密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層施工控制

趙中海

1 概述

密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層具有良好的骨架結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)渠化交通、高車速、軸載重型化的交通發(fā)展趨勢(shì)，較好地解決了半剛性基層帶來(lái)的弊端，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其施工控制主要是配合比設(shè)計(jì)和拌和、攤鋪、碾壓等環(huán)節(jié)控制，下面結(jié)合長(zhǎng)琿高速柔性基層的施工談?wù)劄r青碎石柔性基層施工控制。

2 工程概況

長(zhǎng)春—琿春高速公路位于吉林省中東部地區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)速100 km，雙向四車道，單向路面寬度11.75m。路面結(jié)構(gòu)為:透層+封層+瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層+下面層(AC-20C)+上面層(SMA-16)。

3 混合料的配合比設(shè)計(jì)

3.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

級(jí)配良好的瀝青碎石柔性基層能抵抗較大的塑性和剪切變形，承受重載交通的作用，有較好的抗車轍能力，提高了瀝青路面的高溫穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)合理的瀝青碎石混合料是解決重載交通下高溫車轍問(wèn)題最經(jīng)濟(jì)有效的根本途徑之一。因此，必須在礦料組成設(shè)計(jì)上多下功夫，滿足對(duì)礦料級(jí)配和混合料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.1.1 原材料

原材料質(zhì)量控制對(duì)混合料質(zhì)量控制起到?jīng)Q定性作用，以碎石生產(chǎn)工藝確保其質(zhì)量符合要求，一級(jí)破碎采用鄂式破碎機(jī)，二次破碎采用反擊式破碎機(jī)破碎，二級(jí)除塵裝置，生產(chǎn)的集料各項(xiàng)指標(biāo)滿足質(zhì)量要求。

原材料試驗(yàn)，依據(jù)現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程及《長(zhǎng)琿高速公路路面作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》進(jìn)行。各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果符合相關(guān)要求。

3.1.2 確定礦料合成級(jí)配

該過(guò)程是確定各礦料的比例，并具有足夠的密度和礦料間隙要求，使粗集料相互接觸形成骨架，及較高的粘聚力和較高的內(nèi)摩阻角。根據(jù)單粒級(jí)集料篩分結(jié)果最終確定礦料合成級(jí)配。

為了反映其可比性，在ATB-30的工程級(jí)配范圍內(nèi)設(shè)計(jì)了三條合成級(jí)配曲線。采用上述三種級(jí)配進(jìn)行一系列馬歇爾試驗(yàn)。

3.1.3 最佳瀝青用量的確定

三種級(jí)配分別采用2.5%，3.0%，3.5%，4.0%，4.5%的油石比制作馬歇爾試件和輪碾成型后鉆取芯樣進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)測(cè)定試件密度、空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度、穩(wěn)定度、流值等。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出不同的制件方法對(duì)混合料性能有所影響。用馬歇爾試驗(yàn)方法確定最佳油石比。

3.1.4 目標(biāo)配合比檢驗(yàn)

對(duì)設(shè)計(jì)的三種級(jí)配分別采用最佳油石比制作試件，進(jìn)行高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)。

通過(guò)采用擊實(shí)法和輪碾法試件對(duì)混合料進(jìn)行馬歇爾體積分析及多項(xiàng)驗(yàn)證試驗(yàn)表明:級(jí)配C的綜合性能指標(biāo)均優(yōu)于級(jí)配 A和級(jí)配B，因此采用級(jí)配C作為本標(biāo)段的級(jí)配控制線，以輪碾法確定的 3.66%為最佳油石比，得到了監(jiān)理工程師和業(yè)主的一致認(rèn)可。

3.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

將目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的集料比例，輸入瀝青混合料拌和樓微機(jī)，待拌和樓達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，從熱料倉(cāng)取出經(jīng)振動(dòng)篩篩分的集料分別取樣進(jìn)行篩分合成，級(jí)配曲線盡量向目標(biāo)配合比合成的級(jí)配曲線靠攏，檢驗(yàn)方法和條件與目標(biāo)配合比相同，確定最佳油石比為 3.57%，并依此進(jìn)行試驗(yàn)段的試拌、試鋪。

3.3 試驗(yàn)段施工

試驗(yàn)段鋪筑施工分為試拌和試鋪兩個(gè)階段，試驗(yàn)段檢驗(yàn)各種施工機(jī)械的類型、數(shù)量及組合方式是否匹配;確定攤鋪、壓實(shí)工藝，確定松鋪系數(shù)，建立鉆孔法和核子密度儀法的對(duì)比關(guān)系，確定壓實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法。

試驗(yàn)段結(jié)束后及時(shí)整理試驗(yàn)結(jié)果，形成完整的試驗(yàn)段施工、檢測(cè)報(bào)告，報(bào)請(qǐng)業(yè)主和監(jiān)理審批，作為正式施工的標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 配合比設(shè)計(jì)的建議及體會(huì)

1)集料的篩分結(jié)果應(yīng)采用備料期間自檢篩分結(jié)果的加權(quán)平均值進(jìn)行礦料級(jí)配設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)的礦料級(jí)配比例控制各種集料的進(jìn)場(chǎng)比例，同時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝，控制各種集料的生產(chǎn)比例，避免造成集料浪費(fèi)和進(jìn)場(chǎng)材料比例失控。

2)在生產(chǎn)配合比試驗(yàn)時(shí)，適當(dāng)增加礦粉用量，補(bǔ)充除塵除去的部分細(xì)集料，保證生產(chǎn)配合比礦料級(jí)配接近目標(biāo)配合比確定的礦料級(jí)配。

3)擊實(shí)成型溫度應(yīng)比普通瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)采用的溫度偏高，這樣可以保證室內(nèi)擊實(shí)成型試驗(yàn)?zāi)芸陀^反映施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。

4)根據(jù)配合比拌制幾組車轍成型混合料，預(yù)估幾組不同的碾壓次數(shù)進(jìn)行試件碾壓。

5)進(jìn)行試驗(yàn)用的取芯試件，必須保證試件取芯面光滑順直、無(wú)錯(cuò)棱、起伏，否則將影響試驗(yàn)結(jié)果。進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果必須根據(jù)試件的實(shí)際高度按“瀝青路面芯樣馬歇爾試驗(yàn)”進(jìn)行修正。

6)試件成型，輪碾法與擊實(shí)法比較，輪碾法的試件毛體積相對(duì)密度較擊實(shí)法大0.11～0.022，空隙率小0.4%～0.8%，最佳油石比小0.16%～0.31%。

7)當(dāng)選用大試件進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，試件內(nèi)部的大粒徑石料在擊實(shí)和碾壓過(guò)程中可以更加充分的移動(dòng)、嵌擠，使試件更加密實(shí)。這說(shuō)明在一定尺寸范圍內(nèi)，適當(dāng)加大成型試件尺寸有利于提高試件的密度，可以有效降低油石比、提高經(jīng)濟(jì)效益。

4 柔性基層施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備主要包括:下承層檢查驗(yàn)收、測(cè)量放樣、機(jī)械設(shè)備再檢查、原材料檢查等各方面。

4.2 混合料的拌和

采用 LB-4000型具有二次除塵設(shè)備間歇式拌合機(jī)拌和，間歇式拌合機(jī)能夠適應(yīng)材料含水量變化、材料品種復(fù)雜變異性大等不利條件，及時(shí)調(diào)整確?；旌狭腺|(zhì)量符合要求。

特別應(yīng)該注意的是拌和樓振動(dòng)篩根據(jù)混合料規(guī)格選用。篩子的篩分能力與混合料級(jí)配、集料品種、類型、集料的潔凈程度、篩孔、篩子的傾角和振蕩力都有關(guān)系，一般可以參考規(guī)范要求，并試拌確定。

ATB-30瀝青穩(wěn)定碎石混合料各個(gè)階段要求的溫度比普通瀝青混合料要求的溫度偏高，具體要求根據(jù)試驗(yàn)段確定。

拌合時(shí)間以瀝青混合料拌和均勻，所有礦料顆粒全部裹覆瀝青膠結(jié)料為度，本項(xiàng)目采用干拌7 s，濕拌33 s，成品質(zhì)量符合要求。

4.3 混合料的運(yùn)輸

采用大噸位的運(yùn)料車運(yùn)輸，運(yùn)料車設(shè)置帆布保溫被?；旌狭涎b車順序?yàn)楹?、前、中，以減少混合料的離析。車箱裝滿及時(shí)將頂層覆蓋保溫，檢驗(yàn)合格后運(yùn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。超出廢棄溫度的混合料廢棄。

運(yùn)料車的運(yùn)量較攤鋪速度有所富余，攤鋪機(jī)前方應(yīng)有不少于4輛運(yùn)料車等候卸車，以保證攤鋪的連續(xù)性。

運(yùn)料車卸料時(shí)應(yīng)快速卸料，使裝料斗充滿集料，以減少攤鋪后離析的程度。當(dāng)運(yùn)料車上還有部分集料時(shí)，將車斗升到最高，避免集料因緩慢下落形成尾料的離析。

4.4 混合料的攤鋪

施工時(shí)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)同時(shí)作業(yè)聯(lián)合攤鋪的方式:前行的第一臺(tái)攤鋪機(jī)靠中央分隔帶一側(cè)，邊緣采用鋼絲繩拉線，一側(cè)傳感器搭在鋼絞線上，另一側(cè)用浮動(dòng)基準(zhǔn)梁，后行的第二臺(tái)攤鋪機(jī)靠硬路肩一側(cè)，一側(cè)傳感器搭在鋼絞線上，另一側(cè)用滑靴，兩臺(tái)攤鋪機(jī)相距5m～10m，橫向搭接寬度10 cm～15 cm，將滑靴放在前一臺(tái)攤鋪機(jī)鋪出的基準(zhǔn)面上，調(diào)整好橫坡，進(jìn)行攤鋪。通過(guò)試鋪得出松鋪系數(shù)為1.19，攤鋪速度為1.2m/m in。

攤鋪機(jī)必須緩慢、均勻、連續(xù)不斷地?cái)備?，避免碰撞攤鋪機(jī)和停機(jī)，確保平整度和混合料攤鋪后的均勻性。

4.5 混合料的壓實(shí)與成型

4.5.1 壓實(shí)程序

初壓時(shí)采用一臺(tái)雙驅(qū)雙振13 t鋼輪壓路機(jī)碾壓，前進(jìn)關(guān)閉振動(dòng)，后退開(kāi)啟振動(dòng)。

對(duì)于ATB-30瀝青穩(wěn)定碎石混合料，由于集料粒徑較大，復(fù)壓采用雙驅(qū)雙振壓路機(jī)與重型輪胎壓路機(jī)聯(lián)合碾壓的組合方式。

終壓采用鋼輪壓路機(jī)碾壓兩遍進(jìn)行收光，具體碾壓遍數(shù)根據(jù)試驗(yàn)段確定。

4.5.2 壓實(shí)方式

碾壓時(shí)壓路機(jī)應(yīng)由路邊壓向路中，這樣就能始終保持壓路機(jī)以壓實(shí)后的瀝青穩(wěn)定碎石混合料作為支承邊。每次相鄰重疊寬度為:雙驅(qū)雙振鋼輪壓路機(jī)30 cm，輪胎壓路機(jī)20 cm，鋼輪壓路機(jī)60 cm。

4.5.3 壓實(shí)溫度

壓實(shí)溫度的高低直接影響瀝青混合料的壓實(shí)質(zhì)量?；旌狭蠝囟雀邥r(shí)，可用較少的碾壓遍數(shù)獲得較高的密實(shí)度和較好的壓實(shí)效果;而溫度較低時(shí)，碾壓工作變得較為困難，且易產(chǎn)生很難消除的輪跡，造成基層不平整和壓實(shí)度不足等現(xiàn)象。因此，要在攤鋪完畢后及時(shí)進(jìn)行碾壓，攤鋪機(jī)后面的碾壓作業(yè)段長(zhǎng)度以 30m左右為宜。

一般來(lái)說(shuō)，壓路機(jī)盡可能靠近攤鋪機(jī)進(jìn)行碾壓。達(dá)到了密實(shí)度后，再以最少的碾壓遍數(shù)進(jìn)行表面修整收光，此時(shí)壓路機(jī)可離攤鋪機(jī)遠(yuǎn)一點(diǎn)。

實(shí)踐證明，瀝青穩(wěn)定碎石混合料的最佳壓實(shí)溫度為 120℃～130℃之間，也就是說(shuō)能在 120℃前完成復(fù)壓作業(yè)是最理想的。壓實(shí)質(zhì)量與壓實(shí)溫度有直接關(guān)系，而攤鋪后5 min～15min內(nèi)溫度損失最大，約2.0℃～4.5℃，因此必須掌握好有效壓實(shí)時(shí)間，適時(shí)碾壓。

4.6 應(yīng)注意的其他問(wèn)題

1)加強(qiáng)原材料管理，要從材料的源頭開(kāi)始控制其級(jí)配的變異性，從各個(gè)環(huán)節(jié)減少和避免混合料離析現(xiàn)象。

2)攤鋪機(jī)螺旋送料器的下緣距下承層頂面的高度應(yīng)調(diào)到10 cm～12 cm之間，過(guò)高將導(dǎo)致混合料離析。兩臺(tái)攤鋪機(jī)的夯錘振擊力要保持同等級(jí)，這樣才能保證使柔性基層混合料的松鋪系數(shù)是一致的。

3)混合料攤鋪過(guò)程中，攤鋪機(jī)速度保持1.2m/m in均勻行駛，在鋪筑過(guò)程中，攤鋪機(jī)螺旋送料器應(yīng)不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)保持有不少于送料器高度 2/3的混合料，并保持在全寬斷面上不離析。在攤鋪機(jī)螺旋送料器吊臂的末端各安裝一片反向葉片，盡量減少粗料滾向兩側(cè)造成離析。同時(shí)減少攤鋪機(jī)收料斗的收料頻率，頻繁的收料將導(dǎo)致料斗兩側(cè)的大粒徑混合料集中，容易產(chǎn)生大面積的離析現(xiàn)象。

一般攤鋪 2車～4車后收斗一次，并保證在卸料過(guò)程中邊前進(jìn)、邊收斗，這樣可以使粗細(xì)顆粒和溫度離析的混合料分布更均勻一些，同時(shí)也可以有效地避免攤鋪機(jī)收料斗邊緣留存下來(lái)的混合料因溫度降低帶來(lái)的不良影響。

4)因?yàn)殇佒拥暮穸容^厚(12.5 cm)，主要是靠壓路機(jī)的振幅來(lái)達(dá)到壓實(shí)效果，所以在較低振頻下選取較大的振幅，其振頻為30Hz～50Hz、振幅為0.4mm～0.8mm，振動(dòng)方式采用先輕后重。

5)瀝青穩(wěn)定碎石混合料粗料多，4.75mm通過(guò)量少，不必?fù)?dān)心碾壓層的推移問(wèn)題，所以初壓要在混合料攤鋪后立即進(jìn)行。在初壓與復(fù)壓兩個(gè)段落的交接處，往往會(huì)因欠壓而使壓實(shí)不到位造成路面早期破壞，所以要特別注意。為使壓實(shí)后的柔性基層無(wú)輪跡，輪胎充氣壓力必須均勻一致，并不小于0.5MPa。為了防止碾壓過(guò)程中集料被過(guò)分壓碎，振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)后的溫度要求高于普通瀝青混合料，不宜低于 100℃。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)瀝青穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的控制，現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量得到了保證，經(jīng)實(shí)體檢測(cè)各項(xiàng)路用性能指標(biāo)優(yōu)良，有效地解決了瀝青穩(wěn)定碎石混合料攤鋪離析、平整度不易控制等質(zhì)量通病，積累了瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層的施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，為以后類似工程的施工提供有益的指導(dǎo)。

[1] JTJ 032-94，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 長(zhǎng)琿高速公路瀝青路面施工指導(dǎo)[Z].2007.

[3] 徐福平，劉 賽.淺談水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層施工工藝[J].山西建筑，2010，36(4):279-280.