大粒径沥青混合料的承载机理及在路面的应用

解 永 峰

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

大粒径沥青混合料的承载机理及在路面的应用

解 永 峰

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

以大粒径沥青混合料(LSAM)为研究对象，分析了LSAM的承载机理，从原材料与集料级配两方面，总结了LSAM的设计要点，并提出了其施工技术措施，指出LSAM的应用可有效提高路面的承载力，延长路面的使用寿命，值得推广应用。

LSAM，承载性能，路面，原材料

随着我国经济的快速发展，交通量也随之迅速增长，重型运输车辆日益增多，很多沥青路面过早的出现了承载力不足和车辙等早期破坏现象，使得养护和维修费用增多。这一切都要求沥青路面具有良好的抗车辙能力和耐久性。

大粒径沥青混合料具有抗车辙能力及抵抗反射裂缝的能力，能够有效解决路面使用中出现的高温稳定性差和耐久性差的问题。目前在我国，大粒径沥青混合料用作沥青路面基层较多。本文以大粒径沥青混合料作为路面面层为例，介绍其施工工艺，以期借鉴。

1 概述

大粒径沥青混合料，英文：Large-Stone Asphalt Mixes，简称LSAM，指矿料的最大粒径范围处在25 mm～63 mm的热拌热铺沥青混合料。

在大粒径沥青混合料中，集料颗粒的尺寸大、含量高，沥青的含量低且沥青膜厚度高，骨架结构的稳定性高，可有效延长路面使用寿命。

大粒径沥青能显著提高路面的抗车辙能力，具有以下特性：1)抗车辙能力强。路面具有抗较大塑性、剪切变形的能力显著，使得路面承受重载交通能力显著提升，确保沥青路面的高温稳定性。2)经济效益显著。在大粒径混合料配比中，集料增多，矿粉减少，使得沥青用量减少，工程造价降低。3)缩短工期。在施工中，能够一次性摊铺较大的厚度，使得工期缩短。4)施工时间延长。该类型沥青层内部具有较高的储温能力，使得热量不易散失，利于寒冷季节的施工。

大粒径沥青混合料源于20世纪初的美国，但没有得到广泛应用。近年来得到了美国、英国、加拿大、日本等国的重视，进行了研究和开发工作。在我国京津塘高速公路建设中，该技术作为柔性基层使用。在陕西禹阎高速公路建设中，将ATB沥青混合料用作路面面层，替代中、下面层作为路面结构层进行了试验段修筑，取得了良好的效果。

大粒径沥青路面具有良好的高温稳定性和低温抗裂性(见图1)。将其应用于重载路段，与传统的沥青混凝土路面相比，LSAM抗永久变形能力和效果显著。适用于高等级道路沥青路面的基层，可用作厚度在10 cm以上的沥青面层。

2 混合承载机理

沥青混凝土强度是由内摩擦力和粘聚力形成。在大粒径沥青混合料中，集料颗粒的尺寸大、含量高，形成了相互嵌挤的骨架密实型结构(见图2)。主骨架的嵌挤作用，粗集料形成良好的石—石接触，使得其内摩阻角明显大于普通沥青混凝土，使得内摩阻力显著增强，在车轮碾压或冲击下变形很小。同时，大粒径沥青混合料温度敏感性较小，使得集料间的相对移动可能性小或产生过程缓慢，高温累积变形小。再者，LSAM粗集料粒径较大，使得容易产生错动、滑动的小集料接触面数量减少，且粗集料传力方向明确并容易传力至基层，使得斜截面上的剪切应力显著减少，提高了抗剪强度和承载性能。

3 混合料设计要点

3.1 原材料

原材料主要是集料和沥青。在选择采用的集料时，粗集料应选择使用反击破加工和锤破加工的碎石，要求坚硬、清洁而干燥。确保碎石质量，避免施工时压碎。其中的针片状颗粒含量应不大于18%，风化石含量应不大于5%。

细集料应选择使用石灰石或其他碱性岩石轧制，含泥量要求不大于5%。

矿粉应采用石灰石磨细石粉，质量符合规范要求。

在选择沥青时，宜选择使用优质沥青，也可以使用B级或C级沥青。应根据施工地气候环境合理确定沥青标号。当LSAM作为基层使用时，采用基质沥青就能满足抗车辙及技术规范要求，一般不使用改性沥青。

3.2 集料级配

大粒径沥青混合料级配类型主要有两种，分别是悬浮结构的连续密级配和骨架密实结构的间断级配。

一般来说大粒径沥青混合料特指密级配沥青稳定碎石。在级配范围内分别选择偏细、偏粗及适中的级配，经试验比较后再定级配。一般来说，两头少中间多的S形级配，有利于提高承载能力。

研究表明，间断级配形成骨架密实结构是有效发挥混合料承载能力，提高抗车辙性能的有效途径。采用间断级配，使得混合料获得良好的内摩阻力，起到支撑荷载的作用；细集料不会对粗集料构成的骨架产生干涉，自身又能形成良好的凝聚力，使混合料形成很高的强度。

对于大粒径混合料，宜剔除9.51 mm～13.2 mm的粗集料，以形成最小的间隙率。

4 施工要点

在本文中，以将大粒径沥青混合料作为路面面层为例，介绍其施工工艺。主要施工流程为：进行二灰碎石基层处置完毕后，铺筑一定厚度的大粒径、密级配沥青混合料，最后再铺筑一定厚度的沥青混凝土抗滑表层。

4.1 拌和

大粒径沥青混合料和普通沥青混凝土拌和基本相同。区别在于大粒径沥青混合料拌和时间更久一些。在大粒径混合料中，矿料粒径大，沥青含量较小，拌和时间短会导致沥青裹附集料不均匀。

在拌和中，拌和时间控制在干拌5 s，湿拌35 s为宜，确保混合料拌和均匀，无花白料，无结团或成块。

4.2 运输

在拌和楼的储料仓储有足够料时，方可开始给运输车辆集中装料。

大粒径沥青混凝土作为路面层使用时，一般设计厚度较厚，则就要求运输能力与铺摊能力相适应，宜采用较大吨位运料车运输。

在装料时，为减少离析，应采用前、后、中的顺序移动装料。在运输途中，应匀速行驶，禁止猛加速和急刹车现象。同时，还要作好运输途中的保温工作。

4.3 摊铺

在大粒径沥青混合料施工中，铺摊是确保施工质量的关键。

与普通的沥青混凝土路面相比较，大粒径沥青路面铺摊中，应注意三个方面的质量控制，分别是混合料离析、路面平整度和压实度。

在施工中，大粒径沥青混合料本身粒径较大且铺摊厚度厚，应选择合适的铺摊机。在正式施工前，为增大螺旋埋料深度，应将螺旋布料器调整到最低位，以减少布料离析。在调整摊铺机熨平板时，应较普通混合料时的前仰角增大1°，在夯锤调整时，应调大振幅，通过减少熨平板振动频率来提高夯实功，增大摊铺后的混凝土初始压实度，以提高路面平整度。

在正式摊铺过程中，应采用2台摊铺机一次性摊铺，前后距离为10 m～20 m，轨道重叠30 mm～60 mm，速度控制在0.8 m/min～1.5 m/min。摊铺机应缓慢、匀速、不间断的工作，如速度过慢，则摊铺机容易产生打滑，影响平整度。速度过快时，容易加大布料离析。

在铺摊过程中，严格控制摊铺机料斗中剩余混合料的量，应尽量少收斗。料斗中剩余料过少时，频繁收斗会增大离析面。

由于铺摊厚度大，在每天正式开工前，必须先作好储料准备，杜绝停机待料现象。对出现局部离析现象，应专人找补或更换，对缺陷较严重的应予以铲除。

4.4 压实

压实是重要的关键工序，直接影响着路面的综合性能。

研究表明，采用胶轮压路机稳压2遍、双钢轮压路机振压2遍～4遍、胶轮压路机复压2遍的组合具有良好的压实效果。

在碾压过程中，应时刻观察压实度变化，防止过分碾压。

采用大吨位双钢轮压路机碾压时，不能用强振，只能用弱振。

胶轮碾压提高压实度小，但能增加密实性。

5 结语

大粒径沥青混合料具有良好的承载性能和路用性能，将其应用于路面面层形成良好的骨架结构，具有良好的高温稳定性、低温抗裂性能和水稳定性，且其沥青用量低，具有良好的经济性，可加大路面的维修周期。在我国进行推广和应用，具有良好的经济效益和社会效益，对延长路面寿命具有重要意义。

[1] 朱卫勇.大粒径透水性沥青混合料(LSPM)在养护工程中的应用[J].中国科技纵横，2015(2)：78-79.

[2] 李新阶.高速公路大粒径透水性沥青混合料基层施工技术[J].科技与生活，2011(2)：125-126.

[3] 蔡坚强.大粒径沥青混凝土处置反射裂缝作用机理分析[J].中国公路，2015(5)：166-167.

The bearing mechanism of Large-Stone Asphalt Mixture and its application on the pavement

Xie Yongfeng

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Taking the Large-Stone Asphalt Mixture (LSAM) as the research object,this paper analyzed the bearing mechanism of LSAM,from raw materials and aggregate gradation two aspects,summarized the design key points of LSAM,and put forward its technical measures,pointed out that the application of LASM could effectively improve the pavement bearing capacity,extended the pavement service life,worthy of popularization and application.

LSAM,bearing performance,pavement,raw material

2015-10-14

解永峰(1976- )，男，工程师

1009-6825(2015)36-0107-02

U214.75 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A