基于振动成型的级配碎石路用性能及设计标准研.doc

基于振动成型的级配碎石路用性能及设计标准研 摘要：为充分发挥级配碎石优点，提高级配碎石路用性能，采用不同成型方式，研究对比了级配碎石的物理力学特性。提出了基于振动成型的级配碎石设计指标及设计标准，并应用实体工程进行验证。研究结果表明，提出的振动成型方式与现场碾压方式更为匹配；与重型击实相比，振动法设计的级配碎石最大干密度系统提高；CBR、抗变形能力等力学指标明显优于重型击实法设计的级配碎石；实体工程表明，振动成型设计的级配碎石为基层的复合式路面路表弯沉与半刚性基层路表弯沉相当；不需特殊设备，采用改进的施工工艺，现场含水量、级配及压实度均能够达到研究提出的振动成型设计标准。关键词：道路工程 级配碎石 振动成型 设计标准 路用性能 　　引言 　　级配碎石在国外己广泛用于基层与底基层。与半刚性基层相比，级配碎石复合式路面具有抗反射裂缝强和排水功能好的优点。但传统理念认为，级配碎石同时也存在强度刚度低、路面变形大、易出现疲劳破坏、易出现车辙等缺点。基于此，我国“八五”攻关专题中提出级配碎石基层适合在累计轴次小于500万次的道路上使用，我国《沥青路面设计规范》中的回弹模量推荐值为300～350 MPa，因此级配碎石基层在中国高等级公路的推广受到了很大的限制。而优化材料设计方法，提出新的级配碎石设计指标及标准，设计出路用性能更为优良的级配碎石材料，无疑是提高级配碎石复合式路面的路用性能，充分发挥级配碎石优点，将其推广应用于高等级公路的有效途径之一。 　　目前我国普遍使用重型击实法设计级配碎石，但重型击实存在许多急需解决的问题：首先，重型击实方式与现场碾压方式不匹配。目前施工现场大量使用振动压路机，而室内却采用重型击实法，这导致室内成果与实际应用缺乏可比性。为此，国内研究者积极探索更为合理的成型方式[3，4，5]，以期设计出性能更为优良的级配碎石。 　　其次，级配碎石设计及施工质量控制标准偏低。《公路沥青路面设计规范》[2]规定，作为基层的级配碎石当采用重型击实方法设计时， CBR值不应小于100％，基层压实度应大于98％。而根据目前国内大量研究成果及笔者的经验，一方面CBR不小于100％很容易达到，控制指标偏低必然导致级配碎石质量难以控制；另一方面，现场压实度应大于98％的压实标准偏低。级配碎石现场压实度德国规范要求大于100％，常张高速公路级配碎石试验段（9）压实度代表值为101.5％，本研究项目实施的石家庄环城公路级配碎石试验段压实度代表值达到103％以上。这主要由于近年来施工压实设备在性能及压实功能上有质的飞跃，而重型击实法确定的最大干密度的方法却一直沿用，因此实际上重型击实标准已严重低于现场压实水平，另外说明重型击实与现场振动压实方式难以匹配。鉴于此，根据现场压实功能适当提高击实标准，确定与现场压实方式相匹配的室内成型方式，对重新认识级配碎石路用性能，提高级配碎石质量，发挥级配碎石优点有重要意义。 　　1.成型方式的比较及选择我国公路部门多年来利用击实方法确定级配碎石最佳含水量和最大干密度。目前通常采用的重型击实标准压实功相当于12～15 吨的静力压路机的碾压效果。研究采用与国内研究应用的下置式振动成型[4]不同的、与振动压路机压实方式基本匹配的上置式振动成型仪，其工作参数见表1。振动压路机与光轮静碾压路机工作参数见表2。 　　表1 振动成型与重型击实参数 　　Tab.1 Vibration molding and heavy tamping parameters ? 　　由表1、表2，采用的振动成型方式的振频、振幅等参数与振动压路机参数吻合，且均为由上向下的表面振动模式。更为重要的，振动击实功是重型击实的2.2倍，振动压路机的动线荷载是静碾压路机的1.8倍，两者也基本吻合。因此从振动参数、振动方式及压实功来分析，采用上置式振动成型方式与振动压路机更为匹配，可更有效地指导现场施工。 　　2.基于不同成型方式的级配碎石物理力学性能比较原材料为天津蓟县石灰岩，各项指标均满足规范要求，具体指标从略。 1 / 1 1 / 1