馬輝

（華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司寧夏分公司，寧夏 銀川 750000）

0 引言

近年來，我國在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面取得了巨大成就，其中公路交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就是非常典型的案例。但在以往的建設(shè)中，我國很多公路都是采用半剛性基層瀝青路面，也就是在半剛性基層上面直接進(jìn)行瀝青面層鋪設(shè)工作[1]。此類型路面在工程實(shí)踐中暴露出了一些問題，容易出現(xiàn)反射裂紋。為了解決該問題，當(dāng)前在公路的建設(shè)過程中，密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石ATB 的應(yīng)用越來越廣泛，且取得較好的效果，越來越受到相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的青睞和關(guān)注。ATB 屬于柔性面層，在實(shí)踐應(yīng)用中表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗剪強(qiáng)度以及良好的抗疲勞性能，可有效規(guī)避瀝青路面出現(xiàn)反射裂紋。結(jié)合具體案例詳細(xì)介紹了ATB-25 瀝青穩(wěn)定碎石下面層配合比的設(shè)計(jì)情況，以及在具體施工過程中的質(zhì)量保證措施，對(duì)于提升公路施工質(zhì)量具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況及關(guān)鍵技術(shù)問題

1.1 工程基本情況

寧夏境國道344 線李旺至同心段公路全長41.149km，該項(xiàng)目按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度為80km/h，瀝青下面層采用ATB-25 瀝青穩(wěn)定碎石進(jìn)行施工。現(xiàn)以該項(xiàng)目第1 合同段為例進(jìn)行分析。為了確保該合同段的施工質(zhì)量，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)ATB-25 瀝青穩(wěn)定碎石下面層配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)，并提出施工質(zhì)量保證措施。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)問題

1.2.1 ATB-25 瀝青穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)方法

與傳統(tǒng)的AC-25 瀝青混合料相比較，ATB-25 的粒徑相對(duì)更粗，不同集料之間的級(jí)配范圍相差很小，所以需要采取合適的措施明確最優(yōu)的級(jí)配以及最佳瀝青用量，最大限度地控制混合料的離析現(xiàn)象，同時(shí)確保瀝青穩(wěn)定碎石具有足夠的承載力，這樣可以有效控制瀝青面層出現(xiàn)反射裂紋的概率。

1.2.2 試件成型工藝

一般情況下，馬歇爾試件高度在63.5±1.3mm，該案例中ATB-25 瀝青混合料中粗集料的公稱最大粒徑為26.5mm。結(jié)合實(shí)際情況，為了能夠更加準(zhǔn)確地描述瀝青混合料的各項(xiàng)指標(biāo)，除開展常規(guī)的試驗(yàn)檢測參數(shù)外，還需要增加動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)檢測，試件的規(guī)格尺寸為300mm×300mm×100mm。通過開展動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)?zāi)軌蚋玫孛枋鰹r青混合料的高溫穩(wěn)定性，以此來提高ATB-25 瀝青穩(wěn)定碎石的質(zhì)量[2]。

2 ATB-25 瀝青下面層配合比設(shè)計(jì)

對(duì)于ATB-25 瀝青穩(wěn)定碎石而言，配合比會(huì)對(duì)瀝青混合料質(zhì)量產(chǎn)生決定性影響，進(jìn)而影響瀝青路面下面層的施工質(zhì)量?；隈R歇爾試驗(yàn)確定最佳瀝青用量，基于路用性能試驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)的配合比實(shí)施驗(yàn)證，保證設(shè)計(jì)配合比的科學(xué)性和合理性。

2.1 原材料選擇

2.1.1 粗集料

選用石質(zhì)為石灰?guī)r的石料作為ATB-25 瀝青穩(wěn)定碎石的粗集料。碎石必須石質(zhì)堅(jiān)硬、潔凈且具有良好的均勻性及棱角性。 其堅(jiān)固性能、水洗法小于0.075mm 顆粒含量、針片狀顆粒含量必須滿足相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)文件要求。且具有良好的耐磨性能和足夠的強(qiáng)度，為了確保施工質(zhì)量，石料壓碎值不大于23%、洛杉磯磨耗損失不大于25%。

2.1.2 細(xì)集料

選用的是基于優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r碎石軋制的機(jī)制砂，要求潔凈、干燥、無分化、無雜質(zhì)、有適當(dāng)?shù)念w粒組成，并滿足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1.3 填料

填料選用的是基于石灰?guī)r軋制的碎石石料經(jīng)研磨得到的礦粉，要求礦粉必須潔凈、干燥。嚴(yán)禁使用回收粉塵作為填料。

2.1.4 瀝青

根據(jù)該項(xiàng)目區(qū)的氣候特點(diǎn)及交通量大、重車多的情況，為避免或者減少瀝青路面產(chǎn)生裂縫、車轍等早期病害，設(shè)計(jì)瀝青面層采用I-C 級(jí)SBS 改性瀝青，基質(zhì)瀝青采用A-90 號(hào)。

2.2 礦料合成級(jí)配

粗集料采用四種類型的碎石，粗集料粒徑分別為10～25mm、10～15mm、5～10mm、3～5mm。 根 據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的級(jí)配要求，上述四種碎石與細(xì)集料、礦粉的比例為38%∶18%∶10%∶14%∶18%∶2%。對(duì)應(yīng)的配合比礦料合成級(jí)配曲線如圖1 所示。

圖1 礦料合成級(jí)配曲線

2.3 確定最佳瀝青用量

根據(jù)初步選擇的設(shè)計(jì)級(jí)配，以預(yù)估的瀝青用量為中值，按0.5%間隔拌和混合料，選擇5 種類型的瀝青用量，并制作馬歇爾試件開展馬歇爾試驗(yàn)工作。5 種類型的瀝青用量分別為2.6%、3.1%、3.6%、4.1% 和4.6%。通過馬歇爾試驗(yàn)分析研究5 種不同瀝青用量情況下瀝青混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上選擇最佳的瀝青用量。5 種類型的瀝青用量對(duì)應(yīng)的瀝青混合料馬歇爾檢測結(jié)果如表1 所示。

從表1 中可以看出，隨著瀝青用量的不斷增加，瀝青飽和度及其流值隨之不斷增加。相反地，空隙率隨之逐漸降低。瀝青混合料的穩(wěn)定度隨瀝青用量的變化規(guī)律相對(duì)較為復(fù)雜，首先隨之逐漸增加，但增加到峰值以后又隨之逐漸降低。

表1 瀝青混合料馬歇爾檢測結(jié)果

圖2 為不同瀝青用量情況下馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果的各項(xiàng)指標(biāo)關(guān)系圖。根據(jù)試驗(yàn)曲線走勢，在曲線圖上求取相應(yīng)于毛體積相對(duì)密度的最大值、穩(wěn)定度的最大值、目標(biāo)空隙率、瀝青飽和度范圍的瀝青用量a1=/、a2=3.4%、a3=3.8%、a4=3.75%。對(duì)所選擇瀝青用量范圍密度沒有出現(xiàn)峰值，取目標(biāo)空隙率對(duì)應(yīng)的a3作為OAC1=3.80%。以各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（不包括VMA）的瀝青用量范圍OACmin～OACmax的中值作為OAC2=3.85%。取OAC1及OAC2的中值作為計(jì)算的瀝青用量OAC=3.8%。在該瀝青用量的情況下，瀝青混合料的綜合性能最優(yōu)。

圖2 瀝青用量與馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果的各項(xiàng)指標(biāo)關(guān)系圖

2.4 瀝青混合料性能檢測

根據(jù)上述確定的最佳瀝青用量情況，開展相關(guān)試驗(yàn)檢測工作對(duì)混合料的性能進(jìn)行檢測。試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。通過將ATB-25 瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)實(shí)測值與對(duì)應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)均達(dá)到了相關(guān)的技術(shù)要求，說明上述設(shè)計(jì)的配合比是科學(xué)有效的，特別是與傳統(tǒng)的AC-25 瀝青混凝土相比較，ATB-25的動(dòng)穩(wěn)定度有了非常顯著的提升[3]。

表2 瀝青混合料性能檢測結(jié)果

3 ATB-25 瀝青下面層施工質(zhì)量保證措施分析

3.1 關(guān)鍵控制指標(biāo)

3.1.1 下面層厚度

下面層厚度是瀝青面層控制的關(guān)鍵項(xiàng)目，該合同段下面層的設(shè)計(jì)厚度為8cm，為了對(duì)其進(jìn)行精確控制，通過混合料出料數(shù)量、施工路段長度和取芯厚度三方面的數(shù)據(jù)同時(shí)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并在同一段落采用加厚上面層的方法加以彌補(bǔ)。

3.1.2 平整度

路面平整度主要反映的是路面縱斷面的平整性，下面層施工中局部位置可能出現(xiàn)擁包的現(xiàn)象，需要及時(shí)在瀝青混合料表面溫度較高時(shí)，直接使用雙鋼輪壓路機(jī)對(duì)出現(xiàn)擁包的部位進(jìn)行碾壓處理。施工完成后使用連續(xù)式平整度儀對(duì)路面進(jìn)行平整度檢測，確保平整度達(dá)到規(guī)范要求。

3.1.3 壓實(shí)度和空隙率

根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，每日拌和的前幾盤料，其質(zhì)量都難以控制，因此需要結(jié)合實(shí)際情況加大混合料檢測頻率，確保瀝青混合料拌和質(zhì)量達(dá)到路用性能，使后續(xù)壓實(shí)度和空隙率符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.2 施工質(zhì)量控制重點(diǎn)

根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)工作，提出以下重點(diǎn)施工質(zhì)量控制措施。

3.2.1 溫度控制

溫度是瀝青混合料中非常重要的工藝參數(shù)，必須對(duì)全過程的溫度進(jìn)行精確控制。主要包括原材料加熱溫度、拌和時(shí)的溫度、混合料出廠時(shí)的溫度、到達(dá)施工現(xiàn)場時(shí)的溫度以及攤鋪碾壓過程中的溫度。任何一個(gè)環(huán)節(jié)的溫度都會(huì)影響下面層的施工質(zhì)量。

3.2.2 混合料級(jí)配控制

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)混合料級(jí)配的精確控制，一方面需要對(duì)混合料原材料加大抽檢力度，另一方面需要對(duì)熱料倉中的混合料級(jí)配進(jìn)行抽檢，從而提升混合料的拌和質(zhì)量。

3.2.3 攤鋪質(zhì)量控制

攤鋪設(shè)備會(huì)對(duì)攤鋪過程產(chǎn)生重要的影響，因此在正式對(duì)瀝青混合料進(jìn)行攤鋪前，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行性能調(diào)試檢測，為下面層高質(zhì)量鋪設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該案例中將松鋪系數(shù)選擇為1.25，這樣在松鋪時(shí)的厚度可以控制在10cm，經(jīng)碾壓后可以將其控制在8cm。

3.2.4 碾壓控制

施工過程中碾壓設(shè)備需要緊跟在攤鋪設(shè)備后面，確保在瀝青混合料溫度較高時(shí)對(duì)其進(jìn)行碾壓成型。碾壓過程中需要對(duì)不同壓路機(jī)之間的協(xié)調(diào)性以及碾壓次序、碾壓速度等重要參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。該工程中采用了三次碾壓，分別為初壓、復(fù)壓和終壓，其中初壓采用雙鋼輪壓路機(jī)，碾壓速度控制在1.5～2km/h；復(fù)壓采用膠輪壓路機(jī)碾壓，碾壓時(shí)速度在3～4km/h；終壓采用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行靜壓1～2 遍，速度同樣控制在3～4km/h。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)半剛性瀝青基層路面相比較，利用ATB-25 瀝青穩(wěn)定碎石對(duì)瀝青路面下面層進(jìn)行施工取得了非常好的效果，可有效規(guī)避路面出現(xiàn)反射裂紋問題。但是ATB-25 瀝青混合料的配合比會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生決定性的影響，如何對(duì)其配合比進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，以確保ATB-25 瀝青下面層的施工質(zhì)量，是施工過程中需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的問題。這就要求在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合理論和現(xiàn)場試驗(yàn)，確定最優(yōu)的配合比。另外，施工過程中也要結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況，采取必要的質(zhì)量保障措施，才能確保瀝青下面層的施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。