关于对高等级公路沥青路面级配碎石基层的研究_沥青路面下垫层级配碎石配合比规范

　　【摘要】目前我国高速公路路面结构过分单一，级配碎石都很少应用于公路建设，主要原因是原材料加工困难，级配碎石对材料的要求高，工艺上很难保证，限制了沥青路面级配碎石基层材料在我国的使用。随着我国公路建设的发展，材料加工和施工工艺普遍提高，采用级配碎石基层沥青路面结构的条件日渐成熟。
　　【关键词】高速公路；路面结构；沥青路面；级配碎石基层
　　0.前言
　　我国高速公路路面结构过分单一，与我国地域广阔、自然气候条件、土质、交通及经济水平的干差万别的实际情况明显不符，因此对高等级公路沥青路面级配碎石基层路面性能的研究，不仅对我省公路建设有重要的实用意义，而且对进一步提高、加深对东北季冻地区沥青路面结构设计的认识具有重要意义。促进我省公路建设的快速发展。
　　1.路面设计中对基层的要求
　　要使路面具有良好的使用性能以满足行车使用要求并尽可能减少损坏，路面各结构层必须在下列各方面达到一定的要求：
　　1.1强度和刚度
　　即组成各结构层的材料和路基必须具有足够的强度和一定的刚度，以防各结构层在行车荷载作用下产生过大的应力和位移，从而防止开裂、坑槽、沉陷等破坏现象。
　　1.2稳定性
　　各结构层材料和路基必须具有一定的稳定性，能经受温度、水分、冰冻等各项自然因素变化的影响，防止高温时出现车辙、推移，低温时产生开裂及其它破坏现象。
　　1.3平整度
　　路面的平整度不仅与各结构层材料和路基的强度、稳定性有关，还与施工质量和养护状况有关。要求路面平整，前提是基层必须有较好的平整度。
　　综合来讲，基层应该达到以下要求：
　　（1）抗疲劳。
　　（2）抗渗或具有一定的排水功能。
　　（3）具有一定的强度以抵抗荷载的重复疲劳作用。
　　（4）具有较强的抗水作用能力。
　　（5）具有足够的耐久性。
　　2.级配碎石国内的应用、研究情况
　　我国在1980年代以前曾大量采用天然砂砾或掺配砂砾做基层修建沥青路面，也有采用碎石材料做基层的经验，有些路段经过沥青层的加铺，至今使用良好。但由于当时原材料加工以及施工工艺上存在的困难，严格意义上讲我国采用的级配碎石材料并不规范，同时，由于我国当时沥青材料的匮乏，柔性基层上的沥青材料层都很薄，因此，很多柔性基层的沥青路面结构承载能力较低，路面结构损坏表现为开裂严重，路面表面塑性变形严重。在这种情况下，为了提高路面结构的承载能力，开展半刚性基层的研究成为一种必然。
　　1980年代至1990年代，半刚性基层材料的研究和应用逐渐成熟，在以后的近二十年中， 我国百分之九十以上的高等级公路沥青路面的基层或底基层一般都采用半刚性材料。近几年来，由于半刚性基层沥青路面本身存在的一些缺陷逐渐暴露，如反射裂缝问题日益突出，路面早期损坏严重，很多单位又开始对级配碎石进行研究。
　　总结国内近期级配碎石基层的研究情况发现，由于级配碎石材料的强度、模量较一般稳定类基层材料低，国内对级配碎石基层的研究和应用，主要在提高级配碎石的强度和稳定性方面，以降低行车作用下的永久变形和沥青路面的疲劳破坏。
　　集料的结构类型、级配对级配集料的强度、稳定性产生较大影响。同时其强度、稳定性又与其密实度有关，而提高级配碎石的现场压实度的关键在于现场合理的施工工艺、现场施工控制、检测方法进行进一步研究。另外有研究表明，级配碎石材料在不同应力水平下具有不同的弹性模量，这种特点为级配碎石材料在路面结构级配组合设计中的应用了一个好的技术支持。
　　目前在对级配碎石基层的应用方面，国内很多专家担心的问题是，采用级配碎石材料做基层对原材料的要求高，施工工艺达不到。但随着我国原材料加工工艺、材料拌和以及施工机械化水平的不断提高，已经能满足对级配碎石材料的技术要求。
　　3.级配碎石国外的应用、研究情况
　　3.1关于级配碎石的原材料技术要求
　　级配碎石材料作为基层，在国外一般称为粒料基层（granular base），或无结合料基层（unbound base或untreated base或unbound roadbase），或无结合料粒料基层（unbound granular base）。粒料基层中以级配严格控制的碎石（有些也包括碎砾石、碎矿渣），通过拌和楼按照生产配合比、加水拌和、采用施工机械施工、碾压，因其材料均匀、性能良好而成为各国主要道路上普遍采用的基层类型之一。
　　相对于我国，国外对级配碎石的研究和应用较多，而且对材料的技术要求都有明确的规定。下表为国外部分国家对级配碎石基层材料的技术要求。
　　表1 国外级配碎石原材料要求
　　从上表可以看出，不同国家对级配碎石的磨耗值、塑性指数和液限提出技术要求的较多，可以认为这些技术指标是影响级配碎石性质的重要因素。当然由于世界各国、各地区材料本身的性质有一定的差异，因此，各国的指标限值并不相同，但都提出了最低要求。
　　3.2国外级配碎石基层的级配
　　国外用于基层的级配碎石的级配主要是连续密级配，也有一些国家采用半开级配和开级配的。级配碎石基层的最大粒径一般为26.5mm、31.5mm、50mm和70mm。各国、地区规范规定级配碎石最大粒径情况是不同的，即使是同一个国家，不同的部门、州其规定都不尽相同。一般而言，基层的最大粒径较底基层的最大粒径小，底基层的粒径较大，特别在地区潮湿、冰冻地区的底基层采用较大的粒径，如加拿大、英国、北欧地区。
　　3.3国外级配碎石的施工厚度
　　国外级配碎石的施工厚度一般在设计文件中给出。新建道路碎石基层一般厚度为150mm。同时要求一定厚度的精选粒料底基层，从而保证碎石基层和底基层能够给柔性路面结构提供足够的支撑强度。如果厚度不大于150mm，可以作一层铺，如果超出150mm，应该作多层、等厚度铺筑。现场压实度不小于100%。如果平整度达不到要求，但是压实度达到要求，可以在其上铺25mm粒径的碎石基层作平整层。如果压实度达不到要求，应该分层铺，每层厚度不大于75mm，压实度100%。
　　4.结束语
　　总结国内外近期对高速公路沥青路面级配碎石基层的研究情况发现，从经济性、技术性和实用性等方面确定合理的沥青路面柔性基层结构型式，可以提高沥青路面的强度和稳定性，降低行车作用下的永久变形和沥青路面的疲劳破坏。
　　【参考文献】
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