徐 文 瑞

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

0 引言

在高速公路施工中，半剛性基層是我國(guó)最主要的基層結(jié)構(gòu)形式。半剛性基層板體性好，剛度大，擴(kuò)散應(yīng)力強(qiáng)，可使得路面基層受力性能良好，保證基層穩(wěn)定性。但半剛性基層路面在投入使用后，由于高溫車轍和耐久性不足使得路面早期破壞成為我國(guó)公路建設(shè)面臨的一個(gè)重要問題。

采用大粒徑透水性瀝青混合料柔性基層可有效改善基層的結(jié)構(gòu)性能,具有良好的抗反射裂縫和抗車轍能力。在大粒徑透水性瀝青混合料中，粗集料間相互嵌擠形成骨架結(jié)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法下能形成較高的壓實(shí)密度，有效解決半剛性基層開裂問題，形成良好的抗車轍能力，適用于各級(jí)公路建設(shè)和改造，具有潛在的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

1 概述

大粒徑透水性瀝青混合料，英文名稱：Large Stone Porous asphalt Mixes，簡(jiǎn)稱LSPM。該類型的混合料特點(diǎn)在于采用粒徑在25 mm～62 mm范圍內(nèi)的碎石，大粒徑碎石形成骨架，細(xì)集料填充骨架空隙，形成的混合料具有13%～18%的空隙率，能夠?qū)⑺肿杂傻呐懦雎访娼Y(jié)構(gòu)，常作為路面結(jié)構(gòu)基層使用，通常為半開級(jí)配。

LSPM基層與瀝青處治碎石基層(ATPB)和密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石基層(ATB)均不同。ATB基層與ATPB基層具有相同的粗集料骨架嵌擠結(jié)構(gòu)。但ATPB基層中，非常少的細(xì)料填充骨架空隙，基層成型后的空隙率在18%以上，透水效果顯著，但其模量較低且耐久性較差。ATB基層細(xì)料填充較多，基層成型后的空隙率一般不超過6%，基本上不排水。在LSPM基層中，骨架由粗集料嵌擠形成，使用少量細(xì)料在骨架間隙中填充，空隙率控制在13%～18%范圍內(nèi)，成型后的基層既具有良好的排水性能又具有較高模量與耐久性。

LSPM基層綜合性能顯著。在高速公路中進(jìn)行推廣和應(yīng)用，具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：提高了混合料的高溫穩(wěn)定性，能抵抗較大塑性和剪切變形，具有較好的抗車轍能力，具有十分明顯的抗永久變形能力；空隙率較大，排水功能顯著，還有利于減少反射裂縫；基層攤鋪一次性完成，能顯著減少工期，將封閉交通時(shí)間大大縮短，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

LSPM基層中的瀝青用量較少，粗集料含量較多，與密級(jí)配混合料基層相比具有的抗疲勞性能較低，在混合料設(shè)計(jì)中須注意通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化來確保基層的抗疲勞性能。

在某高速公路施工中，采用12 cm厚LSPM-30大粒徑柔性碎石基層，位于下面層和水泥穩(wěn)定碎石基層間。本文以該高速公路施工為例，介紹大粒徑透水性瀝青混合料在高速公路基層中的應(yīng)用。

2 原材料質(zhì)量

原材料質(zhì)量是混合料質(zhì)量的基礎(chǔ)。須把好原材料質(zhì)量關(guān)，從源頭抓起，杜絕不合格原料進(jìn)入拌和廠。

1)粗集料。要求采用反擊式破碎機(jī)加工的碎石，顆粒近立方體形狀。

碎石分別按19 mm～31.5 mm,9.5 mm～19 mm,4.75 mm～9.5 mm,0 mm～2.36 mm的規(guī)格進(jìn)行備料。要求不同類型的集料分類堆放，避免混雜。

集料料堆存儲(chǔ)場(chǎng)地須硬化，且具有完備的防排水設(shè)施。

粗集料應(yīng)避免使用剛剛破碎的新鮮集料，新料須放置一周以上方可使用。

2)細(xì)集料。應(yīng)采用機(jī)制砂或石屑。本項(xiàng)目中，細(xì)集料采用0 mm～2.36 mm的石屑，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

在進(jìn)行細(xì)料存儲(chǔ)時(shí)，須避免過濕，一定要覆蓋，有條件的搭棚覆蓋，以免影響料斗中細(xì)料自由下落。

3)礦粉。本項(xiàng)目采用由石灰?guī)r磨細(xì)后的石灰粉。

4)消石灰。為增強(qiáng)混合料間的粘附效果，本項(xiàng)目使用的抗剝落劑為生石灰，達(dá)到二級(jí)灰標(biāo)準(zhǔn)。

5)瀝青。為確?；旌狭腺|(zhì)量和性能，本項(xiàng)目使用了MAC-70改性瀝青，要求在存儲(chǔ)罐或貯油池中的貯存溫度處于130 ℃～170 ℃范圍。

3 配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在LSPM基層混合料設(shè)計(jì)中，須通過目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比以及試驗(yàn)段驗(yàn)證三個(gè)階段進(jìn)行配合比組成設(shè)計(jì)。在目標(biāo)配合比階段，隨著集料的增多，礦粉用量減少，使得比表面積減少，瀝青總用量減少。一般19 mm～31.5 mm∶9.5 mm～19 mm∶4.75 mm～9.5 mm∶0 mm～2.36 mm∶生石灰粉=40∶33∶15∶11∶1。

在本項(xiàng)目中，在碎石組成確定后，在估算的油石比±0.5%范圍內(nèi)，確定3個(gè)～4個(gè)不同的油石比，用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試件，檢測(cè)體積指標(biāo)，進(jìn)行飛散試驗(yàn)，確定最佳油石比。本項(xiàng)目采用的最佳油石比為3.2%。

通過試驗(yàn)段鋪筑進(jìn)行生產(chǎn)配合比驗(yàn)證，進(jìn)行施工工序和流程優(yōu)化，確定正式施工中的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)配合比。

4 施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

為確保LSPM基層與下基層形成良好的粘結(jié)，須按規(guī)定時(shí)間預(yù)先進(jìn)行下層頂面處理和乳化瀝青撒布作業(yè)。使用專用灑布車進(jìn)行瀝青撒布作業(yè)，須進(jìn)行瀝青撒布量控制，再撒布粒徑范圍5 mm～10 mm的碎石，使用膠輪壓路機(jī)碾壓，確保石屑嵌入瀝青中。

4.2 混合料拌和

混合料的拌和、攤鋪、壓實(shí)能力須匹配。在LSPM混合料生產(chǎn)過程中，要求拌和樓配備有高精度電子計(jì)量和二級(jí)除塵裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)全生產(chǎn)過程的全自動(dòng)控制。

在LSPM混合料中，由于細(xì)集料用量較少，容易出現(xiàn)過熱致使瀝青老化，影響混合料的性能，須嚴(yán)格進(jìn)行拌和過程中的各環(huán)節(jié)溫度控制。采用導(dǎo)熱油進(jìn)行瀝青加熱，為避免瀝青老化，須嚴(yán)格控制在185 ℃～190 ℃范圍內(nèi)，礦料加熱至190 ℃～200 ℃范圍即可，予以廢棄溫度超過195 ℃的混合料。

在LSPM混合料中，由于粗集料用量多且粒徑較大，而瀝青用量小，為確?；旌狭习韬途鶆颍c普通瀝青混合料相比拌和時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。本項(xiàng)目中，要求總拌和時(shí)間不少于45 s，其中干拌時(shí)間為10 s，濕拌時(shí)間不少于35 s。

4.3 混合料運(yùn)輸

采用大噸位自卸汽車進(jìn)行運(yùn)料。為保證LSPM的連續(xù)施工，運(yùn)料能力應(yīng)略大于攤鋪能力，以免出現(xiàn)攤鋪機(jī)長(zhǎng)時(shí)間待料。

運(yùn)料車裝料前，要求車箱底板及側(cè)板干凈，在每天裝料前應(yīng)適當(dāng)涂抹隔離劑。裝料時(shí)，運(yùn)輸車應(yīng)前后移動(dòng)分三次裝料。

混合料裝車完畢后，為保證混合料溫度和避免運(yùn)輸途中的污染，應(yīng)立即覆蓋雙層篷布，要求卸料過程中不得掀開篷布。須對(duì)每車混合料的出廠溫度和運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)溫度進(jìn)行檢測(cè)，本項(xiàng)目中的出廠溫度要求不得低于180 ℃，混合料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度要求不得低于175 ℃。

4.4 混合料攤鋪

LSPM設(shè)計(jì)厚度一般在8 cm以上，采用骨架空隙結(jié)構(gòu)，分層攤鋪容易導(dǎo)致粗骨料破碎和混合料離析，應(yīng)采取一次攤鋪。

在本項(xiàng)目中，使用兩臺(tái)攤鋪機(jī)呈梯隊(duì)進(jìn)行作業(yè)，一前一后的距離控制在5 m～10 m內(nèi)，兩幅搭接寬度控制在10 cm。由于攤鋪厚度大，要確保攤鋪?zhàn)鳂I(yè)實(shí)現(xiàn)緩慢均勻不間斷攤鋪，應(yīng)保持1.2 m/min～1.3 m/min的攤鋪機(jī)前進(jìn)速度?；旌狭蠑備仠囟葢?yīng)不低于175 ℃。松鋪系數(shù)控制在1.18～1.20范圍內(nèi)。

攤鋪機(jī)熨平板須拼接緊密，開工前提前預(yù)熱熨平板不低于100 ℃。指定專人緊跟攤鋪機(jī)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的局部離析、邊角及坑槽及時(shí)進(jìn)行處理。

4.5 混合料壓實(shí)

混合料碾壓是保證施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，壓路機(jī)組合方式和碾壓步驟須合理確定。粗集料間的嵌擠是確保LSPM基層強(qiáng)度的關(guān)鍵，避免出現(xiàn)過分碾壓就尤為重要。

為確保基層壓實(shí)效果，應(yīng)使用大噸位雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)在盡可能高的混合料溫度下開展碾壓作業(yè)，要求混合料初壓溫度不得低于165 ℃。

壓實(shí)可分為初壓、復(fù)壓和終壓階段，相鄰兩幅的碾壓帶輪跡應(yīng)重疊20 cm。在初壓階段，使用兩臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)按“高頻低幅”原則進(jìn)行作業(yè)，第一遍使用前靜后振方式，第二遍使用振壓方式，速度控制在1.5 km/h～2 km/h。在復(fù)壓階段，使用膠輪壓路機(jī)碾壓1遍～2遍后，使用鋼輪壓路機(jī)終壓收光。在復(fù)壓及終壓階段，壓路機(jī)速度可適當(dāng)加快，控制在3 km/h～4 km/h。

LSPM基層的空隙率較大，表面粗糙，碾壓結(jié)束后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行面層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

5 質(zhì)量控制措施

1)在拌和作業(yè)時(shí)，要逐盤進(jìn)行瀝青及各礦料用量和各環(huán)節(jié)拌合溫度的存儲(chǔ)并打印，目測(cè)混合料拌和均勻，不存在嚴(yán)重離析或花白料等質(zhì)量問題，分別對(duì)混合料的出廠、攤鋪和碾壓溫度設(shè)專人進(jìn)行檢測(cè)并記錄。

2)LSPM現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度應(yīng)采用空隙率與壓實(shí)度雙指標(biāo)進(jìn)行控制。在本項(xiàng)目中，基層壓實(shí)后進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)，要求空隙率均值處于13%～18%范圍內(nèi)，最大值不超過20%，壓實(shí)度應(yīng)不小于98%。

3)在LSPM混合料中，由于是依據(jù)粗集料骨架和體積狀態(tài)及細(xì)集料的填充狀態(tài)計(jì)算得出的級(jí)配，則原材料的體積性質(zhì)極大的影響著級(jí)配范圍的變化。在混合料生產(chǎn)過程中，應(yīng)從拌合站和攤鋪現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格堅(jiān)持每天至少兩次取樣進(jìn)行抽提和篩分試驗(yàn)。要求將瀝青用量的允許偏差范圍控制在±0.2%內(nèi)。

4)在LSPM混合料中，粗集料用量多且粒徑較大，混合料容易出現(xiàn)離析?；旌狭想x析主要有隨機(jī)離析、縱向離析和運(yùn)輸離析，應(yīng)分別采取相應(yīng)的控制措施予以避免或預(yù)防。