝土、抗滑表层AK―13A和AK―13B的材料级配,经过研究、分析、比较,试定出表三、~表八材料级配进行试验。

材料级配范围二

表三

表四材料级配范围的沥青混凝土马歇尔试验检测数据

材料级配范围三

表五

表六材料级配范围的沥青混凝土马歇尔试验检测数据

材料级配范围四

表七

表八材料级配范围的沥青混凝土马歇尔试验检测数据

根据试验室马歇尔试验,上述表三、表四至表七、表八,三种材料级配其空隙率、沥青饱和度、稳定度、流值,在一定范围的沥青含量内,均能符合沥青混凝土AC―13Ⅰ的各项规范要求,能取得最佳沥青含量。我们按照沥青混凝土AC―13Ⅰ标准范围内适当调整技术指标,根据当时冻季施工季节、温度和试铺路段实际情况,在试验取得最佳沥青用量的基础上,适当增加沥青含量0.2%,确定表三、表四材料级配沥青含量为5.3%,表五、表六材料级配沥青含量为5.2%,表四材料级配沥青含量为5.4%的沥青含量进行拌制,于2004年11月在越沙线K2+000~K6+500路段进行试铺,在拌和、运输、摊铺、碾压过程中严格按照规范进行控制,经现场铺砂法试验,表三、表四材料级配的沥青混凝土抗滑构造深度能达到1.0MM,表五、表六材料级配的沥青混凝土抗滑构造深度能达到1.04MM,表七、表八材料级配的沥青混凝土抗滑构造深度能达到0.85MM,但表三、表四和表五、表六的材料级配的沥青混凝土具有一定的渗水性,表七、表八材料级配的沥青混凝土虽具有不渗水性的优点,但其抗滑性能不及表三、表四和表五、表六的材料级配的沥青混凝土,而多碎石沥青混凝土的最大特点是具有较好的抗滑性能,因此,在材料级配二和材料级配四之间再进行分析、研究,继续进行试验,推定最佳级配。

三、研究成果及实际应用

我们根据多碎石沥青混凝土的特点进行专题研究和试验,不断调整材料级配范围,并进行施工铺筑、检测,不断摸索,于2004年11月在宁海县越沙线K5+050―K5+250左侧路段试验成功。根据现场性能检测,完全符合沥青混凝土面层基本不透水的性能要求;根据铺砂法对其构造深度进行检测,其构造深度TD达到0.93MM,完全符合高等级公路构造深度0.8MM的要求,它既符合Ⅰ型沥青混凝土的各项技术要求,又具有高等级公路的抗滑性能。在越沙线K5+050―K5+250左侧铺设试验路段时,我们选取最佳沥青含量为5.1%,这相对AC―13沥青混凝土减少了0.3%左右沥青用量,降低了沥青路面的工程造价,在一定程度上节约了工程投资,具有较明显的经济效益,适宜推广应用。

为在更大范围地进行铺筑试验,2009年1月,根据选定的多碎石沥青混凝土级配范围,又在梅茶线K14+650―K15+000段路面进行摊铺,选取的最佳沥青用量为5.1%,根据现场检测,完全符合沥青混凝土不透水性的要求,根据铺砂法对其抗滑构造深度进行检测,其抗滑构造深度达到了0.9MM以上,符合高等级公路构造深度不低于0.8MM的要求,而同一路段AC-13Ⅰ型的沥青面层抗滑构造深度为0.57MM,多碎石沥青混凝土SAC-13的抗滑构造深度比普通沥青混凝土AC-13Ⅰ高出整0.33MM,达到预期效果。

选取多碎石沥青混凝土SAC―13的马歇尔试验

技术指标为:

四、路面结构设计要求

由于多碎石沥青混凝土其碎石含量在混合料中占主要部分,这对沥青混凝土路面结构设计有一定的要求,经过我们对不同材料级配范围的沥青混凝土进行多次施工铺筑,我们建议:在单层沥青混凝土面层设计时,应考虑一级公路水泥稳定基层平整度的最大间隙为8MM,沥青面层的施工厚度就存在着一定的差异性,因此沥青面层厚度不宜少于4 CM,但对双层式沥青混凝土路面设计时,上面层多碎石沥青混凝土厚度不宜少于3.5CM,以免由于混合料摊铺时厚度不均匀而影响压实效果,导致碎石剥离,影响路面使用质量。

五、施工注意要点

1)温度控制

在多碎石沥青混凝土的拌制、摊铺、碾压及开放交通过程中,必须严格控制温度。根据试铺经验,多碎石沥青混合料施工温度宜比常规沥青混凝土温度有所提高,经我们多次检测得出的施工经验:沥青加热温度宜为150℃~170℃,矿料温度比沥青加热温度高5℃~10℃,沥青混合料出厂温度宜为150℃~165℃,沥青混合料摊铺温度宜为135℃~155℃,碾压温度宜为125℃~145℃,碾压终了温度不低于70℃,路面冷却至常温后才可开放交通。

2)碾压控制

在多碎石沥青混凝土摊铺过程中必须保证面层厚度,防止粗集料集中影响路面压实。同时,在碾压过程中,必须规范操作,严格控制碾压遍数,在选用规范规定的压路机型号和吨位的情况下,应比常规沥青混凝土多压1~2遍,以保证路面密实度。

六、结束语:

综上所述,多碎石沥青混凝土SAC―13最终调整推定的级配范围,经实验室及现场铺筑,其使用性能完全可以达到预期目标,既能达到Ⅰ型沥青混凝土那样较小的空隙率和不透水性,又弥补了Ⅱ型沥青混凝土耐久性差的特点,最大优点是极大提高了沥青混凝土的抗滑性能,完全能符合各等级公路对技术性能和抗滑性能的要求。多碎石沥青混凝土的应用,将对提高公路服务水平,实施安全保障工程具有积极作用,对提高社会经济效益,保障人民群众生命财产安全具有深远意义。

注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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