沥青砼矿料级配设计理论浅析

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1、沥青砼矿料级配设计理论浅析一、前言近年来，随着我国国民经济的高速发展，我国交通运输业特别是公路运输业显现出突飞猛进的态势，载至到2000年底，我国高速公路的通车里程已达16000KM，总里程位居世界第三位。公路运输呈现车流量大（3000辆/昼夜以上）和轴载重（大型货运车辆自重加运输货物有的每辆达60t以上，汽车轮胎的气压已增大到1.0Mpa以上）的情况，传统的沥青砼混合料矿料级配（规范中的ACI型和ACII型及抗滑表层）及沥青砼配合比设计方法已不能满足现行公路交通运输的需要，所以现在国内出现了多碎石沥青砼(SAC)、SMA、Superpave等路面结构，沥青材料也出现了如S

2、BR、SBS、EVA、PE等用不同改性剂加入沥青中对沥青进行改性的各种改性沥青，而且路面基层也从传统的石灰土、石灰碎石土、石灰工业废渣土改进成二灰碎石基层、水泥稳定碎石基层。但至今还是没有彻底解决路面拥包、泛油、车辙、渗水、松散等问题，有些高等级公路通车还不到两年就出现早期损坏现象，如国道104线静海段路面拥包、变形，石太高速公路路面车辙、变形现象，石安线的路面透水损坏，京沪高速江苏锡澄段的路面唧浆网裂等。二、黄高速公路辛沧段沥青砼矿料级配组成石黄高速公路辛沧段沥青砼路面采用三层式沥青砼结构，各层的矿料组成符合表-1所列级配范围。4cm沥青砼表面层（粗集料采用安山岩）采用修

3、正后的多碎石SAC-16型级配，5cm中面层采用修正后的AC-20Ⅰ型级配，6cm下面层采用修正后的AC-25Ⅰ型级配。沥青砼矿料级配范围（方孔筛）表一1筛孔尺寸31.526.5191613．29．54．752．361．180．60．30．150．075混合料类型AC—25调中值各筛孔通量10095~10079~9368~8257~7146~6033~4729~3920~3014~249~177~134~810097．58675645340342519131062．511．5111111136966346AC—20调中值各筛孔通量 10095~10077~8862~7649

4、~6335~4930~4023~3316~2610~206~146~8 10097.582.569564235282115107 2.51513.513147776537SAC—16调中值各筛孔通量  10095~10075~9058~7039~5128~3721~2915~2311~179~137~9  10097.582.5644532.5251914118  2.51518.51911.57.565338三、沥青砼配合比设计理论浅析沥青砼混合料在路面结构中产生破坏的情况，主要是发生在高温时由于抗剪强度不足或塑性变形过剩而产生推移、车辙、泛油等现象，低温时抗拉强度不足或

5、变形能力较差而产生裂缝现象，以及沥青混合料配合比选用不当，空隙率过大而产生的路面结构渗水，在大量快速行车的作用下，反复作用的动水压力（孔隙水压力）使沥青从碎石表面剥落下来，造成沥青砼路面坑洞、网裂、唧浆等破坏现象。为了防止沥青砼路面产生高温剪切破坏，我国柔性路面设计方法中，对沥青路面抗剪强度验算要求在沥青砼路面面层破裂面上可能产生的剪应力τα应不大于沥青混合料的许用剪应力τR即τα≤τR。而沥青混合料的许用剪应力τR取决于沥青混合料的抗剪强度τ，沥青混合料的抗剪强度τ可通过三轴试验方法应用莫尔—库仑包络线按下式求得：τ=C+σtgφ=f(C.σ.φ)式中：τ—沥青混合料的抗

6、剪强度（Mpa）σ—正应力（Mpa）C—沥青混合料的粘结力（Mpa）φ—沥青混合料的内摩擦角（rad）从式中可知沥青混合料的抗剪强度和沥青混合料的粘结力及内摩擦角有关，和施工过程的碾压力（压实度）有关。所以沥青的品种（包括改性沥青）和矿料之间油膜厚度（沥青用量）的研究是解决如何提高沥青砼粘结力C及高温稳定性的问题，沥青砼矿料级配及密度的研究是解决如何提高沥青砼内摩察角φ和抗渗水性问题，沥青砼中掺加纤维类的研究是解决如何提高低温抗拉强度的问题。沥青混合料是一种复合材料，它是由沥青、粗集料、细集料和矿粉以及外加剂所组成，由于组成材料质量的差异和数量的多寡，可形成不同的组成结构，

7、并表现为不同的力学性能。一）沥青砼矿料级配种类1． 沥青砼种类及优缺点（1）      悬浮—密实结构：当采用连续型密级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料时，按粒子干涉理论，为避免次级集料对前级集料密排的干涉，前级集料之间必须留出比次级集料稍大的空隙供次级集料排布。按此组成的沥青混合料虽然可以获得很大的密实度，但是各级集料均被次级集料所隔开，不能直接靠拢而形成骨架，有如悬浮于次级集料及沥青胶浆之间。这种结构的沥青混合料就是我国规范中的ACⅠ型结构，它具有良好的抗渗性能，但内摩擦角φ较低，其热稳定性（即抗车辙能力和抗