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碎石封层中沥青和碎石用量的计算方法顾海荣(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安市710064)摘要:沥青和碎石用量是影响碎石封层质量的主要因素之一,在详细介绍国外碎石封层中沥青和碎石用量计算方法的基础上,给出了沥青和碎石用量计算的设计案例,以期为我国快速发展的同步碎石封层的设计与施工提供参考。关键词:碎石封层;沥青;碎石;用量;计算方法沥青混凝土路面在长期的日晒、风吹、雨淋作用下,表层沥青老化,导致路面变脆,韧性变差。在温度变化和车辆反复碾压作用之下,沥青混凝土路面将会出现裂纹和不同程度的破损。国外公路养护部门大量采用碎石封层技术来修复受损的路面,碎石封层可以提高路面的防水性能,减缓沥青老化速度,还可以提高路面的粗糙度和抗滑能力,使行车更加安全1。我国碎石封层技术应用较少,随着同步碎石封层技术的快速推广,这一现状正在逐步改变。碎石封层中沥青和碎石的用量,是影响碎石封层质量的主要因素之一。沥青过多,路面容易出现泛油现象;沥青过少,路面容易出现掉粒。碎石过多,会产生搭接,碎石容易脱落且脱落的碎石会影响道路行驶安全;碎石过少,则不能达到覆盖率要求。《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对碎石封层中沥青、碎石的用量仅给出了一个范围,并没有具体的计算方法,实际设计、施工中应用较困难。因此,研究碎石封层中沥青和碎石用量的计算方法及相关参数的确定方法具有很重要的现实意义。洒布1000L的稀释沥青,有超过150L的稀释剂将会散发到空气中,这些稀释剂通常是汽油或煤油,散发到空气中将会对环境产生不良影响。乳化沥青向环境释放的是水,对环境影响不大小。(2)安全。乳化沥青中的水没有燃点,不会燃烧或爆炸,也不会危害施工人员的健康,乳化沥青罐即使在阳光照射下也不会发生爆裂。由于施工温度低(52～85℃),乳化沥青发生燃烧的机率非常小。按照电荷极性,乳化沥青可以分为阳离子乳化沥青(Cationic)、阴离子乳化沥青(Anionic)和非离子乳化沥青(non2ionic)。碎石材料带有正电荷时,选用阴离子乳化沥青;碎石材料带有负电荷时,选用阳离子乳化沥青;一般不使用非离子乳化沥青。阳离子乳化沥青采用化学破乳方式与碎石结合,如图1所示,具有受天气情况影响小、不需要太长破乳时间、容易与碎石结合、在碎石干净的情况下不需要预裹覆处理等优点3。比阴离子乳化沥青更适合于碎石封层的应用场合,能够提高碎石封层的作业速度。近几年,也开始在乳化沥青中添加改性剂,提高乳化沥青的性能。常用的改性剂有天然或人造橡胶、SBR和SBS,添加量一般在215%～3%之间。添加改性剂以后,可以提高沥青粘结碎石的能力、提高沥青材料的软化点、防止碎石破裂、增强路面弹性、减少碎石脱落等。112碎石1碎石封层材料111沥青热沥青、稀释沥青和乳化沥青均可以用于碎石封层,国外使用较多的是后两种1。与稀释沥青相比,使用乳化沥青的优点主要体现在以下几个方面。(1)环保。基金项目:陕西省交通科技项目,项目编号04-收稿日期:2007-10-1616k2008年第4期顾海荣:碎石封层中沥青和碎石用量的计算方法—157—不干净的碎石是不允许用于碎石封层的。灰尘裹覆的碎石和沥青的结合能力较差,会增加碎石封层的碎石脱落量。一般要求碎石中01075mm以下的颗粒含量不超过10%。比较脏的碎石在使用前必须进行水洗,或是采用高泡沥青进行封层作业(HFMS-2型沥青,可以允许碎石中01075mm以下颗粒含量不超过5%1)。碎石封层中碎石和沥青用量的计算方法碎石封层中碎石和沥青用量的计算方法最初是2图1阳离子乳化沥青破乳过程由提出的,后来被NormanMcLeodStrategic碎石封层中碎石的选用主要要考虑碎石的形状、级配和清洁度等因素。碎石封层使用的碎石一般为破碎料,碎石的形状有扁平形和立方形。如图2所示,车辆行驶碾压会改变扁平碎石原来的放置状态。比如,原来“矗立”在碎石封层中的扁平碎石,在车轮频繁碾压后,碎石的扁平面会朝下,碎石将“横躺”在碎石封层中,使得封层面变薄。如果沥青用量过多,轮胎碾压较多的地方就会出现泛油现象;沥青用量较少,轮胎碾压较少的地方在有车辆或是雪犁经过时,容易出现掉粒状况。车流量较少的道路或停车场,封层面的厚度差异不是很大,因为必须经过频繁的碾压,扁平碎石的扁平面才会朝下。在采用立方形碎石时,无论碎石如何放置,碎石封层的厚度基本一致,不会出现上述病害。HighwayResearchProgram(SHRP)采纳,用于碎石封层的设计。该方法认为:碎石用量由碎石级配、形状和密度决定,沥青用量由碎石级配、吸收度、形状,交通量、路面状况和所用沥青材料中基质沥青的含量共同决定。(1)碎石尺寸中值(M)。碎石尺寸中值是按照碎石级配计算得出的,为50%的碎石能够通过的筛网网孔尺寸(理论值