開級配瀝青穩(wěn)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(yōu)點。但是隨著國內外對半剛性基層的深入研究發(fā)現(xiàn)，半剛性基層適用于干旱少雨地區(qū)，對于多雨和重載地區(qū)，半剛性基層易產生裂縫和水損壞現(xiàn)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(fā)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(wěn)定碎石，具有較好的高溫穩(wěn)定性。瀝青穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定碎石基層的應用。

2 工程概況

某公路工程所處地區(qū)雨水量較大，交通荷載較重，使用半剛性基層會出現(xiàn)裂縫和水損壞現(xiàn)象。應業(yè)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(guī)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(guī)范要求[3]。

3.1.3 礦粉

將石灰?guī)r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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(wěn)定碎石級配范圍

圖1 ATPB瀝青穩(wěn)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(shù)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(wěn)定碎石基層現(xiàn)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(xiàn)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(wěn)定碎石基層的施工。

對施工現(xiàn)場底基層進行檢查，并對現(xiàn)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?shù)缆返钠秸龋苊膺\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(xù)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(xiàn)溢倉現(xiàn)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(xiàn)花白料和離析等現(xiàn)象，應立即分析原因，待解決問題后方可繼續(xù)進行拌和。

4.2.2 運輸

瀝青穩(wěn)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(xié)調，應配備足夠的運輸車輛數(shù)，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(fā)生離析和水損壞現(xiàn)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(fā)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(shù)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(xié)調管理，保證施工現(xiàn)場持續(xù)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(yōu)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(shù)等指標，最終確定混合料最佳油石比為2.9%。