ATB-30瀝青穩定碎石路面施工工藝及質量控制

楊寶嶺

1 概述

目前在我國90%以上的高速公路瀝青路面基層和底基層采用了水泥穩定或二灰穩定類半剛性基層。這種基層具有強度高、剛度大的特點,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,從而導致雨水很容易的滲入基層,又不能及時排出。在重交和重載的作用下,產生極大的動水壓力而沖刷基層造成唧漿。現在我國剛開始推廣大粒徑瀝青穩定碎石柔性結構,防止反射裂縫的形成,以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。

2 工程概況

黃陵—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,也是陜西省“十?五”計劃重點建設項目之一,同時也是陜西省“米”字形主骨架的構成路段。本合同段為LM-3合同段,全長27.2 km。施工ATB-30瀝青碎石下面層施工為陜西省首例。

黃延高速公路設計行車速度80 km/h,路基寬度24.5 m。結構層為:4 cm AC-13瀝青混凝土+6 cm AC-20瀝青混凝土+10 cm ATB-30瀝青穩定碎石,ATB-30瀝青穩定碎石680 km2。

3 施工工藝

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

3.2 原材料選用

1)礦料。a.粗集料應潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體,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。b.細集料可采用天然砂,但用量不應超過集料總量的15%。天然砂應潔凈、干燥、無風化、無雜物,且有適當的顆粒級配,同時要求與瀝青有良好的粘附能力。c.瀝青混合料的填料必須采用石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經磨細得到的礦粉,原石料中不得含有泥土等雜質。礦粉要求干燥、潔凈、能自由地從礦粉倉流出,堅決不得使用回收粉。嚴格控制0.075 mm以下含量,其允許偏差為±1%。礦料摻配時引進粉膠比進行控制,ATB-30宜為0.8～1.0。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,干粉水泥為堿性材料。

2)瀝青。在黃延高速中ATB-30瀝青穩定碎石用瀝青全部采用韓國SK(A-90)瀝青。由于延安地處陜西北部,在氣候分區中屬于2-2區(夏熱冬寒區)。瀝青技術指標應符合GF 40-2004規范中瀝青原材料2-2區的技術指標要求。

3.3 配合比的設計

1)配合比級配選擇。黃延高速在級配范圍選用上參照了JTG F40-2004瀝青路面施工技術規范中所提供的級配范圍。2)馬歇爾試件的成型及其最大理論密度的確定。瀝青試件制作的溫度與現場溫度同步。在成型試件過程一定要嚴格控制好拌和及擊實試驗溫度。瀝青混合料試件成型后計算試件的理論密度按現行規范有計算法、真空法、溶劑法3種方法。對于ATB-30的最大理論密度最好采用真空實測法。3)最佳瀝青用量(OAC)的確定。在大型馬歇爾擊實儀成型完試件后,測定其毛體積密度、穩定度、空隙率、流值、瀝青飽和度、礦料間隙率六項指標,根據馬歇爾試驗結果,從對應曲線圖求取密度最大值a1,穩定度最大值a2,目標空隙率(或中值)a3,瀝青飽和度中值 a4,取平均值 OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4=3.4%。在以上各項指標均符合技術指標(不含礦料間隙率)的瀝青用量共同范圍OACmin-OACmax中值作為OAC2,OAC2=(OACmin+OACmax)/2=(2.8+4.0)/2=3.4,上述結果均確定以后,最佳油石 OAC即OAC=(OAC1+OAC2)/2=(3.4+3.4)/2=3.4。同時要綜合考慮實踐經驗、公路等級、氣候條件、交通情況等因素然后調整確定的OAC。對陜北高速公路,宜在空隙率符合要求的范圍內將計算的OAC用量減小0.1%～0.5%作為設計瀝青用量。4)路用性能指標的檢驗。在最佳瀝青用量確定以后,要進行路用性能指標檢驗,具體包括高溫穩定性、水穩定性、低溫抗裂性能、滲水系數指標。

3.4 生產配合比檢驗

在目標配合比確定后,對生產配合比進行了調整。瀝青拌合站為LB4000型,有5個熱料倉,選用的篩孔尺寸分別為3 mm(控制2.36 mm以下的集料)、7 mm(控制2.36 mm～4.75 mm之間的粒徑)、12 mm(控制 4.75 mm～9.5 mm 之間的粒徑)、22 mm(過渡篩)、42 mm(控制集料最大粒徑)。

3.5 現場準備與施工測量放樣

施工前2 d～3 d,對下承層進行檢查,如有雜物和柴油污染,進行處理。泥土、垃圾等,提前清掃并用水車沖洗,并保證攤鋪前完全干透。對表面柴油污染,如漏油、小片油團、下封層損壞,人工鑿除污染層,重新補做,并采用小型壓路機碾壓至要求密實度。

3.6 瀝青混合料的拌和、運輸

1)混合料的拌和。在起機前嚴格檢查設備,確保狀態正常。按照配合比輸入電腦,開機拌和。在拌和過程中嚴禁手動調整以杜絕認為改變配合比。必須確保每鍋拌合料無花白料,瀝青裹覆均勻。2)運輸。a.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。b.選用大噸位的自卸車輛,宜25 t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。c.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斗～2斗時挪動一下汽車位置,采用“品”字形裝料。d.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,以保證其攤鋪溫度。

3.7 混合料的攤鋪

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0.5 m。為了防止離析,螺旋布料器高度調整為310 mm處于低位。攤鋪速度根據計算控制在2.0 m/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10 m取一基準面,每斷面取3點分別為3 m,6 m,9 m。根據試驗段測松鋪系數為1.21。兩臺攤鋪機前后相隔15 m～20 m同步攤鋪,超聲波探頭采用多點位組合支架固定,由于SMC-20M/L超聲波系統控制死區達1 mm～8 mm,控制精度達到 0.2 mm,所以支架和探頭必須固定牢固。同時卸料車嚴禁撞擊攤鋪機。

3.8 混合料的碾壓

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。對ATB-30規定現場密度要不小于試驗室標準密度的97%。

最終檢測的壓實度在97%～98%之間,現場空隙率7%～8%。進行取芯檢測,可以看到集料嵌鎖良好,空隙率也能滿足要求。

4 質量控制要點

1)嚴格按照JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范及JTG F80/1-2004公路工程質量檢驗評定標準對ATB-30瀝青碎石面層進行檢查。2)合理布置控制樁并定期進行檢查和聯測。同時嚴把進料關,為減少離析,材料堆碼不宜超過4 m,尤其是20 mm～40 mm,10 mm～30 mm等大骨料。3)嚴格控制瀝青混合料拌和、運輸、攤鋪、碾壓過程中的溫度檢測,并做好記錄。瀝青混合料出場溫度控制在144℃～155℃之間。超過190℃堅決廢棄。4)攤鋪、碾壓等機械操作人員嚴格按照操作規程和ATB-30瀝青碎石施工作業指導書進行設備操作。5)加強各種機械的檢查和維修,保證攤鋪作業連續順利進行。6)現行規范中對ATB-30的碾壓方案未作專門的規定,經過本工法確定為:膠輪初壓,雙鋼輪復壓膠輪揉壓,最后雙鋼輪收面。

5 結語

黃延高速公路ATB-30瀝青穩定碎石采用以上施工工藝,現場施工質量得到了良好的控制,經實體檢測各項路用性能指標優良,并有效解決了大粒徑瀝青混合料攤鋪離析嚴重、平整度不易控制的質量通病,被評為陜西省信譽評價一級(優良)單位,被省政府授予“先進集體”稱號,取得了良好的經濟和社會效益。

[1] JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].

[2] 劉志強.公路工程試驗檢測技術與標準規范應用實務手冊[M].長春:吉林文化音像出版社,2003.

[3] 王秉綱.公路施工手冊(路面)[M].北京:人民交通出版社,2008.

[4] 韋 耀.瀝青穩定碎石排水層的設計[J].山西建筑,2008, 34(10):285-286.