開級配瀝青穩定碎石柔性基層施工技術研究

張英澤

（山東省濱州公路工程有限公司，山東 濱州 256600）

1 引言

我國高速公路基層常采用半剛性基層，其具有強度高、剛度大等優點。但是隨著國內外對半剛性基層的深入研究發現，半剛性基層適用于干旱少雨地區，對于多雨和重載地區，半剛性基層易產生裂縫和水損壞現象。通過資料研究顯示，大粒徑瀝青混合料基層可以有效減少路面基層發生病害。目前，國際上常采用的抗反射裂縫緩解層的主要材料為瀝青穩定碎石，具有較好的高溫穩定性。瀝青穩定碎石按照材料特性可分為密實型、半開級配型和開級配型[1]。本文通過研究，采用開級配瀝青穩定碎石（ATPB）防止反射裂縫，并結合工程實際，探討其施工工藝，介紹開級配瀝青穩定碎石基層的應用。

2 工程概況

某公路工程所處地區雨水量較大，交通荷載較重，使用半剛性基層會出現裂縫和水損壞現象。應業主要求，該項目瀝青路面基層需具有較好的抗剪能力、強度和耐久性，經研究最終選定采用ATPB 柔性基層。本次試驗段路線全場3.5 km，起點樁號K15+500，終點樁號K19+000，位于該路段的基層采用二次成型方式。

3 原材料技術性質與試驗方法

3.1 原材料

3.1.1 瀝青

本文研究的瀝青混合料應用于路面面層結構中，根據上面層所需材料特性，采用AH-70#基質瀝青，按照JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的要求對基質瀝青進行技術性質檢測[2]。

3.1.2 集料

本項目粗細集料采用火成巖，細集料采用火成巖石屑。粗集料的壓碎值、磨耗值、磨光值、級配等各項指標應該滿足相應規范要求[3]。

3.1.3 礦粉

將石灰巖磨制，放入干燥箱中烘干2 h 得到礦粉。礦粉在瀝青混合料中起填料作用。

3.2 級配設計

瀝青穩定碎石基層性能的差異與混合料組成設計密不可分。本項目根據集料的篩分結果、交通狀況、氣候條件以及相關工程實踐要求，確定開級配瀝青穩定碎石比例和各級篩孔尺寸礦料的通過率[4]，開級配瀝青穩定碎石級配范圍及設計級配曲線見表1、圖1。

表1 ATPB瀝青穩定碎石級配范圍

圖1 ATPB瀝青穩定碎石級配曲線

由表1、圖1 可知，該試驗采取開級配瀝青穩定碎石設計級配在級配范圍的上限和下限之間，符合要求，且曲線變化趨勢合理。

3.3 確定最佳油石比

瀝青穩定碎石通過析漏試驗、飛散試驗確定最佳瀝青用量。根據瀝青混合料析漏試驗的反彎點作為最大瀝青用量，瀝青混合料飛散試驗的反彎點作為最少瀝青用量。通過試驗可以獲得油石比的范圍為2.1%～3.3%，與國內馬歇爾試驗的結果進行綜合對比，選擇合適的瀝青用量作為最佳瀝青用量。試驗結果見圖2、圖3。

圖2 析漏試驗結果

圖3 飛散試驗結果

本項目確定開級配瀝青穩定碎石最佳油石比時，按照設計級配和油石比為2.1%、2.4%、2.7%、3.0%和3.3%進行制件，通過對混合料試件兩面擊實75 次得到成型的馬歇爾試件，計算各試件的空隙率、毛體積密度和滲透系數等指標進行馬歇爾試驗[2]。馬歇爾試驗檢測結果如表2 所示。

表2 開級配橡膠瀝青混合料馬歇爾試驗結果

4 施工工藝

4.1 準備工作

在進行瀝青穩定碎石基層現場施工前，應當做好準備工作。由于ATPB 混合料中粗計量含量較多，細集料含量較少，所以，混合料在施工過程中受溫度影響易產生離析現象。在鋪筑基層前，應對下承層進行相應的技術指標檢測，確保下承層平整密實。同時為提高結構層間黏結力，防止水分通過基層下滲，應清掃路面基層表面，在表面灑布乳化瀝青粘層油。待檢測合格后再進行瀝青穩定碎石基層的施工。

對施工現場底基層進行檢查，并對現場進行放樣，在施工之前選取合適的試驗段進行試驗；綜合考慮材料運輸距離、運輸效率選取合適的運輸路線，同時確保運輸道路的平整度，避免運輸速度不當影響施工質量。

4.2 拌和、運輸

4.2.1 拌和

本項目采用連續式ATPB 混合料廠拌法設備進行拌和，按照設定的級配，技術人員不得隨意修改配料比例，若在拌和過程中出現溢倉現象，應及時停止拌和，以提高工程質量。由于ATPB 混合料空隙較大，在施工時應當適量提高溫度，瀝青加熱溫度應控制在155～165 ℃，混合料出料溫度145～160 ℃，混合料到場溫度為145～155 ℃，混合料攤鋪溫度為135～155 ℃，混合料碾壓溫度為135～145 ℃[3]。

進行混合料拌和前，應通過試拌確定ATPB 混合料的拌和時間。由于混合料間隙率較大，總表面積較小，瀝青含量較低，需要適當延長拌和時間。拌和過程中，應及時檢查ATPB混合料是否拌和均勻，如果拌和過程中出現花白料和離析等現象，應立即分析原因，待解決問題后方可繼續進行拌和。

4.2.2 運輸

瀝青穩定碎石在進行裝車時，為達到拌和站的產量、運輸距離和攤鋪效率協調，應配備足夠的運輸車輛數，同時保證每輛運輸車裝載重量一致。運輸途中可能受到溫度和運輸時間等因素影響，發生離析和水損壞現象，應在車輛上方覆蓋一層帆布，減少運輸過程混合料中水分流失。為防止瀝青與車廂發生黏結，需在車廂側板和底板處涂上水油混合液或隔離劑。

4.3 攤鋪、碾壓

4.3.1 攤鋪

確定松鋪系數為1.25，計算松鋪厚度,采用攤鋪機進行均勻攤鋪施工，調整攤鋪機熨平板高度和內料位高度；攤鋪過程中，安排人員進行協調管理，保證施工現場持續有3～4 輛車在等待卸料。車輛運輸時不得隨意改變速度或停頓必須均勻緩慢前進，攤鋪速度控制為1～3 m/min。如遇雨天應停止攤鋪混合料，并及時清理未壓實混合料，待天氣合適再進行施工。

4.3.2 碾壓

初壓時，采用13～15 t 雙鋼輪壓路機優低向高側重疊1/3輪寬進行碾壓，壓路機以2～3 km/h 的速度呈階梯狀排列靜壓3 遍；復壓時采用10～12 t 雙鋼輪壓路機以3～5 km/h 的速度振動3 遍；終壓時采用25 t 膠輪壓路機碾壓2 遍，直至輪跡完全消失，并在接頭處穩壓，消除因混合料推移產生的波紋[4]。

5 結語

本文研究瀝青穩定碎石基層的各項性能和施工技術。得出以下結論：

1）通過選用開級配瀝青穩定碎石進行配合比設計，得到設計級配位于級配上限和級配下限之間，且級配曲線平順圓滑。

2）通過對ATPB 混合料進行飛散試驗、析漏試驗確定瀝青用量范圍為2.1%～3.3%。

3）通過對ATPB 混合料進行馬歇爾試驗，計算試件密度、空隙率、毛體積密度和滲透系數等指標，最終確定混合料最佳油石比為2.9%。