第ｌＯ卷第２９期２０１０年ｌ０月 科学技术与工程 Ｖｏ１．１Ｏ Ｎｎ ２９ ０ｃｔ．２０１０ １６７１———１８１５（２０１０）２９—７３３４—０５ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＠２０１０ Ｓｃｉ．Ｔｅｅｈ．Ｅｎｇｎｇ． 加铺层沥青混合料矿料级配的设计 刘浅居张肖宁 （华南理工大学道路工程研究所，广州５１０６４０） 摘要根据广东省颁布的《广东省路面典型结构图谱及说明》的要求，结合增城市荔三公路旧水泥路面加铺沥青面层的工 程实践，依据适应于广东省的级配范围基础下，介绍了旧水泥路面加铺的上下两层沥青混凝土面层相应的矿料级配设计。 关键词加铺 典型结构图谱 级配设计 Ａ 中图法分类号Ｕ４１６．２１７； 文献标志码随着广东省经济的迅猛发展，车辆的数目急剧 ３４）ｍ，非城镇路段路面宽度为１５．５ ｍ，城镇路段路 面宽度（２４—３４）ｍ（不含人行道）。现状路面建于 １９９３年，交通量等级为中等。根据现状调查及检测 数据表明，现状路面经过多年的运营，损坏程度已 相对严重，路面破损状况等级评定基本为差或次； 具体病害主要体现在露骨、破碎板及裂缝上。现为 了延长道路的使用寿命，提高城市的形象，对该条 增加，轴重趋于重型化，导致许多以前修筑的旧水 泥路面都出现了不同程度的破损，已经不能很好地 提供优良的服务性能，于是在旧水泥混凝土路面上 加铺沥青面层成为了一种常见的路面修复技术，具 有工期短，对交通影响小，修复后路面的服务性能 好等优点。但目前国内对旧水泥混凝土路面上加 铺沥青面层尚未形成一个完整的体系，用来指导设 计和施工，同时结合各地地域差距，路面的结构类 型的差异性，也没有一种统一的方法适用 。因 道路实施路面大修。其中路面部分考虑该工程沿 线已经进行大量开发，城镇规模已经初步形成，车 辆及人群横穿现象较为严重，为了保证行车舒适及 行人安全，不宜提高现有道路等级、线形标准及设 计速度，故采用在原水泥混凝土路面上做加铺沥青 混凝土面层的处理 。 此，结合增城市荔三公路水泥路面加铺沥青面层的 矿料级配设计和《广东省路面典型结构图谱及说 明》的具体运用，对在旧水泥混凝土路面上加铺沥 青面层的设计过程中所遇到的一些问题进行探讨。 ２加铺层级配设计 １旧水泥路面概况 在加铺层级配设计的原则上，主要考虑和依据 增城市荔城到三江公路大修工程，起于增城境 内的广汕公路（３２４国道），途径荔三公路收费站、广 惠高速、广深铁路、止于江龙大桥收费站，道路全长 的标准是现行国颁、部颁的标准、规范和实验规程， 并参考了《广东省路面典型结构图谱及说明》。该 图谱是为了提高广东省路面质量，总结了广东省多 年来路面设计和使用的经验和教训，并吸收国内外 路面研究的最新研究成果制定出来的。适用于广 约１３．０２ ｋｍ，路线呈南北走向，双向四车道，城镇路 段为双向六车道。采用原国家颁布规范一级公路 标准，计算行车速度为６０ ｋｍ／ｈ，路基宽度为（２６— ２０１０年７月２０日收到 东省不同地区，不同地质条件和交通量等级的二级 及二级以上的高等级公路 。结合本项目的具体 特点，设计时按照一级公路的设计标准和交通量等 级为中等，经综合分析论证，最终确定加铺的沥青 混凝土面层为双层ＳＢＳ改性４ ＣＩＴＩ ＡＣ一１３Ｃ＋６ ｃｍ 第一作者简介：刘浅居（１９８４一），男，广东人，硕士，研究方向：道路 工程研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｕ＿ｑｊ８２９＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ。 ２９期 刘浅居，等：加铺层沥青混合料矿料级配的设计 Ａｃ—２０ｃ的结构层组合方案。 ２．１路面加铺层的级配设计 整个加铺层的正常路段的设计厚度为１０ ｃｍ， 路面结构组合自上而下依次为：４ ｃｍ厚Ａｃ一１３ｃ 沥青混凝土、６ ｃｍ厚Ａｃ．２０ｃ沥青混凝土。在具 谱及说明》，本工程的交通等级为中等交通，在一级 公路荷载条件下，考虑提高路面的抵抗变形能力的 基础之上，加铺的沥青混合料设计均采用构造深度 良好的粗集料断级配密实型混合料，级配范围和目 标级配如表１所示。 体的级配设计上，参照了《广东省路面典型结构图 表１ 沥青混合料矿料级配组成及要求 在这样的级配范围下设计的混合料，已经在广 东被实践使用超过１０年时间了，较早的深圳机荷高 速、广州广珠东线高速和广深高速的大修工程、中 山市的１０５国道改造工程等，这样的断级配密实型 图 谱下限 一 一目围 谐＿录曲线 亡限 … ２ ， ／ ．国 家规范 Ｅ限 ｄ ５占｛蚵 ’ ＣＩ 混合料，主要是在密实的前提下，很大程度上提高 了粗集料在混合料中的含量，这样在兼顾密实原则 一系 列４ ，， ／ ｝ 一系 ７Ｕ列６Ｊ １Ⅲ ／，，，／ ｜ 下，同时保证表面层具有良好的抗滑性能和高温稳 定性。 列７ 劢ＩＲ 一／ ／／ ｒ ，，／ ／， 删 咖ｌ 系 列９ ７ １Ｖ ∥ 根据这种级配设计的沥青混合料，由于碎石 含量的增加，在同等条件的细集料情况下，为了达 到相应的路面性能要求，必然要增加沥青的含量， 这就必然增加了经济上的投人，于是从另外一个 方面考虑，就是提高矿粉的含量。在这种级配的 系 列１Ｉ 嘲 一遁 ： … — ：！ 一：：＝： ｜ ＝ 篁 塞一黍 兽 苫 兰 毒ｐ－． 筛孔尺寸／ｍ 量 混合料中，碎石的质量比重过大，细集料偏少，对 于混合料中的结构沥青的形成会造成不利的影 图１ Ａｃ一２ＯＣ目标配合比级配曲线图 从级配曲线图来看，在设计的过程中，既考虑 响，进而导致混合料中的有效沥青含量偏低、空隙 率难于控制，为此，就需要增加矿粉含量。矿粉含 量的提高，对于结构沥青的形成起到枢纽连接的 作用，有效地提高了结构沥青的含量，同时混合料 了目标级配曲线在国家规范的上下限范围内，并且 整条曲线是走了偏下限的趋势，这正符合了《广东 省路面典型结构图谱及说明》对Ａｃ－－２０ｃ和Ａｃ一 １３Ｃ的级配范围要求． 的密实性也得到了保证，相应的混合料的抗疲劳 性能也会有所增强。 ２．２最佳沥青用量确定 按照Ｔ ０７０９－－２０００（ＪＴＪ ０５２－－２０００）规程 及 混合料的目标级配曲线图结果如图１和图２。 上述确定的级配进行马歇尔试验，测定试件的稳定 ７３３６ 科学技术与工程 度、流值、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等指标， 绘制曲线，见图３一图４。由Ａｃ ０ｃ、Ａｃ一１３ｃ各 系 自的马歇尔配合比设计要求和《公路沥青路面施工 技术规范》ＪＴＧ Ｆ４０－－２００４中热拌沥青混合料配合 比设计方法 ，得出：ＡＣ—２０ｃ的建议沥青用量（油 石比）范围为４．６％－－５．２％，初步确定最佳沥青用 沥青用量 Ｖ／ＶＩＡ与沥青用量关系 沥青用量 量为（油石比）４．８％；ＡＣ一１３ｃ的建议沥青用量（油 石比）范围为５．２％－－－６．０％，初步确定最佳沥青用 量为（油石比）５．６％。并按这两个沥青用量进行相 应的性能检验试验。 Ｉ 目谱下目 Ａ —ＩＩ Ｈ｜僭上 ｝标曲 ● ／ ｜ 一ｌ 目家规 【岔 日 ｒ下限 Ｉａｊ ／ ｌ 列６ ／ ，、， ｝ 籁 Ｒ ，列８ ／ ｝ １丑 蠢岁列１Ｕ ０ ／ ｆ 删 略 ￡列１劢【１１， ／ ’ 删 趔 列ｌ３ ／ —一一 ／ 蚓 一／一一 ：＝： —————一： ——一 Ｉ 目标下目 ｝ 图２ Ａｃ—ｌ３ｃ目标配合比级配曲线图 褂 ３．５ ４．０ ４．５ ５．０ ５．５ 沥青用量 沥青用量／％ 图３ ＡＣ—２０Ｃ沥青用量确定关系图 ４．０ ４．５ ５．０ ５．５ ６．０ 沥青用量／％ 沥青用量 赵 蚕 躜 Ｏ 沥青用量／％ 沥青甩量 图４ Ａｃ一１３ｃ沥青用量确定关系图 ２．３沥青混合料路用性能的检验 按照《公路沥青路面施工技术规范｝ＪＴＧ Ｆ４０— ２００４要求，对用于高速公路和一级公路的密级配沥 青混合料，需在配合比设计的基础上按本规范要求 进行各种使用性能的检验，对于不符合要求的沥青 混合料，必须更换材料或重新进行配合比设计 。 ２．３．１高温稳定性检验 采用车辙试验的动稳定度来检验参照了《广东 省路面典型结构图谱及说明》设计出来的Ａｃ＿２０ｃ 和Ａｃ一１３ｃ沥青混合料的高温稳定性。试验结果： 车辙动稳定度（６０℃，０．７ ＭＰａ）ＤＳ分别为： ７ ８０３．１￣．／ｍｍ（ＡＣ－－２０Ｃ）、８ ３８９次／ｍｍ（ＡＣ一 １３Ｃ），都大于６ ０００次／ｒａｍ。说明根据这种级配范 围设计出来的沥青 昆合料充分发挥了粗集料的嵌 挤作用，形成骨架密实结构，较国家规范要求的连 续密级配沥青混合料（ＡＣ）大幅提高了其高温稳定 性，适合于广东省的夏季炎热高温的气候特点和交 通量繁重路段。 ２．３．２水稳定性检验 采用浸水马歇尔试验测试混合料的４８ ｈ残留 稳定度、测试混合料的残留强度比来检验混合料的 水稳定性。试验结果：Ａｃ—２０ｃ的４８ ｈ残留稳定度 ２９期 刘浅居，等：加铺层沥青混合料矿料级配的设计 ７３３７ 为９１．７％，大于８０％；ＡＣ～１３Ｃ的４８ ｈ残留稳定度 为８７．９％，大于８０％。说明该种结构的沥青混合料 形成了骨架密实结构，与连续密级配一样具有较小 ３讨论 目前，尚无专门的针对旧水泥混凝土路面加铺 沥青混凝土面层的矿料级配的研究，更多的是一律 采用规范规定的连续密级配型混合料的常规设计， 不能很好地结合当地的实际路面状况、原材料性质 的空隙率，具有较强的抵抗水损害的能力，适合于 广东多雨的气候特点。 ２．３．３渗水系数检验 采用最终确定的油石比制备车辙试件，按Ｔ ０７３０－－２０００（ＪＴＪ ０５２－－２０００）规程进行了ＡＣ—２０Ｃ、 Ａｃ一１３ｃ沥青混合料渗水试验，试验结果为：ＡＣ一 ２０Ｃ沥青混合料的渗水系数为９５ ｍＬ／ｍｉｎ；Ａｃ～ｌ３ｃ 沥青混合料的渗水系数为６４ ｍＬ／ｍｉｎ。满足沥青混 合料配合比设计检验指标中渗水系数不大于 １２０ ｍＬ／ｍｉｎ的要求。由试验结果来看，虽然所采用 的级配曲线是走的偏粗的趋势，但是反映在渗水方 面，并没有出现空隙率偏大的现象，主要是粗骨料 之间形成了很好的嵌挤作用，之间的空隙被细集 料、矿粉和沥青组成的胶浆很好地填充，形成一个 空隙率较小的骨架密实结构，所以渗水试验的结果 较好。 ２．３．４马歇尔试验技术指标的检验 按照规范规定，其他指标的检验结果见表２和 表３。各项指标均符合要求： 表２ ＡＣ－２０Ｃ马歇尔试验技术指标及试验结果 表３ ＡＣ－１３Ｃ马歇尔试验技术指标及试验结果 等情况进行适应性设计，由于我国的幅员辽阔，地 域的差别很大，体现在路面的设计上，这也是不可 忽视的因素，那么即使在一地适用的设计，换在另 外的一个地方也不一定适合，另外一方面，现今的 规范与以前的规范标准的不一致性，让我们在对原 旧路面的实际情况的分析和准确数据的获取上存 在偏异性，在这些困难面前，很难做出准确的设计， 只能寄希望于在不远的未来，更多的研究者们，投 入人力、物力到这方面的研究工作上，在更多的实 际经验和准确数据的支持下，能做出更好的符合当 地的矿料级配设计，而不是照搬其他地方的成功 经验。 ４结语 本文结合增城市荔三公路旧水泥路面加铺沥 青面层的工程实践，针对广东省雨量大、雨季长，夏 季气温高、时间长，冬季绝大部分地区无负温的气 候特点，在现行规范缺少相关指导之下，对旧水泥 混凝土路面上沥青加铺层的矿料级配进行了一次 地方适应性研究和设计，突出解决高温稳定性，兼 顾水稳定性原则，参考了《广东省路面典型结构图 谱及说明》的技术成果，但是在设计的过程中，看到 只是目标级配的确定是参考了符合广东省的级配 范围，由于和国家规范存在差别，而又缺乏相应的 性能参数指标，故而后面的性能指标检验依然是沿 用了国家标准，所以还是希望通过实际路面实际效 果的长期的跟踪调查，和室内试验的结果作对比， 在这样的实际探索中，为旧水泥混凝土路面上沥青 加铺层路面级配设计提出有益的参考。 （下转第７３４７页） ２９期 郑国庆，等：大跨度连续刚构桥悬臂施ｌ丁阶段温度效应研究 ７３４７ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｌｏｎｇ－ｓｐａｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｉｇｉｄ Ｆｒａｍｅ Ｂｒｉｄｇｅ ａｔ Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｔａｇｅ ＺＨＥＮＧ Ｇｕｏ—ｑｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｗｅｉ—ｆｅｎｇ （Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｐ．Ｒ．５１０６４０） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｄｏｎｇｊｉａｎｇｎａｎ ｓｕｐｅｒ ｓｐａｎ ｂｒｉｄｇｅ，Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ａｎｄ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｈａｐｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｉｔｅ ｍｅａｓｕｒｅ，ｃａｌｃｕｌａ— ｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ａｌｓｏ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｗｓ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａ— ｔｕｒｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｌｏｎｇ ｓｐａｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｏｘ ｂｅａｍ ｂｒｉｄｇｅｓ ａｒｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ ｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｆｆｅｃｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｉｇｉｄ ｆｒａｍｅ ｂｒｉｄｇｅ （上接第７３３７页） 设计与施工控制．江苏交通科技，２００３；１０（４）：７—８ 参考文献 ５广州市市政工程设计研究院．增城市荔三公路大修工程施工图 设计．广州，２００９；０３ １葛折胜，张卫军．旧水泥｛昆凝土路面沥青加铺层的力学分析．长 安大学学报（自然科学版），２００６；２６（６）：２３—＿２４ ２甘新众，许卫秀．旧水泥混凝土路面加铺沥青面层技术．中外公 路，２００６；２６（２）：９７—９８ ３周露娟．水泥路面加铺沥青面层问题的探讨．国外建材科技， ２００７；２８（２）：３５—＿３６ ６广东省公路勘察规划设计院，广东省交通咨询服务中心，交通部 公路科学研究院．广东省路面典型结构图谱及说明．广州，２００８ ７ Ｊ，ｒＪ ０５２－－２０００，公路工程沥青基沥青混合料试验规程．北京：人民 交通出版社，２０００ ８ ＪＴＧ Ｆ４０－－２００４，公路沥青路面施工技术规范．北京：人民交通出 版社，２００４ ４张卫星，徐宏，余兆宇．２０４国道盐城南段旧水泥路面加铺改造 Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｇｒａｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｏｖｅｒｌａｙ ｏｎ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｐａｖｅｍｅｎｔ ＬＩＵ Ｑｉａｎ－ｊｕ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｎｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ“Ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ Ｅｘｐｌａｉｎ ｆｏｒ Ｔｙｐｉｃａｌ Ｓｔｒｕｃｔｒｕｅ ｏｆ Ｐａｖｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｇｕａｎｇ— ｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ”ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｍｕｌｇａｔｅｄ ｂｙ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｏａｄ ｒｅｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｅｔ ｅｘｐｅｒｉ— ｅｎｃｅ ｏｆ ＬｉＳａｎ Ｒｏａｄ ｉｎ Ｚｅｎｇｃｈｅｎｇ，Ｏｉｌ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｏｆ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｉｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ａ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｇｒａｄｉｔｉｏｎ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｏｖｅｒｌａｙ ｏｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ ｏｖｅｒｌａｙ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｐｅｃｔｒａ ｇｒａｄｉｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ