淺議砂巖在干線公路ATB—25瀝青路面施工中的應(yīng)用

摘 要：砂巖集料具備較高的抗壓強(qiáng)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(jié)合砂性巖石集料應(yīng)用于干線實(shí)踐為例，介紹改性處理后的砂巖在ATB-25配合比設(shè)計、前后場施工控制為例進(jìn)行系統(tǒng)分析，并對改性處理后的砂巖ATB-25質(zhì)量控制方面進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：干線公路；砂巖；ATB-25；質(zhì)量控制

1 概述

近年來，隨著江蘇省干線公路建設(shè)的加快，尤其是干線公路的快速發(fā)展，消耗了大量的石灰?guī)r，江蘇省徐州市新沂附近由于地質(zhì)條件的限制，石灰?guī)r資源嚴(yán)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(fèi)，充分合理開發(fā)利用自然資源的前提下，本著倡導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)一步提高工程建設(shè)質(zhì)量的理念，江蘇省徐州市干線公路嘗試引進(jìn)砂巖用于ATB-25瀝青穩(wěn)定碎石基層施工，通過相關(guān)試驗(yàn)努力，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足施工規(guī)范要求，本文將以新沂市425省道工程上基層砂巖瀝青穩(wěn)定碎石的設(shè)計和質(zhì)量控制為例進(jìn)行闡述。

2 原材料試驗(yàn)

新沂市425省道工程標(biāo)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(qū)采石場生產(chǎn)的砂巖，水泥采用徐州淮海中聯(lián)水泥有限公司生產(chǎn)的P.C32.5緩凝水泥，試驗(yàn)結(jié)果見表1-表3。

表1 50號瀝青試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表2 集料檢測結(jié)果匯總表

表3 水泥試驗(yàn)結(jié)果表

3 ATB-25配合比設(shè)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(guī)范要求，因而本段目標(biāo)配合比設(shè)計的重點(diǎn)，在于尋找合適的方法，對砂巖的粘附性進(jìn)行改性。由于新沂市沒有優(yōu)質(zhì)的石灰?guī)r礦粉加上對抗剝落劑改性的瀝青混合料長期性能不穩(wěn)定性擔(dān)憂，最終決定采用水泥替代部分礦粉的辦法，對其進(jìn)行改性處理。

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

表4 不同水泥摻量下的混合料性能比較

從試驗(yàn)結(jié)果的匯總來看，隨著水泥摻量的增加，殘留穩(wěn)定度增加明顯，凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)峰值。筆者分析認(rèn)為由于水泥屬于水硬性膠凝材料，在低溫狀態(tài)下隨著水泥劑量的增加易變脆，導(dǎo)致混合料強(qiáng)度降低。因而在水泥劑量的選用上，不宜摻多。本項(xiàng)目在最終權(quán)衡下，選擇了2%水泥的摻量。

3.2 ATB-25配合比設(shè)計過程

對于ATB-25的設(shè)計方法，根據(jù)《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，采用馬歇爾重型擊實(shí)法進(jìn)行配合比設(shè)計，級配的篩選主要以0.075mm，2.36mm，4.75mm，9.5mm為關(guān)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(biāo)基礎(chǔ)上選擇空隙接近5%的級配為設(shè)計級配。根據(jù)測試結(jié)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(jié)果

表6 三種級配堆配合比組成

表7 三種級配設(shè)計組成結(jié)果（%）

對于級配B，采用5種油石比，制作馬歇爾試件進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)（擊實(shí)次數(shù)為正反75次），試驗(yàn)結(jié)果列于表8。根據(jù)ATB-25路面設(shè)計要求結(jié)合交通與氣候條件，空隙率應(yīng)控制在3.0～6.0%。根據(jù)實(shí)際工程情況，目標(biāo)設(shè)計最佳油石比為3.9，對應(yīng)空隙率為4.9%。

表8 ATB-25型設(shè)計配合比馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

3.3 ATB-25配合比設(shè)計體會

針對新沂市425省道工程配合比設(shè)計情況，對配合比設(shè)計過程中的一些關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了深入分析：

3.3.1 關(guān)于關(guān)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(jié)構(gòu)的主要部分，因此2.36mm篩孔通過率是ATB-25級配組成設(shè)計中最重要的參數(shù)，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(jié)構(gòu)，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(dǎo)致混合料在壓實(shí)時出現(xiàn)推擠現(xiàn)象。9.5mm通過率對構(gòu)造深度影響較大，通常較好的構(gòu)造深度，能夠提高混合料層間的切合度，增強(qiáng)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(xiàn)過高的情況，鋪筑的混合料碾壓后有可能出現(xiàn)“光面”現(xiàn)象，引起混合料“泛油”現(xiàn)象。0.075mm通過率如果出現(xiàn)過低現(xiàn)象，可能出現(xiàn)混合料膠漿不足，導(dǎo)致混合料空隙偏大，出現(xiàn)松散，壓不實(shí)現(xiàn)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(xì)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(wǎng)設(shè)置的安排上做了認(rèn)真計劃，基本沒有出現(xiàn)粗集料等料、細(xì)料溢料的現(xiàn)象。

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

由于本項(xiàng)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(yán)格的溫度控制標(biāo)準(zhǔn)，確保了混合料的施工溫度。具體指標(biāo)參見表9。

表9 瀝青混合料的施工溫度（℃）

4.2 運(yùn)輸

由于ATB-25瀝青混合料離析問題一直是施工控制難點(diǎn)問題，我們在混合料運(yùn)輸過程中對細(xì)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)控，我們采取了以下一系列途徑對運(yùn)輸過程中的離析進(jìn)行了控制。

4.2.1 混合料往運(yùn)輸車上卸料時，安排專人指揮運(yùn)輸車駕駛員按照分“前后中”三次原則，來回循環(huán)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(yùn)輸車篷布的覆蓋，減少混合料在運(yùn)輸過程中的溫度損失。

4.2.3 加強(qiáng)攤鋪現(xiàn)場與攤鋪后場的聯(lián)系，保證攤鋪機(jī)攤鋪前混合料運(yùn)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(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)后，本工程最后選擇采用1臺ABG8820攤鋪機(jī)全幅進(jìn)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(jī)設(shè)備以及攤鋪細(xì)節(jié)進(jìn)行了少許改進(jìn)。

（1）在攤鋪機(jī)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(jī)在攤鋪過程中保持布料器不停轉(zhuǎn)動，攤鋪機(jī)兩側(cè)保持有不少于送料器高度2/3的混合料。

通過改進(jìn)后的方式攤鋪，目測混合料表面基本沒有明顯的離析現(xiàn)象。

4.4 碾壓

由于ATB-25混合料骨料比較多，細(xì)料較少，且砂巖強(qiáng)度比較高，不易壓碎。我們針對此特征，制定了嚴(yán)格的碾壓方案，對于膠輪的碾壓重點(diǎn)進(jìn)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(zhì)量檢測

除了每日對ATB-25混合料進(jìn)行抽提以及馬歇爾常規(guī)試驗(yàn)外，我們對滲水試驗(yàn)的檢測頻率提了更高的要求，在每日現(xiàn)場碾壓結(jié)束后混合料表面溫度允許的情況下，立刻進(jìn)行滲水試驗(yàn)。如發(fā)現(xiàn)碾壓段落滲水系數(shù)偏大的情況下，立即與相關(guān)人員進(jìn)行聯(lián)系，加強(qiáng)碾壓。通過事前控制，能夠有效的避免大規(guī)模滲水系數(shù)不合格情況的發(fā)生。通過不懈的努力，ATB-25滲水系數(shù)合格率能夠達(dá)到85%以上。

5 結(jié)束語

通過新沂市425省道工程ATB-25路面工程實(shí)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(jìn)行了深入分析，我們認(rèn)為砂巖是可以用于瀝青穩(wěn)定碎石基層施工的，但應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。

5.1 水泥用于砂巖瀝青混合料的改性材料，應(yīng)嚴(yán)格注意水泥的摻入量、水泥的強(qiáng)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(shí)結(jié)構(gòu)，在配合比設(shè)計中應(yīng)注意0.075mm，2.36mm，4.75mm，9.5mm 的通過率，對于油石比的確定，應(yīng)注意與集料合成毛體積相對密度，水泥、礦粉密度的聯(lián)系。

5.3 ATB-25瀝青穩(wěn)定碎石的離析控制，攤鋪環(huán)節(jié)的碾壓，以及滲水系數(shù)的檢測應(yīng)引起重視。

參考文獻(xiàn)

[1]砂巖粗集料在SMA中適應(yīng)性研究[J].城市道路與防洪，2008-05.

[2]新沂市425省道工程ATP-25瀝青碎石基層施工指導(dǎo)意見，2012

[3]JTG F40-2004.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JTGE20-2011.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程.