ATB-25柔性基层在石吉高速公路工程中的应用研究

ATB-25柔性基层在石吉高速公路工程中的应用研究周超（江苏省交通科学研究院股份有限公司，南京 211112）摘要：结合石吉高速公路工程中ATB-25沥青稳定碎石基层的实践应用，简述了半刚性基层的优缺点，分析了ATB-25柔性基层具有较好的抗剪切能力与抗裂性能；并通过对试验路段的铺筑，对施工工艺进行了优化，从而总结出了一套较为成熟的施工方案，并且对在施工中出现的若干问题进行分析与解决。关键词：ATB-25；配合比设计；施工工艺；质量控制ATB-25 Flexible Base Shi Ji Expressway Project in the ApplicationZhouChaoJiangsu Transportation Research Institute Co.，Ltd . NanJing 211112Abstract: Combination of stone Ji Expressway Project ATB-25 asphalt stabilized base course of practical application, outlined the advantages and disadvantages of semi-rigid base, analysis of the ATB-25 flexible base has good shear resistance and crack resistance; and The paving of roads through the test, the construction process has been optimized to summarize the construction of a more mature program, and the pair occurring in construction and some problems Fen Xi Jie Jue.Key words: ATB-25， mix design， construction technology， quality control我国幅员辽阔，气候多样。但是不论在我国北方或者南方，半刚性基层由于其板结性能好，强度和刚度较大，有较好的承载能力，因此半刚性基层沥青混凝土路面仍然是我国高等级公路的主要结构形式。但同时，由于半刚性材料自身的特点，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。因此作为公路工程技术人员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。1 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：K112+000K112+500。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。2 配合比设计2.1原材料1）沥青沥青采用镇海炼化生产的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。表1 50号道路石油沥青的各项指标试验结果试验项目单位试验数值技术要求试验方法针入度(25，5s，100g)0.1mm54.14060T0604-200015延度cm10080T0605-1993软化点(R&B)52.049T0606-2000TFOT后质量变化%0.300.8T0609-1993残留针入度比25%69.463T0604-2000残留延度(15)cm23.110T0605-19932）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、细集料均采用于都县安顺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。表2 集料相对密度试验结果表矿 料表观相对密度毛体积相对密度吸水率（%）1# 料（1931.5mm）2.8532.8340.232# 料（9.519mm）2.7592.7330.343# 料（4.759.5mm）2.7512.7210.404# 料（2.364.75mm）2.7492.7070.565# 料（02.36 mm）2.7032.6311.013）矿粉矿粉采用泰和县振石建材厂生产的矿粉，其必须保持干燥、清洁，并应采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉，其技术指标经检测符合规范要求，实测其表观相对密度为2.700。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2.970。2.2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%图1 目标、生产配合比级配对照图2.3混合料路用性能测试1）高温稳定性（抗剪切性能）按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。表3 车辙试验动稳定度混合料类型油石比（%）动稳定度（次/mm）变异系数（%）要求（%）123平均要求15.620ATB-253.7193922951682197210002）水稳定性按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。表4 最佳油石比条件下浸水马歇尔试验油石比（%）马歇尔稳定度（kN）浸水马歇尔稳定度（kN）残留稳定度MS0（%）要求（%）3.724.1321.5889.4803）低温抗裂性能对所设计混合料成型标准马歇尔试件进行15劈裂试验，试验结果见表5，由结果可知ATB-25沥青混合料15劈裂抗拉强度为1.68 Mpa，而半刚性基层材料的劈裂抗拉强度一般不超过1 Mpa，因此可以表明此ATB-25沥青混合料具有较好的低温抗裂性能，能有效防止路面反射裂缝的产生。表5 15劈裂试验混合料类型油石比（%）劈裂抗拉强度（MPa）123平均值标准差变异系数（%）ATB-253.71.431.651.961.680.26615.83 试验段铺筑2009年11月25日BP3标项目经理部组织了本次ATB-25试验段的施工，施工桩号为K112+000K112+500。3.1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，拌合楼为英国ACP4000型沥青拌合楼，实际产量超过220t/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。1）沥青稳定碎石混合料的施工温度控制范围见表6。表6 ATB-25沥青混合料的施工温度（） 沥青加热温度160-170集料加热温度175-185混合料出厂温度正常范围150-170，超过200者废弃混合料运输到现场温度不低于150摊铺温度正常施工不低于140低温施工不低于160开始碾压混合料内部温度正常施工不低于135低温施工不低于150碾压终了表面温度钢轮压路机不低于80胶轮压路机不低于85振动压路机不低于75开放交通的路表温度不高于502）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。3）要注意目测检查混合料的拌合均匀性，及时分析异常现象。如混合料有无花白、冒青烟和离析等现象。3.3沥青混合料的运输沥青混合料的运输主要考虑的是保证混合料运输到现场温度不低于规定的最低温度，因为沥青混合料只有在温度较高的情况下才具有良好的施工和易性，易于碾压密实。此次运输采用8辆载重量40T的后八轮自卸车（带覆盖帆布）。1）混合料出厂时必须有专人测定混合料出厂温度。2）拌和机向运料车放料时，汽车应前后移动，分“前、后、中”三次装料，以减少粗、细集料的分离现象。3）运料车有篷布覆盖设施，施工温度较低时应加盖棉被覆盖，且必须覆盖完全以防温度离析。3.4沥青混合料的摊铺本次摊铺采用一台陕西中大DT1600型摊铺机进行全半幅摊铺。摊铺速度2m/min,松铺系数暂定为K112+000K112+250段为1.18，K112+250K112+500段为1.20，压实厚度为8cm,并随时检测松铺系数的精确性。3.5沥青混合料的碾压1）压路机应以缓慢而均匀的速度碾压，压路机的适宜碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类型而别，按表7选用。表7 压路机碾压速度（km/h） 压路机类型初 压复 压终 压适宜最大适宜最大适宜最大钢筒式压路机1.5232.53.552.53.55轮胎压路机-3.54.58468振动压路机1.52（静压）5（静压）45（振动）45（振动）23（静压）5（静压） 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：K112+000K112+250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；K112+250K112+500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。4 施工中遇到的问题及解决办法 1、局部时段拌合楼放料至自卸车过程中，发现混合料表面有时冒青烟，有时冒白烟。冒青烟说明混合料出料温度过高，容易导致混合料过快老化；冒白烟说明混合料没有彻底烘干；因此要控制好混合料的拌合温度，防止混合料冒青烟，集料加热温度适当提高或者适当延长集料的干拌时间可以有效解决混合料冒白烟现象。2、自卸车往摊铺机料斗内卸料时，发现摊铺机料斗内两端有大料集中现象，分析其原因是自卸车卸料时，粗集料由于重力作用都往两侧下落导致的；遇到这种情况，我们可以在自卸车尾部装两块挡板，这样可以有效防止自卸车卸料时粗、细集料离析现象。3、混合料摊铺过程中发现摊铺机中部有条状离析，出现这种情况，我们可以考虑在摊铺机变速箱处安装反向叶片，如果已安装了反向叶片，那就可以根据实际情况调整反向叶片的角度，以此消除摊铺机中部离析现象。4、在压路机碾压过程中发现部分集料表面有沥青膜脱落现象，这是由于碾压轮上涂刷的隔离剂可能使用了柴油或机油的水混合物,涂刷所用隔离剂禁止使用柴油和机油的水混合物，可用植物油、肥皂水等的混合物。5、碾压过程中出现石料被压碎现象，石料被压碎主要是因为混合料温度下降过快，加上钢轮压路机又开振碾压导致的，所以压路机必须紧跟摊铺机进行碾压，在混合料较高温度下完成混合料的压实，必须遵循“高频低幅，紧跟慢压”的原则。5 结语通过ATB-25柔性基层在石吉高速