ＡＴＢ－３０粗粒式瀝青混凝土下面層配合比設計及施工控制

摘要：隨著國民經濟的發展，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。為了延長路面使用壽命，部分高速公路下面層設計為ATB－30粗粒式結構。本文從ATB-30結構在原材料、試驗、配合比設計、施工工藝等方面進行了闡述。

關鍵詞：ATB-30瀝青混凝土 施工工藝 質量控制

0 引言

目前，我國90%以上的高速公路路面基層采用半剛性基層。這種基層具有強度高、剛度大特點，但同時也具有干縮和溫縮的特性，因而使瀝青面層不可避免的產生反射裂縫，從而導致雨水滲入基層，又不能及時排出。在重交和重載的作用下，基層產生動水壓力沖刷基層，造成唧漿。這一過程反復作用，最終導致基層喪失支撐，脫離與面層的連結，從而造成瀝青路面開裂、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，解決滲水對基層和路床的損害，提高路面的使用性能，延長路面使用壽命，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構，取得了良好的經濟效益和社會效益。

1 項目概況

黃陵至延安高速公路是國家規劃的西部大通道包頭-西安-重慶-北海在陜西境內的重要組成部分，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相接，經安塞、靖邊、橫山、榆林可到達內蒙古自治區的包頭市，全長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，且重載車輛占相當大的比重。鑒于近幾年這種重交重載的狀況日益嚴重，交通主管部門將原設計：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構調整為：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 原材料質量控制

瀝青混合料的技術性質主要取決于集料間的級配，不同的級配產生的路用性能指標不同，所以必須嚴格控制原材料的質量。在料場的選擇上盡量選擇生產能力大、規模大、設備先進且已開采多年的成熟料場。山體母巖的風化帶、破碎帶要少，以避免碎石中含有較多的風化石、山皮石、水銹石等。倘若兩家以上料場供料時要統一篩網規格，避免原材料規格波動。

2.1 礦料 ①粗集料應潔凈、干燥、表面粗糙，且無風化、無雜質，并有足夠的強度、耐磨耗性。須選用反擊式破碎機加工的碎石，不得采用顎式破碎單機加工的碎石。②細集料可采用中粗天然砂，但用量不應超過集料總量的10%，同時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巖或巖漿巖中的強堿性巖石等憎水性石料經磨細得到的礦粉。礦粉要求干燥、潔凈、能自由地從礦粉倉流出，嚴禁使用回收粉。

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

2.2 瀝青 瀝青全部采用韓國SK（A-90）瀝青，瀝青的各項指標見表5。延安地處陜西北部，在氣候分區中屬于2-2區(夏熱冬寒區)。技術指標符合GF40-2004規范中瀝青原材料2-2區的技術指標要求。(見表3）

3 配合比設計及其優化

配合比設計經過了目標配合比設計、生產配合比設計、以及生產配合比驗證三個階段。在各項指標均滿足規范要求的情況下，考慮到通車后重交重載的實際情況，重點對抗車轍能力和防水性能做了優化。采用的是骨架密實型瀝青穩定碎石混合料。具體級配見表4。

調整后的級配整體線型偏下限，細集料偏少，整個線形合理并且在0.3mm-0.6mm之間，沒有出現“駝峰”。最終確定目標配合比最佳油石比3.4％，馬歇爾穩定度為22.1KN，浸水殘留穩定度97.4%，完全滿足要求。目標配合比如下：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。

目標配合比確定后，瀝青拌和站采用西筑LB4000型瀝青拌和站。對生產配合比進行調整，最終確定為5＃：4＃：3＃：2＃：1＃：礦粉：水泥=22：17：18：18：21：2：2。

調試的生產配合比的線型接近目標配合比，調整的合成級配見圖1。通過檢測生產配合比生產的瀝青穩定碎石的路用性能指標，結果滿足規范要求具體見表5。

4 施工工藝

4.1 施工前的準備工作 施工前3～5天，工程測量人員對中樁、邊樁進行恢復，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。同時機械設備調試完畢、車輛、人員安排到位、技術交底到位。

4.2 拌和、運輸

4.2.1 拌和站調試、試拌 瀝青拌和設備調試包括礦料進料、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、卸料等環節。拌合設備調試完成后進行試拌，同時反復調整冷料倉進料比例，達到供料均衡。

調試完成后，按照生產配合比輸入電腦、開機拌和。拌和過程中，嚴禁手動調整。為了減小集料中粉塵的影響，控制風門完全開啟，負壓控制在24-26。干拌時間不宜過長，否則，容易將粗集料打碎，細集料磨成礦粉，改變混合料級配，影響到混合料的路用性能。另一方面對機器拌鍋磨損太大，不利于生產。濕拌時間決定了混合料的均勻程度，決定了出廠混合料的品質，不宜過短，必須確保每鍋無花白料，瀝青裹覆均勻。

大粒徑碎石升溫速度較快，在拌和中一定嚴格控制為各項溫度。在拌和過程中如發現瀝青混合料溫度超過標準要堅決廢棄，以防止瀝青老化后造成瀝青路面的早期破壞。拌和結束后，加大風門空轉滾桶30min，以盡快排除廢氣冷卻滾筒。將熱料倉的余料放入拌鍋內干拌以刷干凈拌鍋內殘余瀝青。同時使管道泵反轉以排出管道中的殘余瀝青，防止堵塞管路。

4.2.2 運輸 混合料運輸車輛配置應結合拌和站產量、運距、攤鋪速度等因素，確保連續攤鋪并且前面有4-5臺待卸。同時還要注意以下幾點：①為防止瀝青與車廂板粘結，車廂側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，大噸位運輸車可以減少混合料溫降。③大粒徑混合料容易在卸料過程中產生離析，為減少離析，運輸車裝料時應每卸1-2斗時，挪動一下汽車位置，采用“品”字型裝料。④在運輸過程中，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，產生排水困難和施工縫處的水穩定性差，兩臺攤鋪機拼幅采用不等寬攤鋪，接縫相互錯開寬度大于0.5m，分別為5.5m、6.5m。工作仰角α標尺數設置為0。為了防止離析，螺旋布料器高度調整為310mm的低位。攤鋪速度根據計算控制在2.0m/min左右，呈梯隊方式同步攤鋪。松鋪系數采用壓實前后高程差來確定，每10m取一基準面，每斷面取3點分別為3m、6m、9m。根據試驗段測的松鋪系數為1.21。

在攤鋪時自卸車車廂正對攤鋪機料斗并傾斜混合料靠自重下滑，攤鋪機螺旋送料器應不停轉動，兩側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的壓實度采用實驗室標準密度壓實度和最大理論密度壓實度進行兩方面控制，并以合格率低的作為評定結果，不允許采用試驗段密度進行控制。ATB-30規定現場密度要大于等于試驗室標準密度的97%。

5 檢測結果

在試驗段完成后，對現場實體進行了檢測，結果顯示（表7），各項指標滿足規范要求。其中壓實度、厚度、馬歇爾穩定度等關鍵性指標全部合格。表明ATB-30試驗段獲得成功為大面積展開施工提供了有利依據。

6 結語

ATB-30瀝青碎石工藝由于剛開始使用，成熟的施工經驗較少。但只要充分借鑒其他結構的施工經驗，從原材料、配合比、拌和、攤鋪等各個環節嚴格控制（尤其是ATB-30瀝青穩定碎石的施工過程中，因其結構骨料最大粒徑達37.5mm，粗集料含量達70％），將攤鋪的平整度以及瀝青混合料混合料離析問題控制好，精心組織施工就一定能夠取得成功。