淺議砂巖在干線公路ATB—25瀝青路面施工中的應用

摘 要：砂巖集料具備較高的抗壓強度，由于粘附性不好一直很少用于干線公路瀝青面層中。文章結合砂性巖石集料應用于干線實踐為例，介紹改性處理后的砂巖在ATB-25配合比設計、前后場施工控制為例進行系統分析，并對改性處理后的砂巖ATB-25質量控制方面進行探討。

關鍵詞：干線公路；砂巖；ATB-25；質量控制

1 概述

近年來，隨著江蘇省干線公路建設的加快，尤其是干線公路的快速發展，消耗了大量的石灰巖，江蘇省徐州市新沂附近由于地質條件的限制，石灰巖資源嚴重緊缺。相比而言，與新沂比鄰的連云港市安峰山一帶砂巖資源相對比較豐富。為了避免自然資源的浪費，充分合理開發利用自然資源的前提下，本著倡導技術創新進一步提高工程建設質量的理念，江蘇省徐州市干線公路嘗試引進砂巖用于ATB-25瀝青穩定碎石基層施工，通過相關試驗努力，各項指標均能滿足施工規范要求，本文將以新沂市425省道工程上基層砂巖瀝青穩定碎石的設計和質量控制為例進行闡述。

2 原材料試驗

新沂市425省道工程標上基層采用江蘇泰州中海油50號A級，集料采用連云港安峰山地區采石場生產的砂巖，水泥采用徐州淮海中聯水泥有限公司生產的P.C32.5緩凝水泥，試驗結果見表1-表3。

表1 50號瀝青試驗結果匯總表

表2 集料檢測結果匯總表

表3 水泥試驗結果表

3 ATB-25配合比設計

3.1 水泥的添加量確定

由于砂巖石料的粘附性不能滿足規范要求，因而本段目標配合比設計的重點，在于尋找合適的方法，對砂巖的粘附性進行改性。由于新沂市沒有優質的石灰巖礦粉加上對抗剝落劑改性的瀝青混合料長期性能不穩定性擔憂，最終決定采用水泥替代部分礦粉的辦法，對其進行改性處理。

本工程在配合比設計過程中根據預先設計的級配，在瀝青混合料中分別添加1%，2%，3%的水泥，分別進行馬歇爾試驗（穩定度、流質、殘留穩定度、凍融劈裂試驗），綜合比較不同摻量對混合料高低溫影響，具體結果見表4。

表4 不同水泥摻量下的混合料性能比較

從試驗結果的匯總來看，隨著水泥摻量的增加，殘留穩定度增加明顯，凍融劈裂試驗結果出現峰值。筆者分析認為由于水泥屬于水硬性膠凝材料，在低溫狀態下隨著水泥劑量的增加易變脆，導致混合料強度降低。因而在水泥劑量的選用上，不宜摻多。本項目在最終權衡下，選擇了2%水泥的摻量。

3.2 ATB-25配合比設計過程

對于ATB-25的設計方法，根據《瀝青路面施工技術規范》要求，采用馬歇爾重型擊實法進行配合比設計，級配的篩選主要以0.075mm，2.36mm，4.75mm，9.5mm為關鍵篩孔，初始油石比為3.9，確定ATB-25三個級配測定飽和度以及VMA等指標基礎上選擇空隙接近5%的級配為設計級配。根據測試結果得出級配B滿足要求，具體見表5-表7。

表5 各種礦料的篩分結果

表6 三種級配堆配合比組成

表7 三種級配設計組成結果（%）

對于級配B，采用5種油石比，制作馬歇爾試件進行馬歇爾穩定度試驗（擊實次數為正反75次），試驗結果列于表8。根據ATB-25路面設計要求結合交通與氣候條件，空隙率應控制在3.0～6.0%。根據實際工程情況，目標設計最佳油石比為3.9，對應空隙率為4.9%。

表8 ATB-25型設計配合比馬歇爾試驗結果

3.3 ATB-25配合比設計體會

針對新沂市425省道工程配合比設計情況，對配合比設計過程中的一些關鍵指標進行了深入分析：

3.3.1 關于關鍵篩孔的控制。由于2.36mm以上粒徑的粗集料是真正形成石-石嵌擠結構的主要部分，因此2.36mm篩孔通過率是ATB-25級配組成設計中最重要的參數，決定了粗集料嵌擠作用的形成情況。一般情況下2.36mm通過率宜控制在30%左右，保證混合料能夠形成石-石嵌擠結構，起到更好的抗車轍性能。

3.3.2 2.36mm與4.75mm之間的集料用量不宜太多，這檔集料用量過高會導致混合料在壓實時出現推擠現象。9.5mm通過率對構造深度影響較大，通常較好的構造深度，能夠提高混合料層間的切合度，增強混合料的整體性能，提高混合料的抗車轍能力，一般來講9.5mm通過率宜在43%左右。

3.3.3 0.075mm通過率不宜過高，也不宜偏低。0.075mm通過率如果出現過高的情況，鋪筑的混合料碾壓后有可能出現“光面”現象，引起混合料“泛油”現象。0.075mm通過率如果出現過低現象，可能出現混合料膠漿不足，導致混合料空隙偏大，出現松散，壓不實現象，0.075mm通過率宜控制在4.5%～5.5%之間。

4 ATB-25混合料前后場控制問題

4.1 拌合樓控制

ATB-25級配從合成級配來看，4.75mm以上的粗集料接近70%，細集料30%左右，這對于混合料的拌合提出了較高的要求，我們在料斗、料倉、篩網設置的安排上做了認真計劃，基本沒有出現粗集料等料、細料溢料的現象。

另外，由于ATB-25使用的細集料數量很少，實際拌合時冷料倉料門開啟很小，如果細集料潮濕，就會漏下來，如果將料倉口開大，細集料用量就會增加。為了解決這個問題，我們要求對細集料加蓋大棚，有效的防止了下雨的潮濕問題。

由于本項目的瀝青采用了50號道路石油瀝青，瀝青粘度比較高，因此保溫工作非常重要，為了減輕混合料的施工老化，我們制定了嚴格的溫度控制標準，確保了混合料的施工溫度。具體指標參見表9。

表9 瀝青混合料的施工溫度（℃）

4.2 運輸

由于ATB-25瀝青混合料離析問題一直是施工控制難點問題，我們在混合料運輸過程中對細節進行了嚴控，我們采取了以下一系列途徑對運輸過程中的離析進行了控制。

4.2.1 混合料往運輸車上卸料時，安排專人指揮運輸車駕駛員按照分“前后中”三次原則，來回循環有序的裝料，減少混合料在裝料過程中的離析。

4.2.2 安排專人緊盯運輸車篷布的覆蓋，減少混合料在運輸過程中的溫度損失。

4.2.3 加強攤鋪現場與攤鋪后場的聯系，保證攤鋪機攤鋪前混合料運輸車較攤鋪速度有所富裕。

4.3 攤鋪

在綜合比較各種攤鋪機的優缺點后，本工程最后選擇采用1臺ABG8820攤鋪機全幅進行了攤鋪，為了控制ATB-25混合料攤鋪過程中的離析，我們對攤鋪機設備以及攤鋪細節進行了少許改進。

（1）在攤鋪機螺旋1/2處，邊端裝反向螺旋葉片。（2）攤鋪時，控制布料器處于中高檔位置。（3）勻速操作送料器與布料器。（4）攤鋪機在攤鋪過程中保持布料器不停轉動，攤鋪機兩側保持有不少于送料器高度2/3的混合料。

通過改進后的方式攤鋪，目測混合料表面基本沒有明顯的離析現象。

4.4 碾壓

由于ATB-25混合料骨料比較多，細料較少，且砂巖強度比較高，不易壓碎。我們針對此特征，制定了嚴格的碾壓方案，對于膠輪的碾壓重點進行了安排，具體碾壓方案見表10。

表10 施工碾壓方案

4.5 全面質量檢測

除了每日對ATB-25混合料進行抽提以及馬歇爾常規試驗外，我們對滲水試驗的檢測頻率提了更高的要求，在每日現場碾壓結束后混合料表面溫度允許的情況下，立刻進行滲水試驗。如發現碾壓段落滲水系數偏大的情況下，立即與相關人員進行聯系，加強碾壓。通過事前控制，能夠有效的避免大規模滲水系數不合格情況的發生。通過不懈的努力，ATB-25滲水系數合格率能夠達到85%以上。

5 結束語

通過新沂市425省道工程ATB-25路面工程實踐，我們對砂巖用于瀝青碎石基層的配合比以及施工控制進行了深入分析，我們認為砂巖是可以用于瀝青穩定碎石基層施工的，但應注意如下幾點。

5.1 水泥用于砂巖瀝青混合料的改性材料，應嚴格注意水泥的摻入量、水泥的強度等級控制，注意摻入水泥劑量對混合料低溫性能的影響。

5.2 ATB-25作為骨架密實結構，在配合比設計中應注意0.075mm，2.36mm，4.75mm，9.5mm 的通過率，對于油石比的確定，應注意與集料合成毛體積相對密度，水泥、礦粉密度的聯系。

5.3 ATB-25瀝青穩定碎石的離析控制，攤鋪環節的碾壓，以及滲水系數的檢測應引起重視。

參考文獻

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