ＡＴＢ－３０粗粒式沥青混凝土下面层配合比设计及施工控制

贾　涛

摘要：随着国民经济的发展，交通量的增大及重交、重载情况的增多，造成许多高速公路建成不久即形成路面的早期破坏。为了延长路面使用寿命，部分高速公路下面层设计为ATB－30粗粒式结构。本文从ATB-30结构在原材料、试验、配合比设计、施工工艺等方面进行了阐述。

关键词：ATB-30沥青混凝土 施工工艺 质量控制

0 引言

目前，我国90%以上的高速公路路面基层采用半刚性基层。这种基层具有强度高、刚度大特点，但同时也具有干缩和温缩的特性，因而使沥青面层不可避免的产生反射裂缝，从而导致雨水渗入基层，又不能及时排出。在重交和重载的作用下，基层产生动水压力冲刷基层，造成唧浆。这一过程反复作用，最终导致基层丧失支撑，脱离与面层的连结，从而造成沥青路面开裂、车辙、不均匀沉降、平整度差等早期破坏。为了防止反射裂缝的形成，解决渗水对基层和路床的损害，提高路面的使用性能，延长路面使用寿命，黄陵至延安高速公路沥青下面层采用ATB-30粗粒式沥青混凝土结构，取得了良好的经济效益和社会效益。

1 项目概况

黄陵至延安高速公路是国家规划的西部大通道包头-西安-重庆-北海在陕西境内的重要组成部分，起始于人文初祖黄帝陵，终到革命胜地延安。向北延伸与延安至安塞高速公路起点相接，经安塞、靖边、横山、榆林可到达内蒙古自治区的包头市，全长143.205公里。因建成后主要用于贯通陕北能源重化工基地，所以车流量很大，且重载车辆占相当大的比重。鉴于近几年这种重交重载的状况日益严重，交通主管部门将原设计：4cmAK-13改性沥青上面层+5cmAC-20改性沥青砼中面层+6cmAC-25沥青砼下面层的沥青路面结构调整为：4cmAC-13改性沥青上面层+6cmAC-20改性沥青砼中面层+10cmATB-30沥青碎石下面层。

2 原材料质量控制

沥青混合料的技术性质主要取决于集料间的级配，不同的级配产生的路用性能指标不同，所以必须严格控制原材料的质量。在料场的选择上尽量选择生产能力大、规模大、设备先进且已开采多年的成熟料场。山体母岩的风化带、破碎带要少，以避免碎石中含有较多的风化石、山皮石、水锈石等。倘若两家以上料场供料时要统一筛网规格，避免原材料规格波动。

2.1 矿料 ①粗集料应洁净、干燥、表面粗糙，且无风化、无杂质，并有足够的强度、耐磨耗性。须选用反击式破碎机加工的碎石，不得采用颚式破碎单机加工的碎石。②细集料可采用中粗天然砂，但用量不应超过集料总量的10%，同时要求与沥青有良好的粘附能力。③沥青混合料的填料必须采用石灰岩或岩浆岩中的强碱性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。矿粉要求干燥、洁净、能自由地从矿粉仓流出，严禁使用回收粉。

同时为了增强路面的防水性，提高沥青与碎石粘附性黄延项目还掺加了2%的干粉水泥。

2.2 沥青 沥青全部采用韩国SK（A-90）沥青，沥青的各项指标见表5。延安地处陕西北部，在气候分区中属于2-2区(夏热冬寒区)。技术指标符合GF40-2004规范中沥青原材料2-2区的技术指标要求。(见表3）

3 配合比设计及其优化

配合比设计经过了目标配合比设计、生产配合比设计、以及生产配合比验证三个阶段。在各项指标均满足规范要求的情况下，考虑到通车后重交重载的实际情况，重点对抗车辙能力和防水性能做了优化。采用的是骨架密实型沥青稳定碎石混合料。具体级配见表4。

调整后的级配整体线型偏下限，细集料偏少，整个线形合理并且在0.3mm-0.6mm之间，没有出现“驼峰”。最终确定目标配合比最佳油石比3.4％，马歇尔稳定度为22.1KN，浸水残留稳定度97.4%，完全满足要求。目标配合比如下：30～37.5mm碎石：20～30mm碎石：10～20mm碎石：5～10mm碎石：石屑：砂子：矿粉：水泥＝18：24：19：16：10：10：1.5：1.5。

目标配合比确定后，沥青拌和站采用西筑LB4000型沥青拌和站。对生产配合比进行调整，最终确定为5＃：4＃：3＃：2＃：1＃：矿粉：水泥=22：17：18：18：21：2：2。

调试的生产配合比的线型接近目标配合比，调整的合成级配见图1。通过检测生产配合比生产的沥青稳定碎石的路用性能指标，结果满足规范要求具体见表5。

4 施工工艺

4.1 施工前的准备工作 施工前3～5天，工程测量人员对中桩、边桩进行恢复，每隔10m定一桩。施工员检查下承层，清洗干净，待下承层表面干燥后施工透层和下封层。同时机械设备调试完毕、车辆、人员安排到位、技术交底到位。

4.2 拌和、运输

4.2.1 拌和站调试、试拌 沥青拌和设备调试包括矿料进料、烘干、提升、筛分、称重，沥青的脱桶、贮存、保温、提升、称重、喷洒，混和后的拌合、卸料等环节。拌合设备调试完成后进行试拌，同时反复调整冷料仓进料比例，达到供料均衡。

调试完成后，按照生产配合比输入电脑、开机拌和。拌和过程中，严禁手动调整。为了减小集料中粉尘的影响，控制风门完全开启，负压控制在24-26。干拌时间不宜过长，否则，容易将粗集料打碎，细集料磨成矿粉，改变混合料级配，影响到混合料的路用性能。另一方面对机器拌锅磨损太大，不利于生产。湿拌时间决定了混合料的均匀程度，决定了出厂混合料的品质，不宜过短，必须确保每锅无花白料，沥青裹覆均匀。

大粒径碎石升温速度较快，在拌和中一定严格控制为各项温度。在拌和过程中如发现沥青混合料温度超过标准要坚决废弃，以防止沥青老化后造成沥青路面的早期破坏。拌和结束后，加大风门空转滚桶30min，以尽快排除废气冷却滚筒。将热料仓的余料放入拌锅内干拌以刷干净拌锅内残余沥青。同时使管道泵反转以排出管道中的残余沥青，防止堵塞管路。

4.2.2 运输 混合料运输车辆配置应结合拌和站产量、运距、摊铺速度等因素，确保连续摊铺并且前面有4-5台待卸。同时还要注意以下几点：①为防止沥青与车厢板粘结，车厢侧板和底板喷涂一层薄油水混合液，油水比一般为30：70。②选用大吨位的自卸车辆，宜25t以上。吨位越大，其混合料的散热速度越慢，大吨位运输车可以减少混合料温降。③大粒径混合料容易在卸料过程中产生离析，为减少离析，运输车装料时应每卸1-2斗时，挪动一下汽车位置，采用“品”字型装料。④在运输过程中，大粒径混合料表面温降快，必须采用3层覆盖，即2层油布1层棉被覆盖，保证其摊铺温度。

4.3 摊铺 为防止三层沥青路面在拼幅处重叠，产生排水困难和施工缝处的水稳定性差，两台摊铺机拼幅采用不等宽摊铺，接缝相互错开宽度大于0.5m，分别为5.5m、6.5m。工作仰角α标尺数设置为0。为了防止离析，螺旋布料器高度调整为310mm的低位。摊铺速度根据计算控制在2.0m/min左右，呈梯队方式同步摊铺。松铺系数采用压实前后高程差来确定，每10m取一基准面，每断面取3点分别为3m、6m、9m。根据试验段测的松铺系数为1.21。

在摊铺时自卸车车厢正对摊铺机料斗并倾斜混合料靠自重下滑，摊铺机螺旋送料器应不停转动，两侧保持有不少于送料器高度2/3的混合料，以控制离析保证摊铺平整度。

4.4 碾压 ATB-30的压实度采用实验室标准密度压实度和最大理论密度压实度进行两方面控制，并以合格率低的作为评定结果，不允许采用试验段密度进行控制。ATB-30规定现场密度要大于等于试验室标准密度的97%。

5 检测结果

在试验段完成后，对现场实体进行了检测，结果显示（表7），各项指标满足规范要求。其中压实度、厚度、马歇尔稳定度等关键性指标全部合格。表明ATB-30试验段获得成功为大面积展开施工提供了有利依据。

6 结语

ATB-30沥青碎石工艺由于刚开始使用，成熟的施工经验较少。但只要充分借鉴其他结构的施工经验，从原材料、配合比、拌和、摊铺等各个环节严格控制（尤其是ATB-30沥青稳定碎石的施工过程中，因其结构骨料最大粒径达37.5mm，粗集料含量达70％），将摊铺的平整度以及沥青混合料混合料离析问题控制好，精心组织施工就一定能够取得成功。