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大粒径透水性沥青混合料(LSPM-30)柔性基层

大粒径透水性沥青混合料(LSPM-30)柔性基层摘要:随着城市交通量的不断增加,沥青路面的早期破坏也越来越严重,为解决路面的抗车辙能力和排水功能,这里简单介绍大粒径透水性沥青混合料在这些方面的优势,通过设计LSPM-30配合比,逐步认识其特点及优点,并将在未来的城市道路中加以应用。

关键词:大粒径沥青混合料基层
目前济南市改建、新建城市道路基层主要结构形式是以石灰稳定类和水泥稳定类为主的半刚性基层,其整体强度高、板体性好,使沥青路面具有较高的承载能力,而且材料容易获得,技术成熟,经济性好,对提高道路的整体水平起到重要作用。

但经过一段时间的使用后,会出现不同程度的损害,必须进行改造,以恢复路面的使用功能,可也不能避免反射裂缝及无法排水的缺陷,使铺筑的路面重新面临早期损害的可能。

由于半刚性基层的收缩裂缝及引起的反射裂缝难以避免,材料的致密性无法排出沥青层和反射裂缝中深入的水分,水分的积存造成基层表面的冲刷、唧浆及沥青混合料的水损害。

经过大量研究证明,采用大粒径透水性沥青混合料能够有效地防止发射裂缝的发生,并且能够排出路面结构内部的水分。

另外大粒径透水性沥青混合料具有较高的模量和抵抗变形的能力,可以直接用于旧路补强或新建路的结构层中,缩短道路的封闭交通时间,且很好地解决城市公交车道的车辙问题。

大粒径透水性沥青混合料对于我们而言是个全新的路面材料,从设计理念、级配组成、质量标准到人员水平、设备都有别于普通沥青混合料,为此我们专门邀请了一些专家为我们做技术指导,并搜集了相关资料,认真仔细地研究学习,并通过实验室试验数据分析总结,略有所悟。

1 前期工作
结合城市道路急需解决的路面问题,通过学习山东省交通厅公路局发布的《大粒径透水性沥青混合料(LSPM)柔性基层设计与施工指南》,我们确定了以下几个设计目标:(1)能抵抗较大的塑性和剪切变形,承受重载交通的作用,具有较好的抗车辙能力,提高沥青路面的高温稳定性(2)有良好的排水功能,及时排出结构内部的水分(3)有较大的粒径和较大的空隙,有效地减少反射裂缝(4)提高工程施工速度,减少设备投入,降低工程造价(5)选择LSPM-30为研究对象,可以更好的利用当地原材料进行生产。

2 材料设计
2.1 材料要求
为消除材料脏、粉尘多、针片状颗粒含量高、级配不规格、材料混掺等现象,我们在料场自建石料粉碎机将不同料场的材料重新加工分类储存,避免了因为质量、规格参差不齐,导致生产的混合料外观质量变化大,严重的会产生离析等情况,使实际级配与配比设计相符。

2.1.1 粗集料
LSPM-30为单一粒径骨架嵌挤型混合料,9.5mm以上粗集料比例在70%左右,粗集料在LSPM中起到骨架作用,其质量和物理性能将影响到混合料的使用性能,因此所用粗集料必须是坚硬的岩石,具有良好的颗粒性状,针片状含量不超过15%,压碎值不大于20%,与沥青粘附性不低于5级,必要时采取抗剥落措施,以保证混合料达到水稳定性指标要求,其余指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对热拌沥青混合料集料的要求。

2.1.2 细集料
LSPM-30采用反击式破碎机生产的石屑作为细集料,经过筛选小于2.36mm的部分棱角性为45%,砂当量值70%,满足了技术要求的棱角性必须大于42%、砂当量值不小于65%的要求。

2.1.3 填充料
LSPM-30为透水性沥青混合料,经历水的浸泡和冲刷频率高,为了提高混合料的抗水损害能力,填充料采用干燥的生石灰粉,根据当地情况试验满足Ⅲ级要求。

检验项目技术要求检测结果针入度(25℃,100g,5s),0.1㎜35-6552软化点(环球法),℃≥7084闪点(COC),℃≥245310动力粘度(60℃),Pa·s≥500830密度(15℃),g/㎝3实测记录1.03溶解度(三氯乙烯),%≥99.099.8旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)后残留物质量损失,%≤1.00.02残留针入度比,%≥70782.2 级配设计(1)按照《大粒径透水性沥青混合料(LSPM)柔性基层设计与施工指南》中推荐的LSPM-30级配范围及设计方法,根据上面所得到的各集料密度参数进行集料比例和混合料合成级配的试配,由设
计结果对设计参数进行调整并最终确定。

(2)确定级配后进行混合料成型试验,以确定最佳沥青用量。

根据指南及LSPM设计的经验,选定三个沥青含量:2.5%、3.0%、3.5%。

混合料成型方法采用大型马歇尔击实仪,成型试件的密度测定用计算法,采用各集料的有效密度计算最大理论密度,从而得到混合料的空隙率。

沥青膜厚度的计算根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的公式进行。

项目单位测试与计算结果沥青含量%2.53.03.5计算密度g/cm32.1682.1852.207理论最大相对密度g/cm32.6282.6072.586计算
空隙率%17.516.214.7沥青膜厚度μm11.313.515.8(3)通过析漏与飞散试验综合考虑确定最佳沥青含量,试验步骤根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)进行,具体数据如下:析漏与飞散试验结果表7
沥青含量(%)2.53.03.5析漏(%)0.030.060.24飞散损失(%)18.517.516.0(4)LSPM-30最佳沥青用量由空隙率、沥青膜厚度、析漏与飞散试验来确定,将试验数据与沥青含量绘制图表中,根据符合空隙率要求的沥青含量范围,满足沥青膜厚度以及析漏飞散试验的沥青用量,综合考虑设计空隙率及经济情况,可确定最佳沥青用量是3.3%。

3 结语
(1)受设备及人员技术的限制,为保证试验数据的准确可靠,在设计LSPM-30配合比时,有些试验我们进行了委托。

(2)对于LSPM-30沥青混合料我们还只是处于实验室设计阶段,尚未在城市道路中开始应用,其效果有待于实铺后试验测定。

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