ＡＴＢ－３０粗粒式瀝青混凝土下面層配合比設(shè)計(jì)及施工控制

賈　濤

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量的增大及重交、重載情況的增多，造成許多高速公路建成不久即形成路面的早期破壞。為了延長(zhǎng)路面使用壽命，部分高速公路下面層設(shè)計(jì)為ATB－30粗粒式結(jié)構(gòu)。本文從ATB-30結(jié)構(gòu)在原材料、試驗(yàn)、配合比設(shè)計(jì)、施工工藝等方面進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：ATB-30瀝青混凝土 施工工藝 質(zhì)量控制

0 引言

目前，我國(guó)90%以上的高速公路路面基層采用半剛性基層。這種基層具有強(qiáng)度高、剛度大特點(diǎn)，但同時(shí)也具有干縮和溫縮的特性，因而使瀝青面層不可避免的產(chǎn)生反射裂縫，從而導(dǎo)致雨水滲入基層，又不能及時(shí)排出。在重交和重載的作用下，基層產(chǎn)生動(dòng)水壓力沖刷基層，造成唧漿。這一過(guò)程反復(fù)作用，最終導(dǎo)致基層喪失支撐，脫離與面層的連結(jié)，從而造成瀝青路面開(kāi)裂、車轍、不均勻沉降、平整度差等早期破壞。為了防止反射裂縫的形成，解決滲水對(duì)基層和路床的損害，提高路面的使用性能，延長(zhǎng)路面使用壽命，黃陵至延安高速公路瀝青下面層采用ATB-30粗粒式瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 項(xiàng)目概況

黃陵至延安高速公路是國(guó)家規(guī)劃的西部大通道包頭-西安-重慶-北海在陜西境內(nèi)的重要組成部分，起始于人文初祖黃帝陵，終到革命勝地延安。向北延伸與延安至安塞高速公路起點(diǎn)相接，經(jīng)安塞、靖邊、橫山、榆林可到達(dá)內(nèi)蒙古自治區(qū)的包頭市，全長(zhǎng)143.205公里。因建成后主要用于貫通陜北能源重化工基地，所以車流量很大，且重載車輛占相當(dāng)大的比重。鑒于近幾年這種重交重載的狀況日益嚴(yán)重，交通主管部門將原設(shè)計(jì)：4cmAK-13改性瀝青上面層+5cmAC-20改性瀝青砼中面層+6cmAC-25瀝青砼下面層的瀝青路面結(jié)構(gòu)調(diào)整為：4cmAC-13改性瀝青上面層+6cmAC-20改性瀝青砼中面層+10cmATB-30瀝青碎石下面層。

2 原材料質(zhì)量控制

瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)主要取決于集料間的級(jí)配，不同的級(jí)配產(chǎn)生的路用性能指標(biāo)不同，所以必須嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量。在料場(chǎng)的選擇上盡量選擇生產(chǎn)能力大、規(guī)模大、設(shè)備先進(jìn)且已開(kāi)采多年的成熟料場(chǎng)。山體母巖的風(fēng)化帶、破碎帶要少，以避免碎石中含有較多的風(fēng)化石、山皮石、水銹石等。倘若兩家以上料場(chǎng)供料時(shí)要統(tǒng)一篩網(wǎng)規(guī)格，避免原材料規(guī)格波動(dòng)。

2.1 礦料 ①粗集料應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙，且無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)，并有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性。須選用反擊式破碎機(jī)加工的碎石，不得采用顎式破碎單機(jī)加工的碎石。②細(xì)集料可采用中粗天然砂，但用量不應(yīng)超過(guò)集料總量的10%，同時(shí)要求與瀝青有良好的粘附能力。③瀝青混合料的填料必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)堿性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。礦粉要求干燥、潔凈、能自由地從礦粉倉(cāng)流出，嚴(yán)禁使用回收粉。

同時(shí)為了增強(qiáng)路面的防水性，提高瀝青與碎石粘附性黃延項(xiàng)目還摻加了2%的干粉水泥。

2.2 瀝青 瀝青全部采用韓國(guó)SK（A-90）瀝青，瀝青的各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表5。延安地處陜西北部，在氣候分區(qū)中屬于2-2區(qū)(夏熱冬寒區(qū))。技術(shù)指標(biāo)符合GF40-2004規(guī)范中瀝青原材料2-2區(qū)的技術(shù)指標(biāo)要求。(見(jiàn)表3）

3 配合比設(shè)計(jì)及其優(yōu)化

配合比設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)、以及生產(chǎn)配合比驗(yàn)證三個(gè)階段。在各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求的情況下，考慮到通車后重交重載的實(shí)際情況，重點(diǎn)對(duì)抗車轍能力和防水性能做了優(yōu)化。采用的是骨架密實(shí)型瀝青穩(wěn)定碎石混合料。具體級(jí)配見(jiàn)表4。

調(diào)整后的級(jí)配整體線型偏下限，細(xì)集料偏少，整個(gè)線形合理并且在0.3mm-0.6mm之間，沒(méi)有出現(xiàn)“駝峰”。最終確定目標(biāo)配合比最佳油石比3.4％，馬歇爾穩(wěn)定度為22.1KN，浸水殘留穩(wěn)定度97.4%，完全滿足要求。目標(biāo)配合比如下：30～37.5mm碎石：20～30mm碎石：10～20mm碎石：5～10mm碎石：石屑：砂子：礦粉：水泥＝18：24：19：16：10：10：1.5：1.5。

目標(biāo)配合比確定后，瀝青拌和站采用西筑LB4000型瀝青拌和站。對(duì)生產(chǎn)配合比進(jìn)行調(diào)整，最終確定為5＃：4＃：3＃：2＃：1＃：礦粉：水泥=22：17：18：18：21：2：2。

調(diào)試的生產(chǎn)配合比的線型接近目標(biāo)配合比，調(diào)整的合成級(jí)配見(jiàn)圖1。通過(guò)檢測(cè)生產(chǎn)配合比生產(chǎn)的瀝青穩(wěn)定碎石的路用性能指標(biāo)，結(jié)果滿足規(guī)范要求具體見(jiàn)表5。

4 施工工藝

4.1 施工前的準(zhǔn)備工作 施工前3～5天，工程測(cè)量人員對(duì)中樁、邊樁進(jìn)行恢復(fù)，每隔10m定一樁。施工員檢查下承層，清洗干凈，待下承層表面干燥后施工透層和下封層。同時(shí)機(jī)械設(shè)備調(diào)試完畢、車輛、人員安排到位、技術(shù)交底到位。

4.2 拌和、運(yùn)輸

4.2.1 拌和站調(diào)試、試拌 瀝青拌和設(shè)備調(diào)試包括礦料進(jìn)料、烘干、提升、篩分、稱重，瀝青的脫桶、貯存、保溫、提升、稱重、噴灑，混和后的拌合、卸料等環(huán)節(jié)。拌合設(shè)備調(diào)試完成后進(jìn)行試拌，同時(shí)反復(fù)調(diào)整冷料倉(cāng)進(jìn)料比例，達(dá)到供料均衡。

調(diào)試完成后，按照生產(chǎn)配合比輸入電腦、開(kāi)機(jī)拌和。拌和過(guò)程中，嚴(yán)禁手動(dòng)調(diào)整。為了減小集料中粉塵的影響，控制風(fēng)門完全開(kāi)啟，負(fù)壓控制在24-26。干拌時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則，容易將粗集料打碎，細(xì)集料磨成礦粉，改變混合料級(jí)配，影響到混合料的路用性能。另一方面對(duì)機(jī)器拌鍋磨損太大，不利于生產(chǎn)。濕拌時(shí)間決定了混合料的均勻程度，決定了出廠混合料的品質(zhì)，不宜過(guò)短，必須確保每鍋無(wú)花白料，瀝青裹覆均勻。

大粒徑碎石升溫速度較快，在拌和中一定嚴(yán)格控制為各項(xiàng)溫度。在拌和過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)瀝青混合料溫度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要堅(jiān)決廢棄，以防止瀝青老化后造成瀝青路面的早期破壞。拌和結(jié)束后，加大風(fēng)門空轉(zhuǎn)滾桶30min，以盡快排除廢氣冷卻滾筒。將熱料倉(cāng)的余料放入拌鍋內(nèi)干拌以刷干凈拌鍋內(nèi)殘余瀝青。同時(shí)使管道泵反轉(zhuǎn)以排出管道中的殘余瀝青，防止堵塞管路。

4.2.2 運(yùn)輸 混合料運(yùn)輸車輛配置應(yīng)結(jié)合拌和站產(chǎn)量、運(yùn)距、攤鋪速度等因素，確保連續(xù)攤鋪并且前面有4-5臺(tái)待卸。同時(shí)還要注意以下幾點(diǎn)：①為防止瀝青與車廂板粘結(jié)，車廂側(cè)板和底板噴涂一層薄油水混合液，油水比一般為30：70。②選用大噸位的自卸車輛，宜25t以上。噸位越大，其混合料的散熱速度越慢，大噸位運(yùn)輸車可以減少混合料溫降。③大粒徑混合料容易在卸料過(guò)程中產(chǎn)生離析，為減少離析，運(yùn)輸車裝料時(shí)應(yīng)每卸1-2斗時(shí)，挪動(dòng)一下汽車位置，采用“品”字型裝料。④在運(yùn)輸過(guò)程中，大粒徑混合料表面溫降快，必須采用3層覆蓋，即2層油布1層棉被覆蓋，保證其攤鋪溫度。

4.3 攤鋪 為防止三層瀝青路面在拼幅處重疊，產(chǎn)生排水困難和施工縫處的水穩(wěn)定性差，兩臺(tái)攤鋪機(jī)拼幅采用不等寬攤鋪，接縫相互錯(cuò)開(kāi)寬度大于0.5m，分別為5.5m、6.5m。工作仰角α標(biāo)尺數(shù)設(shè)置為0。為了防止離析，螺旋布料器高度調(diào)整為310mm的低位。攤鋪速度根據(jù)計(jì)算控制在2.0m/min左右，呈梯隊(duì)方式同步攤鋪。松鋪系數(shù)采用壓實(shí)前后高程差來(lái)確定，每10m取一基準(zhǔn)面，每斷面取3點(diǎn)分別為3m、6m、9m。根據(jù)試驗(yàn)段測(cè)的松鋪系數(shù)為1.21。

在攤鋪時(shí)自卸車車廂正對(duì)攤鋪機(jī)料斗并傾斜混合料靠自重下滑，攤鋪機(jī)螺旋送料器應(yīng)不停轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)保持有不少于送料器高度2/3的混合料，以控制離析保證攤鋪平整度。

4.4 碾壓 ATB-30的壓實(shí)度采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度壓實(shí)度和最大理論密度壓實(shí)度進(jìn)行兩方面控制，并以合格率低的作為評(píng)定結(jié)果，不允許采用試驗(yàn)段密度進(jìn)行控制。ATB-30規(guī)定現(xiàn)場(chǎng)密度要大于等于試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度的97%。

5 檢測(cè)結(jié)果

在試驗(yàn)段完成后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果顯示（表7），各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。其中壓實(shí)度、厚度、馬歇爾穩(wěn)定度等關(guān)鍵性指標(biāo)全部合格。表明ATB-30試驗(yàn)段獲得成功為大面積展開(kāi)施工提供了有利依據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

ATB-30瀝青碎石工藝由于剛開(kāi)始使用，成熟的施工經(jīng)驗(yàn)較少。但只要充分借鑒其他結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗(yàn)，從原材料、配合比、拌和、攤鋪等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制（尤其是ATB-30瀝青穩(wěn)定碎石的施工過(guò)程中，因其結(jié)構(gòu)骨料最大粒徑達(dá)37.5mm，粗集料含量達(dá)70％），將攤鋪的平整度以及瀝青混合料混合料離析問(wèn)題控制好，精心組織施工就一定能夠取得成功。