石屑、粉煤灰在瀝青混凝土路面中的應(yīng)用技術(shù)研究

□夏小川（信陽市水利勘測設(shè)計(jì)院）

□李 鵬（江淮水利水電工程建設(shè)監(jiān)理站）

石屑、粉煤灰在瀝青混凝土路面中的應(yīng)用技術(shù)研究

□夏小川（信陽市水利勘測設(shè)計(jì)院）

□李 鵬（江淮水利水電工程建設(shè)監(jiān)理站）

本文以選擇使用石屑代替天然砂和用粉煤灰代替部分礦粉的瀝青混凝土路面全部施工過程作為研究對象，經(jīng)過整理分析從而得出瀝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礦粉后，顯著提高了瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性、抗車轍能力，增加了瀝青混凝土路面使用過程中的耐久性和安全性，節(jié)約了資金，提高了資源利用率，同時(shí)為今后修訂《瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》提供一定的參考價(jià)值。

石屑；粉煤灰；瀝青混凝土

一、引言

石屑、粉煤灰在瀝青混凝土中的應(yīng)用，國內(nèi)外從20世紀(jì)到現(xiàn)在一直有專家學(xué)者研究，大部分都集中在試驗(yàn)方法上，而大面積的應(yīng)用和應(yīng)用后的評價(jià)資料均較少。歐洲和日本等先進(jìn)發(fā)達(dá)國家對在瀝青混凝土組成材料中運(yùn)用石屑代替天然砂的研究和應(yīng)用很少，但粉煤灰代替礦粉的應(yīng)用，得到其政府的大力支持。在我國，石屑在高等級(jí)瀝青路面中雖有運(yùn)用，但應(yīng)用較少，在國家技術(shù)規(guī)范和正式學(xué)術(shù)專著中均提到，但都不做為首選運(yùn)用。

目前，在大力發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，開采煤炭產(chǎn)生的煤矸石，發(fā)展電力產(chǎn)生的粉煤灰，發(fā)展建材業(yè)產(chǎn)生的石屑等工業(yè)廢料及下腳料堆積如山，嚴(yán)重地影響了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，污染了環(huán)境。為了促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境，變廢為寶，結(jié)合煤炭、電力、建材等生產(chǎn)企業(yè)每年有大量的工業(yè)廢渣粉煤灰和下腳料石屑的產(chǎn)出，又適逢干線公路大建設(shè)的實(shí)際情況，為石屑、粉煤灰在瀝青混凝土路面中應(yīng)用技術(shù)研究提供了實(shí)體工程應(yīng)用的條件和環(huán)境。

二、公路瀝青混凝土路面材料使用中存在的問題

目前，我國各級(jí)公路發(fā)展迅速，瀝青混凝土路面已逐漸代替水泥混凝土路面成為高等級(jí)公路路面的首選，得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，經(jīng)過工程實(shí)踐和研究工作，取得了大量成果，然而，在公路瀝青混凝土路面材料使用方面仍然存在著下面的問題：

（一）原材料質(zhì)量低劣。碎石生產(chǎn)的廠家大部分規(guī)模小、生產(chǎn)工藝落后。小廠碎石扁平狀顆粒含量、壓碎值等指標(biāo)不符合公路瀝青路面技術(shù)要求；雖石屑產(chǎn)量猛增，但其含泥量、扁平狀顆粒含量超標(biāo)較多。碎石生產(chǎn)企業(yè)急須技術(shù)革新。

（二）施工技術(shù)人員觀念陳舊，墨守成規(guī)。對瀝青混合料中必須使用天然砂的思想根深蒂固，而對使用石屑、粉煤灰等代替天然砂和礦粉的研究和應(yīng)用少有突破和嘗試。

（三）瀝青混合料水穩(wěn)定性差，在以往的施工中往往在瀝青混合料中摻加石灰、水泥等材料作為抗剝落劑，增加了工程費(fèi)用。

在目前大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)的新形勢下，研究石屑、粉煤灰在瀝青混合料中的應(yīng)用顯得尤為必要。

三、石屑、粉煤灰在瀝青混凝土路面中應(yīng)用效果評價(jià)

選擇G107線鶴壁段及鶴壁市境內(nèi)大海線施工過程作為研究對象。對于G107線鶴壁段，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為半剛性基礎(chǔ)，瀝青混凝土面層，其結(jié)構(gòu)為路面厚度9cm，下面層為AC-25I厚度5cm,上面層為AC-16I厚度4cm。該項(xiàng)目總造價(jià)約2億元，其中瀝青路面投資約2500萬，使用石屑代替天然砂和用粉煤灰代替部分礦粉后，共節(jié)約資金約68萬元，占原材料費(fèi)用的15%，顯著增加了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（一）G107線鶴壁段瀝青混凝土路面施工配合比如表1。

（二）G107線鶴壁段瀝青拌合料穩(wěn)定度、流值、飽和度、油石比如表2。

（三）G107線鶴壁段瀝青混凝土路面壓實(shí)度、厚度如表3。

（四）G107線鶴壁段瀝青混凝土路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度等與交通量的關(guān)系如表4。

表1 G 107線鶴壁段抽提和篩分結(jié)果表

表2 G 107線鶴壁段穩(wěn)定度、流值、飽和度、油石比表

（五）G107線鶴壁段瀝青混凝土路面施工質(zhì)量及應(yīng)用效果評價(jià)

經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn)，隨著累計(jì)混合車流量的增加，當(dāng)累計(jì)混合車流量達(dá)到100萬輛次時(shí)，路面壓實(shí)度達(dá)到或超過100%，瀝青路面已完全壓密。瀝青混凝土孔隙率為0，瀝青路面滲水系數(shù)為0，瀝青路面無裂縫和其它損壞時(shí)已不滲水。

G107線鶴壁段采用AC-16I上面層，石屑用量分別為100%，雖然G107線鶴壁段累計(jì)混合車流量較大，經(jīng)過多年行車考驗(yàn)，G107線鶴壁段的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、車轍深度及室內(nèi)動(dòng)穩(wěn)定度均明顯優(yōu)于大白線中北段（石屑用量為75%）及永定線南北段（石屑用量為0）。實(shí)踐證明了在瀝青混凝土混合料中用石屑代替天然砂是完全可行的，全部代替優(yōu)于部分代替。

（六）大海線瀝青混凝土路面施工質(zhì)量及應(yīng)用效果評價(jià)

大海線東西段累計(jì)混合車流量為1105.74萬輛，累計(jì)混合車流量較大，試驗(yàn)路段中摻入了高鈣粉煤灰替代了50%～100%礦粉，長期通車后檢測表明，大海線東西段瀝青混凝土摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、車轍深度及室內(nèi)動(dòng)穩(wěn)定度均明顯優(yōu)于浚內(nèi)線（沒有摻入粉煤灰）。實(shí)踐證明在瀝青混凝土混合料中加入高鈣粉煤灰替代了50%～100%礦粉是完全可行的。

表3 G 107線鶴壁段路面完工厚度、壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)表

表4 G 107線鶴壁段瀝青混凝土路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度等與交通量關(guān)系表

四、結(jié)論

瀝青混凝土拌合料中用石屑100%代替砂子是很好的辦法，用石屑完全代替砂子，穩(wěn)定度提高3.97%～18.36%,流值降低1.68%～15.98%，動(dòng)穩(wěn)定度提高46.39%～47.73%，顯著提高了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、抗車轍能力。為改善瀝青混合料的工作性，在實(shí)踐中瀝青混合料天然砂的用量應(yīng)控制在15%以下為宜。

瀝青混凝土拌合料中可以用高鈣粉煤灰代替50%～100%的礦粉。高鈣粉煤灰代替等量礦粉后，瀝青混合料穩(wěn)定度提高27.4%～29.1%，流值下降18.3%～20.2%，抗車轍能力增強(qiáng)12.4%。全部礦粉改成高鈣粉煤灰后各項(xiàng)指標(biāo)提高更多,穩(wěn)定度提高46.4～52.5%，流值下降28.0%～30.4%，抗車轍能力增強(qiáng)20.8%，顯著提高了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、抗車轍能力，增加瀝青路面的耐久性。

2011-08-19