級(jí)配碎石基層瀝青混凝土路面動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)研究

（北京城建道橋建設(shè)集團(tuán)有限公司（重慶分公司），重慶市，401120） 夏文軍

柔性基層，如級(jí)配碎石基層，在我國(guó)仍沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用于各級(jí)公路[1]。大家比較擔(dān)心是級(jí)配碎石基層瀝青混凝土路面高穩(wěn)定性不足，容易出現(xiàn)車(chē)轍；瀝青路面容易出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂。廣泛地認(rèn)為級(jí)配碎石基層整體強(qiáng)度低，抗變形能力差，不適合于瀝青混凝土路面。由于級(jí)配碎石基層具有消除反射裂縫功能，也修筑部分試驗(yàn)路[2,3]。為了研究級(jí)配碎石基層瀝青混凝土路面高溫穩(wěn)定性，在室內(nèi)進(jìn)行小足尺車(chē)轍試驗(yàn)，以動(dòng)穩(wěn)定度分析影響級(jí)配碎石基層瀝青混凝土路面動(dòng)穩(wěn)定度的各因素，為級(jí)配碎石基層瀝青混凝土推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 原材料

所用原材料有石灰石粗集料、細(xì)集料、礦粉、瀝青、乳化瀝青均滿(mǎn)足相應(yīng)規(guī)范細(xì)則要求。

2 試件成型

為了試驗(yàn)研究級(jí)配碎石基層、稀漿封層厚度和透層油對(duì)級(jí)配碎石基層瀝青混凝土動(dòng)穩(wěn)定度的影響，選取了AC20瀝青混凝土[4,5]，ES-3型稀漿封層[5]和PC-2陽(yáng)離子乳化瀝青[5,7]。

2.1 級(jí)配碎石層

選取3種級(jí)配碎石[6]，其級(jí)配組成見(jiàn)表1。

表1 級(jí)配碎石礦料級(jí)配組成

2.2 AC-20瀝青混凝土層

在國(guó)內(nèi)典型瀝青路面結(jié)構(gòu)中，AC-20瀝青混凝土處于下面層，與半剛性基層接觸，因此在本文試驗(yàn)中，也選取AC-20瀝青混凝土與級(jí)配碎石層接觸，AC-20的級(jí)配，見(jiàn)表2。

表2 AC-20礦料級(jí)配組成

通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)，AC-20瀝青混凝土的油石比為4.3%，毛體積相對(duì)密度為2.425。

2.3 稀漿封層

在試驗(yàn)中，選取ES-3型稀漿封層，其級(jí)配見(jiàn)表3。

表3 ES-3型稀漿封層礦料級(jí)配組成

通過(guò)稀漿封層配合比設(shè)計(jì)，得到ES-3型稀漿封層的最佳油石比為7.5%，最佳含水量為12.2%。不考慮瀝青面層AC20影響，只對(duì)級(jí)配碎石層級(jí)配、稀漿封層厚度、透層油鋪撒量三個(gè)因素，每個(gè)因素取三個(gè)水平，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)表，見(jiàn)表4。

表4 車(chē)轍試驗(yàn)正交試驗(yàn)表L9（34）

按表面振動(dòng)成型級(jí)配碎石基層-透層油噴灑-稀漿封層鋪筑——瀝青混凝土AC20鋪筑流程成型車(chē)轍試樣，其尺寸為300mm×300mm×100mm，面層和基層厚度均取50mm，過(guò)程見(jiàn)圖1、圖2、圖3。

圖1 成型基層

圖2 撒布透層油

圖3 攤鋪封層

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

每一組試驗(yàn)進(jìn)行3組平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

3.1 顯著性影響分析

用方差分析法對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行方差統(tǒng)計(jì)分析，其分析結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 直剪試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析表

從表6可知，級(jí)配碎石組成級(jí)配的極差值R最大，該值為3842，這說(shuō)明級(jí)配碎石級(jí)配對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度影響最大。

進(jìn)一步對(duì)表3進(jìn)行顯著性分析，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 顯著性水平分析表

依據(jù)顯著性水平=0.05，發(fā)現(xiàn)級(jí)配碎石和封層厚度對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度有顯著性影響，透層油對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度沒(méi)有顯著性影響。

3.2 最優(yōu)方案

將因素水平作為橫坐標(biāo)，每一水平的試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為縱坐標(biāo)，得到動(dòng)穩(wěn)定度與各因素關(guān)系曲線(xiàn)，見(jiàn)圖6，圖7，圖8。

圖6 級(jí)配碎石級(jí)配與動(dòng)穩(wěn)定關(guān)系曲線(xiàn)

圖7 封層厚度與動(dòng)穩(wěn)定度關(guān)系曲線(xiàn)

圖8 透層油量與動(dòng)穩(wěn)定度關(guān)系曲線(xiàn)

從圖6～8可以看出，當(dāng)基層取B級(jí)配，稀漿封層厚度8mm，透層油量0.108Kg時(shí)，其動(dòng)穩(wěn)定度值為最大。

從圖6可知，級(jí)配碎石B級(jí)配的平均動(dòng)穩(wěn)定度值為3 148次/mm，超過(guò)A級(jí)配68%，超過(guò)C級(jí)配16%，因此級(jí)配碎石基層組成級(jí)配對(duì)柔性基層瀝青路面的高溫穩(wěn)定性影響極大。

從圖7可知，隨著稀漿封層厚度的增加，動(dòng)穩(wěn)定度逐漸增大，但其變化幅度相較于級(jí)配碎石基層的級(jí)配組成稍小。稀漿封層的厚度有利于柔性基層（級(jí)配碎石基層）瀝青混凝土路面抗車(chē)轍變形，因此還需要進(jìn)一步研究類(lèi)似于級(jí)配碎石基層的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)中的稀漿封層厚度，擺脫其厚度受規(guī)范制定的范圍限制。

從圖8得知，透層油量對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度的影響不明顯，其動(dòng)穩(wěn)定度隨透層油量的關(guān)系曲線(xiàn)幾乎在一條水平直線(xiàn)上。因此，從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，透層油量宜少不宜多，只需滿(mǎn)足相應(yīng)規(guī)范規(guī)定的下限值以及最小滲透深度即可。

4 結(jié)論

通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)級(jí)配碎石礦料級(jí)配組成對(duì)級(jí)配碎石基層瀝青混凝土的動(dòng)穩(wěn)定度影響最大；稀漿封層厚度對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度影響其次；透層油對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度幾乎沒(méi)有影響。因此，級(jí)配碎石基層瀝青混凝土抗變形的關(guān)鍵是級(jí)配碎石礦料級(jí)配組成。

[1]張麗華，陳開(kāi)良.半剛性路面病害及防治措施[J].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2006，(93):48～50.

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[5]JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京,人民交通出版社,2004.

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[7]徐磊.基于高滲透乳化瀝青的層間粘結(jié)研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)建筑大學(xué)，2011.