大学论文
摘要：结合施工案例，开展室内和室外试验对石灰岩沥青路面抗滑铺装层的抗滑耐磨性能进行研究。通过原材料试验和配合比设计，合理确定矿料级配和最佳油石比。通过试验对比分析石灰岩和玄武岩沥青混合料的抗滑性能，得出二者的衰减规律。分析施工现场沥青路面构造深度和摆值的检测结果，得出石灰岩沥青路面铺筑层可满足路面抗滑要求。
关键词：石灰岩； 沥青路面； 抗滑铺装层； 抗滑耐磨性能；
Abstract:Combined with construction cases,indoor and outdoor tests were carried out to study the anti-skid and wear-resistant performance of limestone asphalt pavement anti-skid pavement. Through raw material testing and mix ratio design,the gradation of mineral materials and the best oil-stone ratio are reasonably determined. The anti-skid performance of limestone and basalt asphalt mixtures are compared and analyzed through experiments,and the attenuation law of the two is obtained. Analyzing the test results of the construction depth and swing value of the asphalt pavement at the construction site,it is concluded that the limestone asphalt pavement paving layer can meet the anti-skid requirements of the pavement.
Keyword:limestone; asphalt pavement; anti-skid pavement; anti-skid and abrasion resistance;
0 引言
沥青路面在通车运营一段时间后，受到车辆荷载的反复作用和路面材料自身性能的影响，路面材料被压密或磨光后会大大降低路面抗滑性能，甚至影响行车安全。以往通常采用玄武岩碎石作为粗集料，但由于受到碎石单价、运输距离等方面因素的影响，会大大提高工程造价，降低经济性，有时甚至造成工期延误。为了解决材料问题，降低工程造价，本课题拟采用石灰岩代替玄武岩作为沥青路面抗滑铺装层的粗集料，通过室内和室外试验分析，石灰岩沥青混合料的抗滑性能可以满足规范要求。
1 工程概况
晋城市丹河新城金村新区珏山路（规划学苑街-规划朝阳街）道路工程为南北向主干路，工程范围为道路南起规划学苑街，北至规划朝阳街，道路全长2 537.457 m,道路控制线宽60 m,规划设计为两幅路形式。从地形地貌上分析，该道路跨越不同地貌单元、地形差异显著；从平面上分析，道路沿线地层分布差异较大，故以下结合沿线地形地貌及勘探揭露地层分布情况将本工程划分为三个路段。
沥青路面上面层采用石灰岩沥青路面抗滑铺筑层，厚度为4 cm,施工前进行严格的原材料选择和配合比设计。选用石灰岩作为集料，可较玄武岩大大节约施工成本，但石灰岩硬度和耐磨性能不如玄武岩。为了检验沥青路面抗滑性能，分别以石灰岩和玄武岩作为集料，采用相同的配合比制备混合料，对路面结构构造深度和摆值的衰减情况进行分析。并在施工现场选取检测断面，对石灰岩沥青路面抗滑铺筑层的抗滑性能进行检测，作为分析依据。
2 原材料和配合比设计
2.1 原材料检验
2.1.1 沥青
为了提高沥青路面的高温稳定性，减少车辙病害，本项目沥青选用壳牌公司生产的SBS改性沥青，其主要技术指标检测结果如下：针入度52 （25℃，0.1 mm），软化点78.2℃，延度31 cm（5℃），135℃粘度2.68 Pa·s,闪点为318℃，均满足规范要求。RTFOT后残留物质量变化为0.08%,针入度比（25℃）为87%,延度（5℃）为19.4 cm,也符合规范要求。
2.1.2 矿料
集料选用晋城当地某采石场生产的石灰岩碎石，要求质地坚硬，强度高，不含杂质、风化颗粒，形状规则，接近正方体，矿料选用晋发水泥公司生产的水泥。
2.2 目标配合比设计
将进场粗集料送样到实验室开展筛分试验，根据试验结果确定级配终止，进一步通过调整确定沥青路面SAC-13抗滑磨耗层合成级配，合成级配如表1所示。
表1 沥青路面SAC-13抗滑磨耗层级配合成表
分别选取3.5%~5.5%的5个油石比，制备沥青混合料开展马歇尔试验，分析试验结果确定最佳油石比为4.7.
3 石灰岩沥青路面抗滑铺装层抗滑耐磨性能分析
3.1 构造深度衰减规律分析
分别选用石灰岩和玄武岩作为集料，按照上述试验确定的沥青混合料配合比拌制SAC-13沥青混合料。路面抗滑铺筑层构造深度采用铺砂法测定，两种混合料构造深度衰减曲线如图1所示。
分析两种沥青混合料构造深度检测结果，满足一定的线形关系，经过拟合得出线形方程分别为：
SAC-13石灰岩构造深度：y=-0.05ln （x）+0.902,R2=0.886.
SAC-13玄武岩构造深度：y=-0.06ln （x）+0.894,R2=0.885.
根据拟合曲线，可以得出在标准轴载累积作用150万次后，SAC-13玄武岩构造深度为0.64,SAC-13石灰岩构造深度为0.62.在试验初期，二者的构造深度基本相同，这是由于采用相同的级配拌制的混合料，摊铺和压实施工工艺也相同。标准轴载作用次数从0增加到30万次，两种类型沥青混合料抗滑铺装层的构造深度下降速度均较快，这是由于随着作用次数的增加，路面结构逐步被压实，导致构造深度降低速度较快。作用次数超过30万次以后，两种沥青混合料构造深度下降速度较慢，基本固定在一个稳定值。首先由于路面材料被充分压实，其次试验是在室内进行的，没有灰尘杂质污染填充路面孔隙，还有就是加载轮的直径较小。
3.2 摆值衰减规律分析
路面抗滑铺筑层摆值采用摆式仪测定，标准轴载作用6万次检测一次，两种混合料摆值衰减曲线如图2所示。
分析两种沥青混合料摆值检测结果，仍然满足线形关系，经过拟合得出线形方程分别为：
SAC-13石灰岩摆值：y=68.319 5e0.002 6x,R2=0.960 9.
SAC-13玄武岩摆值：y=78.883 4e0.002 7x,R2=0.963 8.
分析图2曲线变化情况，可以得出荷载作用次数从0次增加到60万次，SAC-13石灰岩沥青混合料摆值衰减速度较快，下降幅度达到了17BPN,而SAC-13玄武岩沥青混合料相对较慢，下降幅度为9BPN.这说明在沥青混合料使用前期，SAC-13石灰岩路面抗滑性能衰减较快，而SAC-13玄武岩路面较慢。这是由于在沥青路面使用初期，路表的沥青被磨耗掉，路面抗滑能力主要依靠粗集料，而石灰岩的耐磨性低于玄武岩，所以摆值衰减速度较快。
当标准荷载作用次数由60万次增加到120万次，两种混合料摆值衰减幅度基本相同，分别为6BPN和7BPN,衰减幅度较小。这是由于在这期间粗集料表面的棱角逐渐被磨平，两种材料的抗滑能力衰减变缓。
当标准荷载作用次数由120万次增加到150万次，两种混合料的摆值衰减速度均较小，均下降了5BPN,且二者的摆值检测值差距越来越小，摆值变化已趋于平稳，说明SAC-13石灰岩和SAC-13玄武岩沥青混合料虽然存在一定的差异，但是差异不大，且随着荷载作用次数的增加越来越接近。因此，沥青混合料中可以选用石灰岩代替玄武岩作为集料，抗滑性能满足要求。
3.3 路面抗滑性能检测与分析
为了确定沥青路面抗滑磨耗层的抗滑性能，在施工现场选取的点，采用摆值仪测定路面的抗滑值，手工铺沙法测定构造深度，分析检测结果确定路面抗滑性能。设计中将整个路段划分为三个路段，分别为K0+000~K0+950（水西村）段、K0+950~K1+650（管院村）段、K1+650~K2+537.457（水北村）段。在施工现场分别在每个路段选取一个有代表性的检测断面，分别为K0+600,K1+200,K1+800,每个断面选取2个测点，每个测点检测5次摆值，修正后计算平均值，检测结果如表2所示。构造深度检测也选取上述三个断面，每个断面分别在道路左侧、中间和右侧各选取一个点，采用手工铺沙法测定构造深度，试验结果如表3所示。
表2 抗滑铺装层抗滑值检测结果
表3 抗滑铺装层表面构造深度检测结果
分析表2各三个检测断面抗滑值检测结果，抗滑值最大值为68BPN,最小值为65BPN,均大于规范要求的45BPN,满足设计要求。分析表3沥青路面抗滑铺装层构造深度检测结果，最小值为0.91 mm,最大值为0.95 mm,均高于规范要求的0.55 mm,满足设计要求。因此，综合抗滑值和构造深度检测结果，路面抗滑性能满足设计要求，说明施工质量合格，达到了预期目的。
4 结语
基于晋城市丹河新城金村新区珏山路沥青路面抗滑铺装层施工实践，采用室内试验和室外试验对沥青路面抗滑铺装层抗滑耐磨性能进行检测，分析试验结果得出以下结论：
1）分析构造深度衰减规律，SAC-13石灰岩和玄武岩沥青混合料的构造深度衰减速度基本相同，且衰减情况置于路面材料的压实挤密程度有关，分析数值变化情况，采用石灰岩碎石作为集料可满足沥青路面抗滑性能的要求。
2）分析摆值衰减规律，荷载作用前期两种沥青混合料的衰减速度快，后期逐步变缓，并趋于稳定，SAC-13石灰岩沥青混合料摆值衰减幅度大于SAC-13玄武岩沥青混合料的，但总体可以满足设计要求。
3）分析施工现场路面抗滑值和构造深度检测结果，三个检测断面抗滑值和构造深度检测结果平均值均远高于规范要求值，说明沥青路面抗滑铺装层抗滑性能满足设计要求，施工质量合格。
参考文献
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