石屑、粉煤灰在沥青混凝土路面中的应用技术研究

□夏小川（信阳市水利勘测设计院）

□李 鹏（江淮水利水电工程建设监理站）

石屑、粉煤灰在沥青混凝土路面中的应用技术研究

□夏小川（信阳市水利勘测设计院）

□李 鹏（江淮水利水电工程建设监理站）

本文以选择使用石屑代替天然砂和用粉煤灰代替部分矿粉的沥青混凝土路面全部施工过程作为研究对象，经过整理分析从而得出沥青混凝土拌合料中用石屑代替天然砂子和用粉煤灰代替部分矿粉后，显著提高了沥青混凝土的高温稳定性、抗车辙能力，增加了沥青混凝土路面使用过程中的耐久性和安全性，节约了资金，提高了资源利用率，同时为今后修订《沥青路面施工及验收规范》提供一定的参考价值。

石屑；粉煤灰；沥青混凝土

一、引言

石屑、粉煤灰在沥青混凝土中的应用，国内外从20世纪到现在一直有专家学者研究，大部分都集中在试验方法上，而大面积的应用和应用后的评价资料均较少。欧洲和日本等先进发达国家对在沥青混凝土组成材料中运用石屑代替天然砂的研究和应用很少，但粉煤灰代替矿粉的应用，得到其政府的大力支持。在我国，石屑在高等级沥青路面中虽有运用，但应用较少，在国家技术规范和正式学术专著中均提到，但都不做为首选运用。

目前，在大力发展工业经济的同时，开采煤炭产生的煤矸石，发展电力产生的粉煤灰，发展建材业产生的石屑等工业废料及下脚料堆积如山，严重地影响了产业的发展，污染了环境。为了促进循环经济快速发展，改善生态环境，变废为宝，结合煤炭、电力、建材等生产企业每年有大量的工业废渣粉煤灰和下脚料石屑的产出，又适逢干线公路大建设的实际情况，为石屑、粉煤灰在沥青混凝土路面中应用技术研究提供了实体工程应用的条件和环境。

二、公路沥青混凝土路面材料使用中存在的问题

目前，我国各级公路发展迅速，沥青混凝土路面已逐渐代替水泥混凝土路面成为高等级公路路面的首选，得到了突飞猛进的发展，经过工程实践和研究工作，取得了大量成果，然而，在公路沥青混凝土路面材料使用方面仍然存在着下面的问题：

（一）原材料质量低劣。碎石生产的厂家大部分规模小、生产工艺落后。小厂碎石扁平状颗粒含量、压碎值等指标不符合公路沥青路面技术要求；虽石屑产量猛增，但其含泥量、扁平状颗粒含量超标较多。碎石生产企业急须技术革新。

（二）施工技术人员观念陈旧，墨守成规。对沥青混合料中必须使用天然砂的思想根深蒂固，而对使用石屑、粉煤灰等代替天然砂和矿粉的研究和应用少有突破和尝试。

（三）沥青混合料水稳定性差，在以往的施工中往往在沥青混合料中掺加石灰、水泥等材料作为抗剥落剂，增加了工程费用。

在目前大力发展循环经济，构建资源节约型社会的新形势下，研究石屑、粉煤灰在沥青混合料中的应用显得尤为必要。

三、石屑、粉煤灰在沥青混凝土路面中应用效果评价

选择G107线鹤壁段及鹤壁市境内大海线施工过程作为研究对象。对于G107线鹤壁段，路面结构设计为半刚性基础，沥青混凝土面层，其结构为路面厚度9cm，下面层为AC-25I厚度5cm,上面层为AC-16I厚度4cm。该项目总造价约2亿元，其中沥青路面投资约2500万，使用石屑代替天然砂和用粉煤灰代替部分矿粉后，共节约资金约68万元，占原材料费用的15%，显著增加了社会效益和经济效益。

（一）G107线鹤壁段沥青混凝土路面施工配合比如表1。

（二）G107线鹤壁段沥青拌合料稳定度、流值、饱和度、油石比如表2。

（三）G107线鹤壁段沥青混凝土路面压实度、厚度如表3。

（四）G107线鹤壁段沥青混凝土路面摩擦系数、构造深度等与交通量的关系如表4。

表1 G 107线鹤壁段抽提和筛分结果表

表2 G 107线鹤壁段稳定度、流值、饱和度、油石比表

（五）G107线鹤壁段沥青混凝土路面施工质量及应用效果评价

经过研究我们发现，随着累计混合车流量的增加，当累计混合车流量达到100万辆次时，路面压实度达到或超过100%，沥青路面已完全压密。沥青混凝土孔隙率为0，沥青路面渗水系数为0，沥青路面无裂缝和其它损坏时已不渗水。

G107线鹤壁段采用AC-16I上面层，石屑用量分别为100%，虽然G107线鹤壁段累计混合车流量较大，经过多年行车考验，G107线鹤壁段的摩擦系数、构造深度、车辙深度及室内动稳定度均明显优于大白线中北段（石屑用量为75%）及永定线南北段（石屑用量为0）。实践证明了在沥青混凝土混合料中用石屑代替天然砂是完全可行的，全部代替优于部分代替。

（六）大海线沥青混凝土路面施工质量及应用效果评价

大海线东西段累计混合车流量为1105.74万辆，累计混合车流量较大，试验路段中掺入了高钙粉煤灰替代了50%～100%矿粉，长期通车后检测表明，大海线东西段沥青混凝土摩擦系数、构造深度、车辙深度及室内动稳定度均明显优于浚内线（没有掺入粉煤灰）。实践证明在沥青混凝土混合料中加入高钙粉煤灰替代了50%～100%矿粉是完全可行的。

表3 G 107线鹤壁段路面完工厚度、压实度统计表

表4 G 107线鹤壁段沥青混凝土路面摩擦系数、构造深度等与交通量关系表

四、结论

沥青混凝土拌合料中用石屑100%代替砂子是很好的办法，用石屑完全代替砂子，稳定度提高3.97%～18.36%,流值降低1.68%～15.98%，动稳定度提高46.39%～47.73%，显著提高了沥青混合料的高温稳定性、抗车辙能力。为改善沥青混合料的工作性，在实践中沥青混合料天然砂的用量应控制在15%以下为宜。

沥青混凝土拌合料中可以用高钙粉煤灰代替50%～100%的矿粉。高钙粉煤灰代替等量矿粉后，沥青混合料稳定度提高27.4%～29.1%，流值下降18.3%～20.2%，抗车辙能力增强12.4%。全部矿粉改成高钙粉煤灰后各项指标提高更多,稳定度提高46.4～52.5%，流值下降28.0%～30.4%，抗车辙能力增强20.8%，显著提高了沥青混合料的高温稳定性、抗车辙能力，增加沥青路面的耐久性。

2011-08-19