大粒径沥青砼研究报告

1、XX国道XX段路面大中修工程大粒径沥青砼上面层研究报告第一章 概况1.1 引言随着我国在公路建设领域的持续大量投资，我国公路建设得到了飞速的发展，特别是沥青路面的修筑，以其施工简便，施工工期短等的优势成为近十年来新修高等级公路的重点。但是随着经济的快速发展，公路运输车辆向着大吨位、大流量趋势发展，原有沥青路面出现不同程度的车辙、裂缝等病害，因此提高路面使用性能，已经成为一个具有重要现实意义的课题。1.2 概述大粒径沥青混合料（Large Stone Asphalt Mixes,简称LSAM）是一种嵌挤骨架空隙型结构形式的沥青砼，通过沥青混合料配合比优化和调整沥青路面结构形式，提高粗集料用量，使

2、之增大抗滑构造深度。大粒径沥青混合料强度机理通常可概括为：摩擦力和嵌挤力大、骨架稳定性高、强度衰减慢：不同集料的公称最大尺寸会显著影响沥青混合料的性能，使用较大公称尺寸的集料，在减少沥青用量的同时，能够提高沥青混合料的稳定性和抗滑性能。大粒径沥青混合料设计时，要求粗集料通过良好的石石接触形成空间嵌挤骨架以承受荷载作用。故该混合料具有良好的摩擦力和嵌挤力。除了粗集料形成骨架使得混合料具有良好的摩擦力和嵌挤力外，大粒径沥青混合料承载能力高的另一个重要原因是在同等的路面厚度或轮载作用范围内，由于大粒径沥青混合料比普通的沥青混合料粒径大，一方面容易产生错动、滑动的细集料接触面数量减少，另一方面，更重要

3、的是粗集料比细集料的承载能力大，这不仅增大了整体骨架的承载力，而且粗集料传力方向明确并更容易传力至基层，根据竖向力的平衡方程，相当于减少了路面受力区域内垂直方向的压力，从而减少了斜截面的剪切应力，提高了抗剪强度。这也是大粒径沥青混合料与普通沥青混合料承载机理的主要区别之一。因为骨架密实型大粒径沥青混合料的强度主要是由内摩擦力和粘聚力形成，内摩擦力的大小取决于摩擦角的大小，由于其对温度敏感性较小，因而内摩擦力的变化也很小；粘聚力取决于沥青的数量、胶浆的数量和质量，并随时间的延长而衰减。大粒径沥青混合料总的沥青用量较少，粘聚力强度的衰减不明显。因而大粒径沥青混合料与目前常用的沥青混合料相比，在自然

4、或恶劣气候条件下混合料强度衰减慢，这对延长路面使用寿命是十分有利的。1.3 运用在今年XX国道XX段路面大中修工程中，我们选择车流量密集、重载车辆多，且病害严重的K1389+850K1390+000左幅路段150米做为大粒径沥青砼上面层的试验段，在对老路面面层进行病害处理后，铺筑5cm大粒径沥青砼上面层，检测沥青混凝土路面的抗车辙性、抗滑性、耐久性等，为今后大粒径沥青砼上面层的推广与运用提供有意的借鉴和参考。第二章 大粒径沥青砼配合比设计2.1配合比设计LSAM沥青混合料与其他类型混合料配合比设计基本相同，与现行技术规范采用马歇尔试验方法进行配合比设计相适应。大粒径沥青混合料配合比设计流程图如

5、下：原材料的选择沥青的选择集料的选择原材料的试验粗、细集料和矿粉沥青混合料确定试验温度在规定的矿料级配范围内，初步选择13组混合料级配对选择的设计级配，初选5组沥青含量，拌和混合料，分别制作马歇尔试件采用真空法确定最大理论相对密度测试试件的毛体积密度计算VV、VMA、VFA等体积指标进行马歇尔试验，与马歇尔设计标准比较不合格不合格合格按规定进行各种配合比设计检验，确认配合比设计是否合理合格完成配合比设计，提交材料品种、矿料级配、标准配合比、最佳沥青用量等2.2原材料原材料是影响沥青混凝土质量的根本所在，严格把好进场材料关对沥青混凝土生产质量将产生至关重要的影响。本试验段使用的原材料按现行技术规

6、范要求进行常规检测数据如下：样品名称碎石1碎石2碎石3石屑矿粉样品规格10-20mm5-10mm3-5mm0-3mm0.075mm样品产地XXXXXXXXXX样品状态描述洁净干燥洁净干燥洁净干燥洁净干燥洁净无结团水洗法<0.075mm颗粒含量（%）0.10.30.28.487.0吸水率（%）0.610.610.63/表观相对密度（g/cm3）2.6982.6982.6982.7182.723针片状颗粒含量11.411.211.5/水煮法沥青与粗集料的粘附性555/我们选用SBS改性沥青其技术要求及适用范围符合公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）的相关规定，SBS改性沥青针入

7、度（25,100g,5s）为58，软化点（R&B）为70.5，粘度29cm，密度（15）为1.037 g/cm3。原材料的各项技术指标符合沥青路面施工技术规范的要求，具体见表：表一：沥青混合料用粗集料质量要求指标单位高速及一级公路实测值试验方法JTG E42-2005表面层其他层石料压碎值，%262819.6T 0316洛杉矶磨耗损失，%283022.3T 0317表观相对密度，2.602.502.697T 0304吸水率，%2.00.62T 0304针片状颗粒含量（混合料），其中粒径大于9.5mm，其中粒径小于9.5mm，%15121818152011.3T 0304水洗法0.075

8、mm颗粒含量，%110.3T 0310软石含量，%351T 0320磨光值PSV，PSV4243.6T 0321与沥青粘附性，级545T 0616表二：沥青混合料用细集料质量要求项目单位高速公路、一级公路实测值试验方法表观相对密度，%2.502.717T 0328含泥量（小于0.075mm），%3T 0333砂当量，%6083T 0334亚甲蓝值，g/kg25T 0336菱角性（流动时间），S30T 0335表三：沥青混合料用机制砂或石屑规格规格公称粒径（mm）水洗法通过各筛孔的质量百分率（%）9.54.752.361.180.60.30.150.075S150-510090-10060-90

9、40-7520-557-402-200-10S160-310080-10050-8025-608-450-250-15表四：沥青混合料用矿粉质量要求项目单位高速公路、一级公路其他公路实测实验方法表观密度t/m32.52.452.72T 0352含水量%110T0103烘干法粒度范围0.6mm0.15mm0.075mm%10090-10075-10010090-10070-10010085.680.6T0351外观无团粒结块无亲水系数10.52T0353塑性指数4T0354加热安定性实测记录颜色无变化T0355（1）矿料级配确定：根据原材料筛分确定各档集料掺配比例，碎石1：碎石2：碎石3：石屑：

10、矿粉=37：25：15：20：3；（2）沥青用量确定：根据相关要求我们按3.3%、3.8%、4.3%、4.8%、5.3%五种不同沥青用量配制沥青混合料，进行性能试验，五种不同沥青用量技术性质如下：试验编号沥青用量（%）毛体积密度（g/cm3）空隙率VV(%)矿料间隙率VMA（%）有效沥青饱和度VMA(%)稳定度MS(KN)流值FL(mm)2009-JT52A3-01483.32.3806.013.655.77.461.42009-JT52A3-01493.82.3885.113.963.48.722.12009-JT52A3-01504.32.3904.314.269.410.082.7200

11、9-JT52A3-01514.82.3883.614.869.88.743.12009-JT52A3-01525.32.3872.915.275.27.833.4技术标准3613.565758.01.54.0经过比对、优化确定最佳沥青油石比4.3%，最佳油石比为4.5%；注：LSAM沥青混合料室内试验的试件制备，其中各制备试件环节温度控制如下： 矿料加热温度 180 沥青加热温度 165 沥青混合料拌和温度 170 拌合好沥青混合料温度 150170 试件击实温度 140 （3）最佳沥青油石比试件检验：根据所确定的最佳沥青油石比制备2组试件，进行浸水马歇尔残留稳定度试验检测，测得最佳沥青油石马

12、歇尔密度及确认水稳定性检验结果合格，得出此目标配合比设计成功。第三章 大粒径LSAM沥青混合料的铺筑3.1 大粒径沥青混合料施工工艺1、施工工艺流程图大粒径沥青混合料施工流程图如图所示：路面损坏状况调查评定符合应用要求路面病害处理混合料开始摊铺静压1遍钢轮压路机（初压）压实振动压实2遍胶轮碾压4遍钢轮压路机+胶轮压路机（复压）静置养生下一道工序静压1遍钢轮压路机（终压）2、拌和拌和楼采用德国安曼2000型，拌和楼运转正常，在控制好各种材料用量准确的情况下，由工地试验室人员监控LSAM沥青混合料的拌和质量，并控制拌和时间不少于55s，其中干拌至少20s，湿拌35s。沥青加热温度控制在155165

13、，矿料（不含矿粉）加热温度应控制在165200，混合料出厂温度控制在155175，但不高于195。拌和后，拌和站用红外线测温仪测温度。3、运输拌和好的混合料，装车后进行运料车的行车时间控制，并及时运往摊铺作业面。在运输中，不论天气如何，都加盖保温蓬布，以保证到场混合料温度。运输到场后，先量测温度，混合料运输到现场温度不低于145，对低于要求的予以废弃，并查找原因，分析是运输延误时间导致的降温，还是拌和站拌和原因，本次试验路段混合料生产并无此类现象发生。4、摊铺摊铺前先检查施工准备情况，检查粘层油的洒布质量和压路机的准备情况等。摊铺采用一台德国产摊铺机一次摊铺，为保证路面平整度，采用丹麦红外线浮

14、动基准梁进行找平。根据以往生产经验及实验室标准密度等，本次LSAM沥青混合料松铺系数暂定在1. 28，根据现场摊铺碾压情况现场及时进行调整优化；对于人工摊铺的边角，松铺系数较机械摊铺大，控制在1.35。为了保证烫平板的初压效果，我们提前半小时开始预热烫平板，采用间隙预热以保证预热的均匀性。在摊铺时摊铺机烫平板加振，使摊铺后混合料达到初步压实，以减少压路机碾压遍数，缩短碾压时间，保证碾压温度。摊铺过程中保证摊铺机前至少有料车等候。在摊铺过程中，边摊铺，边卸料，卸完料后，运输车即离去，另一辆车再将料倒向摊铺机，并控制摊铺温度不低于135。同时，保证摊铺机在摊铺过程中匀速前进，不中途随意变速或停顿，

15、根据拌和楼的生产能力，控制摊铺机行走速度在3m/min以内。在摊铺后，及时检测松铺厚度，若不合要求，及时调整。在接头处我们都进行了人工整平，确保平整度。5、碾压碾压时严格按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行，压路机紧跟在摊铺机后面碾压，在终压温度前消除全部轮迹，达到要求的压实度后立即停止压路机作业，以免过压。碾压分为初压、复压、终压三个阶段。根据施工要求及设备情况，采用以下碾压组合方式：初压：采用13T宝马双钢轮压路机静压1遍，速度控制在1.5km/h2km/h，压路机紧跟着摊铺机进行碾压，初压开始温度不低于130。复压：采用13T宝马双钢轮压路机振动碾压2遍，再用30T胶轮压路机复压4遍

16、。复压时压路机速度控制在4km/h5 km/h，复压开始温度不低于110。终压：采用10T戴那派克双钢轮压路机静压12遍，以消除轮迹，速度控制在2km/h3km/h，终压开始温度不低于90。为保证达到压实度要求，我们配备了足够数量的压路机参与施工。严格控制碾压效果，碾压过程中严禁过压，严禁大幅度压碎石料。为使压路机碾压时不粘轮，对于钢轮压路机，我们利用压路机洒水装置向碾压轮间歇喷水；对于胶轮压路机，我们向胶轮涂油水混合液。3.2 LSAM混合料摊铺中出现的问题及控制方法1、离析沥青混凝土路面施工中主要有2种离析即：骨料离析和温度离析，其他可能引起离析的因素包括：随机离析、纵向离析( 亦称边沿离

17、析) 和运输离析等等，沥青路面离析是影响路面路面质量的关键因素。 LSAM大粒径沥青混合料因为集料粒径较大和粗集料含量较多，更易发生离析现象。我们为减少离析，除在堆料上料和运输等环节严格控制外，在本次LSAM大粒径沥青混合料施工中采取以下措施，减少混合料离析: 首先从混合料本身来解决，尽量减少混合料粒径大小悬差，并控制沥青用量，生产中沥青用量偏高于设计用量，减少骨料离析发生；从储料仓向卡车卸料时至少分5次(前、尾、中、前中、后中) ,且尽量将混合料前后料堆靠近卡车的前部和尾部,减少随机离析；尽量缩短运输时间，在匀速过程中做好保温措施，减少因温度而产生的离析；严格控制摊铺速度，保持摊铺机料斗至少

18、半满且保证螺旋送料器两侧料高不低于送料器高度的2/ 3 ，避免在全宽断面上产生离析；2、集料破碎集料破碎是沥青混合料生产过程中常常遇到的问题,当压实厚度和集料最大粒径的比值在2. 5倍以下时，集料容易破碎。为了减少LSAM大粒径沥青混合料压实后破碎，我们除保证集料的质量和硬度外,还特别注意了对混合料的压实方法和碾压温度控制，避免超压现象的发生，最大限度地减少集料破碎现象。第四章 试验检测4.1 施工质量管理与检查1、原材料的质量管理与检查沥青混合料生产过程中，严格按照表5规定的检查项目与频度，对LSAM大粒径沥青混合料原材料进行抽样试验，其质量均符合规定的技术要求。表5 施工过程中材料质量检查

19、的项目与频度材料检查项目检查频度试验规程规定的平行试验次数或一次试验的试样数高速公路、一级公路其他等级公路粗集料外观(石料品种、含泥量等)针片状颗粒含量颗粒组成(筛分)压碎值磨光值洛杉矶磨耗值含水量随时随时随时必要时必要时必要时必要时随时随时必要时必要时必要时必要时必要时2322422细集料颗粒组成(筛分)砂当量含水量松方单位重随时必要时必要时必要时必要时必要时必要时必要时2222矿粉外观<0.075mm含量含水量随时必要时必要时随时必要时必要时22石油沥青针入度软化点延度含蜡量每23天1次每23天1次每23天1次必要时每周l次每周l次每周l次必要时323232、沥青混合料的质量检查LS

20、AM大粒径沥青混合料生产过程中，均按下列步骤对沥青混合料进行质量控制，并按表6规定的项目和频度检查沥青混合料产品的质量。表6 沥青混合料的频度和质量要求项 目检查频度及单点检验评价方法质量要求或允许偏差试验方法高速公路、一级公路其他等级公路混合料外观随时观察集料粗细、均匀性、离析、油石比、色泽、冒烟、有无花白料、油团等各种现象目测拌和温度沥青、集料的加热温度逐盘检测评定符合本总结规定传感器自动检测、显示并打印混合料出厂温度逐车检测评定符合本总结规定传感器自动检测、显示并打印，出厂时逐车按T 0981人工检测逐盘测量记录，每天取平均值评定符合本总结规定传感器自动检测、显示并打印矿料级配(筛孔)0

21、.075mm逐盘在线检测±2计算机采集数据计算£2.36mm±5³4.75mm±60.075mm逐盘检查，每天汇总l次取平均值评定±1公路沥青路面施工技术规范附录G总量检验£2.36mm±2³4.75mm±20.075mm每台拌和机每天l2次，以2个试样的平均值评定±2±2T 0725抽提筛分与标准级配比较的差£2.36mm±5±6³4.75mm±6(±7沥青用量(油石比)逐盘在线监测±0.3计算机采集数据

22、计算逐盘检查，每天汇总l次取平均值评定±0.1公路沥青路面施工技术规范附录F总量检验每台拌和机每天l2次，以2个试样的平均值评定±0.3±0.4抽提T 0722、T0721马歇尔试验：空隙率、稳定度、流值每台拌和机每天l2次，以46个试件的平均值评定符合设计要求T 0702、T 07093、沥青层的质量管理与检查LSAM大粒径沥青混合料在碾压过程中随时对施工质量进行检查，质量检查的内容、频度、允许偏差均符合表7的规定。表7 大粒径沥青混合料路面施工过程中工程质量的控制标淮项 目检查频度及单点检验评价方法质量要求或允许偏差试验方法高速公路、一级公路其他等级公路外观随

23、时表面平整密实，不得有明显轮迹、裂缝、推挤、油盯、油包等缺陷，且无明显离析目测接缝随时紧密平整、顺直、无跳车，目测逐条缝检测评定3mm5mmT 0931施工温度摊铺温度逐车检测评定符合本总结规定T 0981碾压温度随时符合本总结规定插入式温度计实测厚度总厚度每2000m2一点单点评定设计值的-5设计值的-8T 0912上面层每2000m2一点单点评定设计值的-10设计值的-10压实度每2000m2检查1组逐个试件评定并计算平均值实验室标准密度的97最大理论密度的93试验段密度的99T 0924、T 0922平整度(最大间隙) 上面层随时，接缝处单杆评定3mm5mmT 0931平整度(标准差) 上面层连续测定1.2mm2.5mmT 0932宽度有侧石检测每个断面±20mm±20mmT 0911无侧石检测每个断面不小于设计宽度不小于设计宽度纵断面高程检测每