ATB―25柔性基层配合比设计与施工质量控制

【摘 要】结合江西省石吉高速公路工程中ATB-25沥青稳定碎石柔性基层的实践应用，重点阐述了其施工工艺，以及分析了在施工过程中如何从原材料、配合比设计、混合料运输、摊铺、碾压等各个环节对其施工质量进行控制。

【关键词】ATB-25；施工工艺；质量控制

1. 前言

我国地域广阔，不同地区的气候也相差甚大。但是不论在我国北方或者南方，半刚性基层由于其整体的板结性能较好，强度和刚度较大，有较好的承载能力，因此在我国高速公路建设中仍然把半刚性基层作为路面的主要承重层。但同时，由于半刚性基层材料自身的特点，在日夜温差较大，水分散失过快的情况下宜产生不同程度的温缩、干缩裂缝，进而反射至面层，引起沥青混凝土路面的早期损坏。因此对于我们广大公路工程技术人员来说有必要从路面材料和路面结构的创新来改变这一现状。沥青稳定碎石（Asphalt-treated Base，简称ATB）属柔性材料，具有较强的抗剪强度与耐疲劳特性，可有效延缓基层裂缝引起的反射裂缝，进而延长路面的使用寿命，提高社会经济效益。

2. 工程概况

石吉高速公路是泉州至南宁国家高速公路江西境内石城至吉安的一段新建工程，路线全长190.719公里；它的建设对于完善江西省高速公路网的布局，加快江西省南部地区社会经济发展，加强我国广西、广东、江西和福建四省的经济联系，具有十分重要的意义。此次ATB-25柔性基层试验段的铺筑工程桩号为：K36+400～K36+700（左幅）。路面结构形式为：4cm厚AC-13C改性沥青上面层+6cm厚AC-20C改性沥青中面层+7cm厚AC-25C下面层+8cm厚ATB-25上基层+0.8cm厚改性沥青单层表处+18cm厚水泥稳定碎石中基层+15cm厚水泥稳定碎石下基层+20cm厚级配碎石底基层。

3. 配合比设计

3.1 原材料。

3.1.1 沥青。沥青采用温州中油生产的50号道路石油沥青，其技术指标符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004），检测结果如表1所示。

3.1.2 集料。粗集料采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，粒径大于2.36mm，选用反击式破碎机轧制碎石，并对粗集料进行水洗，严格控制细长扁平颗粒含量和小于0.075mm颗粒含量；粗、细集料均采用瑞金名优采石场生产的石灰岩，其技术指标经检测符合规范要求，实测各档料的密度和吸水率见表2。

3.1.3 矿粉。矿粉是施工单位采用10mm以上干净石灰岩碎石通过专用的磨粉机自加工而成，其技术指标经检测符合规范要求，实测其表观相对密度为2.741。

3.1.4 水泥。配合比设计中添加水泥是为了改善沥青与矿料的粘附性，水泥采用江西兴国南方万年青水泥有限公司生产的PC32.5复合硅酸盐水泥，其技术指标经检测符合规范要求，实测其表观相对密度为3.100。

3.2 混合料级配组成设计。从施工现场分别取冷料和热料，对各规格的碎石集料进行筛分，根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规定的密级配沥青稳定碎石混合料ATB-25的级配范围要求和各档料的筛分结果合成的混合料目标级配和生产级配见图1。目标配合比和生产配合比都是通过5个不同油石比，分别测定所成型马歇尔试件的稳定度、流值、密度、空隙率、饱和度及VMA与油石比之间的关系，然后结合江西地区气候特征取设计最佳油石比为3.7%。

3.3 混合料性能验证。

3.3.1 高温稳定性（抗剪切性能）。按生产配合比确定的矿料级配和最佳油石比成型试件进行车辙试验，试验结果见表3。

3.3.2 水稳定性。按生产配合比确定的矿料级配和最佳油石比成型试件进行了浸水马歇尔试验，试验结果见表4。

由以上试验结果可知，ATB-25沥青稳定碎石混合料的高温稳定性和抗水损害性能符合设计要求，可用于试验段的试铺工作。

4. 试验段铺筑

AP2标项目经理部组织了本次ATB-25试验段的施工，施工桩号为K36+400～K36+700。

4.1 沥青混合料的拌合。ATB-25沥青混合料的拌合采用具有二次除尘设备的间歇式拌合楼进行拌合，拌合楼为意大利玛莲尼4000型沥青拌合楼，实际产量大约300t/h，另配有200t热贮料仓，全部生产过程由计算机自动控制，并配有打印装置；拌和时间由试拌确定，经试拌确定，每盘料的生产周期为55s，其中干拌时间为5s左右；拌合过程中沥青加热温度设置为160℃左右，骨料加热温度在175℃左右。

4.2 沥青混合料的运输。采用15辆20T以上自卸汽车对本次沥青混合料进行运输，考虑到施工当日气温较低（15℃），运输车辆用篷布完全覆盖并加盖棉被以保证混合料的到场温度。

4.3 沥青混合料的摊铺。本次摊铺采用两台德国ABG-423型摊铺机进行全半幅摊铺。摊铺速度2m/min，松铺系数暂定为K36+400～K36+550段为1.18，K36+550～K36+700段为1.20，压实厚度为8cm，并随时检测松铺系数的精确性；摊铺时靠中央分隔带侧的摊铺机在前，右侧架设钢丝，摊铺机上安装横坡仪控制横坡，后面摊铺机左侧架设钢丝，右侧在摊铺好的层面上走“雪橇”；两台摊铺机摊铺层的纵向接缝，采用斜接缝以避免出现裂缝；两台摊铺机的距离约5m～10m。

4.4 沥青混合料的碾压 本次试验段碾压设备配有：徐工YL30胶轮压路机2台（30T）、宝马AD202-2双钢轮压路机1台（12T）、英格索兰DD136双钢轮压路机2台（13T）、另配小型手扶式双轮振动压路机LB-25B（525Kg）1台，另备有1台徐工YL30胶轮压路机，分两种碾压方案：K36+400～K36+550段碾压方案为初压采用双钢轮压路机静压2遍，复压先用胶轮压路机碾压5遍，再用双钢轮振动压路机振压3遍，终压采用双钢轮压路机前振后静碾压1遍紧跟快速碾压一遍，以消除轮迹；K36+550～K36+700段碾压方案为初压用双钢轮压路机静压1遍，复压先用胶轮压路机碾压6遍，再用双钢轮振动压路机振压2遍，终压同前一种方案。

5. 施工质量控制

5.1 原材料控制。原材料质量是ATB-25沥青混合料施工质量的控制源头。必须从以下几个方面进行严格控制：

（1）4.75mm以上集料针片状含量的控制：集料针片状颗粒过多，那么在对混合料进行拌合和碾压过程中，针片状颗粒很容易被折断，从而导致混合料的级配发生改变，影响施工质量。

（2）粗、细集料的小于0.075mm颗粒含量的控制：若集料小于0.075mm颗粒含量超出规范要求，那么在混合料拌合过程中，由于粉尘颗粒的比表面积较大，吸附的沥青就越多，容易导致混合料拌合不均匀。

（3）严格控制集料中风化颗粒含量：风化颗粒的影响因素可归纳为两个方面，第一由于碎石在大气中经过长期的物理、化学风化作用导致其强度大大降低，第二风化颗粒与沥青的粘附作用较差，混合料拌合过程中易出现“花白料”现象而影响混合料的耐久性。

5.2 配合比设计控制。配合比设计是ATB-25沥青混合料施工最重要的内容之一，也是施工过程中最重要的工作之一。配合比设计不仅需满足规范的技术要求，而更应该具有良好的使用性能，施工操作性好及变异性小、容易压实等特点。

（1）取样的代表性：对集料取样进行筛分时，必须采用四分法，以保证配合比设计结果能够正确的反应实际施工情况。生产配合比设计时，集料取样必须经过二次筛分，考虑到拌和楼进料量较少，二次筛分时适当降低除尘功率，以保证设计的合成级配0.075mm通过量与大规模生产时接近。

（2）击实温度的控制：使用马歇尔击实仪对试件进行成型时，对于普通道路石油沥青，应根据粘温曲线确定，在缺乏沥青粘度条件时，参照以下温度成型：开始击实温度宜为150～155℃左右，试模应按规定预热；因为只有在规定温度下成型试件所得出的各项指标才具有一定的参考性和实用性。

（3）模拟大规模施工：为了能够更好的模拟大规模施工时混合料拌合、运输、摊铺过程中存在的老化现象，拌好的混合料应在击实温度下放入烘箱中短期老化2小时。

5.3 混合料运输、摊铺、碾压各个环节的控制。

（1）由于沥青混合料是一种粘弹性材料，温度的降低引起粘度的增大，从而会影响混合料的施工和易性；因此第一在混合料运输过程中必须用篷布对其表面进行完全覆盖，气温较低时还应加盖棉被，覆盖过程中必须保证混合料被完全覆盖，避免出现车厢尾部或者两侧覆盖不到位等现象，以免出现温度离析；第二现场运输车辆等待摊铺时以及卸料时篷布都必须保持覆盖，以保证摊铺温度符合规范要求；第三压路机应紧跟摊铺机在混合料较高温度下进行碾压，还应注意钢轮压路机喷水量不要过大，以不粘轮为宜。

（2）离析的控制：在现场施工过程中离析现象时有发生，但我们可以通过对各个施工细节的控制尽量减少离析的发生；第一运输车辆装料时必须“前、后、中”来回移动进行装料；第二在摊铺的过程中应做到连续、均匀的摊铺避免出现摊铺机等料现象，避免摊铺机频繁收斗，对于摊铺过程中摊铺机中部和螺旋挂杆处易出现带状离析的现象，可以在摊铺机中部变速箱处和螺旋挂杆处安装反向叶片来解决带状离析问题。

（3）沥青膜脱落现象的控制：沥青膜脱落严重的话会影响混合料的耐久性，进而缩短沥青路面的使用寿命，因此应向胶轮压路机轮上喷洒或涂刷含有隔离剂的水或者植物油溶液，喷洒应呈雾状，数量以不粘轮为度，并且禁止使用柴油和机油的水混合物喷涂。

6. 结语

通过ATB-25柔性基层在石吉高速公路工程中的实践应用，虽然该试验路运行时间较短，还不能对其实际效果作出评价，但是从对该混合料室内路用性能检测结果分析，表明其具有良好的高温性能和较好的抗水损害能力；通过对其施工工艺的探讨和应用以及分析总结了如何从施工过程中的每个环节加以控制来提高施工质量，总结出了一套较为成熟的ATB-25的施工技术与方案。ATB-25柔性基层由于其抵抗反射裂缝能力的优势明显，必将在今后的高速公路建设中得到广泛的应用。

参考文献

[1] 公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）.北京：人民交通出版社，2004.

[2] 公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20-2011）.北京：人民交通出版社，2011.

[3] 石吉高速公路AP2标ATB-25配合比设计报告.

[4] 石吉高速公路沥青路面施工指导意见汇编.