瀝青碎石柔性基層應用技術研究

王學禮，馬慶偉

（1.陜西省高速公路集團公司，陜西 西安 710065；2.西安公路研究院，陜西 西安 710065）

0 引言

長期以來，瀝青路面結構形式單一，多采用無機結合料穩定類半剛性基層，如二灰碎石、水泥穩定碎石等。半剛性基層在瀝青路面結構中發揮了很大作用，但由于其早期強度低、成型慢、齡期長、不能及時開放交通等缺點，在舊路大修及改建工程中給交通保暢工作帶來了很大困難。《公路瀝青路面施工規范》（JTG F40—2004）提出了柔性基層的概念，對解決大交通量、重載交通條件下半幅通車、半幅施工問題具有重要意義。

2005年8月，陜西省率先在G312線永壽蒿店鋪筑了大粒徑瀝青碎石柔性基層試驗路，為柔性基層在陜西的推廣應用奠定了基礎。

1 試驗路概況

1.1 舊路概況

將G312線永壽蒿店段K1593+700～K1594+000設為試驗路段，全長300m，鋪筑面積3 900m2。該路段于1999年改建為二級公路，原路面設計彎沉Ld=33.5×10-2mm，路面結構為：3cm AC—13細粒式瀝青混凝土上面層+4cm AM—16中粒式瀝青混凝土下面層+22cm二灰砂礫基層+22cm二灰土底基層。

1.2 舊路病害調查

舊路病害調查結果匯總如表1所示。

表1 舊路病害調查表

表1 （續）

1.3 結構組合設計

試驗路原設在G312線彬縣收費亭段K1628+400～700段，后因故調到永壽K1593+700～1594+000段。原試驗路結構組合設計如下：原路表代表彎沉值為56.4×10-2mm，根據交通量分析與預測，設計標準軸載為BZZ—100，設計年限12年，設計軸載4 763 281次。通過計算，結構組合形式為：4cm AC—13細粒式瀝青混凝土面層+10cm大粒徑瀝青穩定碎石（ATPB—30）基層。

2 配合比設計

2.1 原材料試驗

試驗路采用涇河油庫通利70＃A級道路石油瀝青。粗集料為乾縣鳳凰山機軋錘破Ⅱ類石灰巖碎石，集料規格為10～30mm、5～15mm。填料為乾縣峰陽石灰巖磨制礦粉。

2.2 配合比設計

大粒徑瀝青碎石柔性基層配合比設計嚴格按照《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）中ATPB—30型開級配排水式瀝青碎石基層結構設計。其級配范圍如表2所示。

表2 開級配瀝青碎石結合料級配范圍

配合比設計采用大馬歇爾試驗。對各種礦料進行篩分，根據篩分結果進行組成設計，并結合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）中ATPB—30型結構的要求，其礦料組成比例為：10～30mm料∶5～15mm∶礦粉=40.5∶58∶1.5

通過馬歇爾試驗確定的目標配合比如表3所示。馬歇爾試驗結果如表4所示。由此可見，所設計的配合比滿足規范要求。

表3 目標配合比

表4 馬歇爾試驗結果

3 試驗路施工

3.1 處理舊路病害

通過對原路面進行病害調查，主要病害類型為龜裂、沉陷，病害處理方案為挖補，采用AC—25型瀝青混凝土進行回填壓實。

3.2 灑布下封層

原設計采用黏層油，但考慮到該柔性基層為開級配排水結構，空隙率較大（設計空隙率為23%），為了避免雨水下滲至舊路結構層中，遂將黏層改為下封層，采用90＃A級道路石油瀝青，用量為0.8～1.0kg/m2，用0～5mm石料均勻撒布，用量為6～8m3/km2，用鋼輪壓路機碾壓。

3.3 瀝青混合料拌和

瀝青拌和設備采用西筑廠LB—1000型瀝青混合料攪拌設備，生產能力為60t/h，拌和廠設在乾縣馬家坡K1567+200處。

按照試驗室提供的設計配合比，調整生產配合比為：4#倉（11.2～30mm）56%，3#倉（6～11.2mm）36%，2#倉（3～6mm）5%，1#倉（0～3mm）1%，礦粉2%，瀝青含量2.6%。

經試拌發現級配不合理，因拌和設備的最大篩孔為30mm，而ATPB—30型結構，37.5mm級通過率為100%，31.5mm級通過率為80%～100%，試拌混合料中缺少31.5～37.5mm級礦料。經現場對10～30mm礦料多次篩分，確認無37.5mm級超大粒徑礦料，遂決定從拌和設備中抽掉30mm級篩子，重新調整生產配合比，反復調整冷料倉，以減少溢料倉廢料溢出量。調整后混合料級配符合要求。調整后生產配合比為：4#倉（11.2～30mm）60%，3#倉（6～11.2mm）32%，2#倉（3～6mm）5%，1#倉（0～3mm）1%，礦粉2%，瀝青含量2.6%。

但因2#料倉（3～6mm）料源不足，需等待，雖拌和時間設定為45s/盤，但實際出料時間為80s/盤，生產率下降。

瀝青加熱溫度控制在155～165℃范圍，混合料拌和溫度控制在160～170℃。

3.4 混合料運輸

混合料運至工地的距離為26km，選用25t雙軸自卸載重汽車，至少保證攤鋪機前有兩車料等待，以滿足連續攤鋪的要求。為減少運輸中混合料離析，裝料時將混合料在卡車中裝成前、中、后三小堆，卡車上路時力求平穩，嚴禁頻繁剎車，及時清理殘留在車上的廢料。

3.5 混合料攤鋪

采用徐洲產VOGELE—1700型攤鋪機鋪筑，攤鋪機行走速度控制在1～3m/min，以保證攤鋪機緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪。10cm大粒徑瀝青碎石柔性基層應一次攤鋪、碾壓。由于攤鋪機最大攤鋪寬度為6～7.5m，故分為兩幅攤鋪，在鋪筑另外半幅時，用切割機縱向切割，保證接縫緊密、連接平順。攤鋪時氣溫為24～28℃，路表溫度為32℃。經試鋪，松鋪系數為1.2，松鋪厚度為12cm，攤鋪溫度控制在140～150℃。攤鋪時發現混合料有離析現象，經分析原因為攤鋪機螺旋攤料器將大粒徑料攪向兩側，中間為小粒徑料，導致混合料離析。反復調節熨平板加寬連接部分，盡量減小混合料離析。

3.6 混合料碾壓

壓實機具選用寶馬202型振動壓路機（振動力18～20t）和徐州XP261型膠輪壓路機（加載后質量為26t）組合進行碾壓。

壓實方案為，初壓：振動壓路機關閉振動靜壓1～2遍，碾壓速度為2～3km/h；復壓：振動壓路機打開1擋振動（18t），振動2遍，膠輪壓路機碾壓1～2遍，碾壓速度為3～5km/h；終壓：振動壓路機關閉振動靜壓2遍，碾壓速度為3～6km/h。碾壓溫度控制在130～140℃，終壓溫度控制在70～80℃。

3.7 施工溫度

施工過程中溫度控制非常重要，特別是混合料的拌和溫度、碾壓溫度要嚴格控制，拌和溫度不宜過高，以免瀝青老化。實際上大粒徑瀝青碎石混合料與常規瀝青混合料拌和、攤鋪工藝基本相同，無需提高拌和溫度和延長拌和時間。但碾壓溫度要根據實際情況靈活掌握，特別在夏季高溫季節施工時，因柔性基層比常規瀝青面層厚，熱量散發緩慢，需灑水降溫。適宜的復壓溫度應降至110～130℃，當振動壓路機完成復壓后，先適量灑水降溫，至70～80℃時，用膠輪壓路機進行碾壓。因溫度過高，膠輪壓路機有細集料粘輪現象。對于開級配大粒徑柔性基層復壓階段應優先選用振動壓路機碾壓。

3.8 開放交通

灑水冷卻使路表溫度降至45～50℃后，即可開放交通。

3.9 施工過程溫度控制

（1）瀝青：加熱溫度為155～165℃。

（2）混合料：拌和溫度為160～170℃；出料溫度為145～165℃；攤鋪溫度為140～150℃；碾壓溫度為130～140℃；終壓溫度為70～80℃。

3.10 質量檢測

經檢測，彎沉、回彈模量、滲水、鉆芯試驗等均滿足規范要求。

4 結論

（1）大粒徑瀝青碎石柔性基層作為瀝青路面補強層，施工方便、工藝簡單，尤其適用于大交通量、重載交通條件下的路面大修施工，對邊通車、邊施工條件下保持交通暢通具有重要意義。

（2）通過檢測試驗路的滲水性能、回彈模量、彎沉等指標得出，ATPB—30型大粒徑瀝青碎石柔性基層具有一定的強度和排水性能。因其為開級配，空隙率高達18%以上，排水性能優越，對解決路面滲水、防止瀝青路面早期水損壞具有重要意義。