12cm厚大粒径沥青稳定碎石一次性摊铺施工工艺

112cm厚大粒径沥青稳定碎石一次性摊铺施工工艺研究技术报告天津五市政公路工程有限公司二〇一二年八月2目录一、项目来源………………………………………………………………1二、项目介绍………………………………………………………………1三、研究的目的及意义……………………………………………………2四、国内外研究现状………………………………………………………3五、研究的主要内容………………………………………………………3六、研究的方法和路线……………………………………………………4七、研究过程……………………………………………………………5（一）ATB-30结构的特点……………………………………………5（二）混合料配合比设计………………………………………………7（三）拌合及运输工艺…………………………………………………21（四）摊铺与碾压技术…………………………………………………25（五）施工注意事项…………………………………………………40（六）质量控制要点…………………………………………………42八、技术成果………………………………………………………………43九、经济与社会效益分析…………………………………………………44十、参考文献………………………………………………………………44附件1、用户证明2、经济、社会和环境效益分析3、沥青混合料配比设计报告及相关试验检测报告1一、项目来源目前，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。为了防止反射裂缝的形成，缓解高速公路重载交通下的动水压力，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，我国开始应用推广以沥青稳定碎石为代表的柔性基层。2010年我公司承建的天津市国道112线高速公路39标，在沥青路面结构层中，采用12cm厚的ATB-30密级配沥青稳定碎石结构设计，其厚度已经到达规范规定的极值，且集料粗、粒径大，在施工时的质量控制存在极大的难度。我们正是以此项目为依托，从施工的角度出发，着力解决在沥青生产施工中存在一些问题。2010年我们在天津市城乡建设和交通委员会成功立项，项目编号为2010—04。二、项目介绍国道112线高速公路(天津段)是天津市高速公路网规划中的一条重要快速通道。国道112线高速公路(天津段)起于汉沽区大神堂以西，与在建的海滨大道高速公路相交，止于武清区石各庄，连接京沪高速公路和拟建的京津塘高速公路三线，全长95.1公里。在国家高速公路规划网中，国道112线高速公路是北京公路规划中的大外环，也是天津与石家庄、保定以及天津城区与宁河、汉沽联系的快捷通道，对滨海新区的快速发展具有极其重要的意义。2该高速公路设计行车时速120公里，双向8车道设计。路面结构形式详见图1。图1112线39标沥青路面结构设计图三、研究的目的及意义近年来，随着我国交通量快速增长，高等级公路的建设也随之迅猛发展。目前我国高速公路路面结构大部分采用半刚性基层与沥青面层相结合的形式。由于半刚性基层的特点是强度高、刚度大、承重力高、热容量小，与沥青面层的粘附性能差，尤其是干缩、温缩的影响，使得半刚性基层沥青路面的反射裂缝问题尤为严重，影响高速公路使用寿命，缩短了高速公路的运营周期。为了解决这个问题，我国开始应用推广沥青稳定碎石为代表的柔性基层，沥青稳定碎石基层不仅具有足够的强度和刚度、良好的应力扩散能力、较强的裂缝自愈能力，还能保证与沥青混凝土面层的层间连续、降低沥青层内部的剪应力和弯拉应力，表现出施工速度快、维修养护费用低、设计4cmAC-13胶粉改性沥青7cmAC-20胶粉改性沥青12cmATB-30沥青稳定碎石沥青同步碎石封层透层36cm水泥稳定碎石3使用年限长等优点。通过本课题的研究，对于大粒径ATB混合料的生产配比、拌合运输、摊铺碾压、质量检查等方面的控制，优化施工工艺，在保证施工质量的前提下，努力降低施工成本，为今后的类似施工积累一定的经验。四、国内外研究现状沥青稳定基层在国外得到广泛的应用，但在国内很少使用，相关的研究才刚刚起步。为适应交通事业迅速发展的需要，我国公路工程建设中不断研究推广新材料、新工艺，其中ATB-30密级配沥青稳定碎石也被推广应用在高速公路和市政道路中，近年来修筑完成并采用ATB密级配沥青稳定碎石的高速公路有柞小高速公路、邢临高速公路、黄延高速公路、泉三高速公路等多条公路，在以上这些高等级公路中，密级配沥青稳定碎石层的设计主要是以ATB-25为主，并且厚度多在10cm以下或是14cm以上，施工中主要采用分两层摊铺、碾压作业的形式。国道112线高速公路路面工程是采用12cm厚的ATB-30沥青稳定碎石混合料做为下面层，这在天津地区还属首次，因此值得我们研究应用并推广。五、研究的主要内容我们以国道112线高速公路天津东段路面工程39标段为实例，对下面层12cm厚大粒径的ATB-30沥青稳定碎石一次摊铺进行研究。其主要施工难点是：一是ATB-30的粒径偏大，在生产拌合过程中容易造成沥青石料的裹覆效果不佳，拌合不匀，在运输摊铺过程中，容易造成集料离析；二是12cm厚沥青混合料一次摊铺碾压成型，需要对机械设备进行科学组合，调4整施工工艺参数，以保证摊铺压实效果。因此，本课题我们主要从以下几方面进行研究：1、在生产配比方面，根据ATB-30的特点，选用合适的方法进行目标配合比、生产配比设计，确定并优化设计配比方案，总结出配比设计中的主要特点；2、在拌合运输方面，经过多次试拌确定拌合时间和拌合温度，在运输过程中采取措施防止集料离析；3、在摊铺碾压过程中，根据12cm厚一次性摊铺的要求，选用合理的机械设备组合，通过试验段施工，确定最优的施工方案，以提高压实度，保证施工质量；4、通过试验检测数据，检验施工工艺的最终效果。5、通过施工现场的经验，与传统的沥青混凝土施工相比，总结一下施工特点，提出一些施工注意事项。通过对原材料检验、拌合生产、现场摊铺、碾压成型、成品检验等一系列工序的研究，总结12cm大粒径密级配沥青稳定碎石的配合比设计及施工工艺，使我们的工程技术人员掌握相关施工技术和管理经验，为今后类似工程的施工管理提供有益的帮助，为超厚度大粒径密级配沥青稳定碎石的推广应用起到积极促进的作用。六、研究的方法和路线鉴于本课题的特点与背景，我们公司在成功立项之后，对此课题的研5究高度重视。我们成立了以项目经理为组长，公司工程部、中心试验室、沥青拌合站、摊铺作业队、项目经理部等相关部门共同参与的课题研究小组。参与部门之多，涉及人员范围之广，这在公司的课题研究历史上还属首例。我们首先确定研究方向及研究目标，研究地点主要集中在试验室和施工现场两个场所。从试验检测的角度，我们将主要对密级配沥青稳定碎石的配比设计、压实效果等方面进行检测；从现场施工的角度，我们主要研究拌合的时间、温度，运输的注意事项，现场摊铺及碾压的设备组合、工艺参数等方面，经过课题小组的试验试铺，获取研究所需的各项数据，并最终形成课题研究报告，申报天津市城乡建设和交通委员会鉴定验收。七、研究过程（一）ATB-30结构的特点ATB称为密级配沥青稳定碎石混合料，它与普通沥青混凝土的区别主要是公称粒径的不同，公称最大粒径通常不小于26.5mm。ATB沥青稳定碎石一般设计空隙率为3％～6％，铺筑层厚度较厚。路面铺筑后具有良好的骨架结构，且具有防水、高温稳定、低温抗裂等特性，因此柔性基层路面结构具有优良的路面性能以及抵抗环境和重交通荷载疲劳作用的能力。采用ATB30沥青稳定碎石结构，是为了减少路面反射裂缝的出现，延长路面使用寿命。本高速公路工程沥青路面结构为：4cm胶粉改性沥青混凝土(AC一13)+7cm胶粉改性沥青混凝土(AC一20)+12cm沥青稳定碎石ATB—30)。从ATB一30沥青稳定碎石所处层位分析可知：由于上面层和中面层的隔温作用，沥青稳定碎石基层处于高温温度域或低温温度域的机会并不多，6主要是处于常温温度域。在常温温度域内．沥青混合料的模量既不高也不低．故温度影响不大。而重复荷载反复所造成的疲劳破坏成为混合料的主要破坏模式。因此，作为基层的沥青稳定碎石，其最重要的路用性能就是抗疲劳性能，其次才是水稳性、高温性能和低温性能等。这里论述的工程级配优化，正是基于ATB一30沥青混合料这些工程特性的。ATB-30施工工艺流程图如下：原材料试验目标配合比设计生产配合比设计设备检查运转生产配合比验证沥青混合料拌和沥青混凝土双机联铺初压、复压、终压接缝处理、检测开放交通、改进厚度控制压实度检测下承层验收测量放样清扫下承层透、封层施工进行各项试验ATB-30施工工艺流程图7（二）混合料配合比设计级配良好的ATB可以抵抗较大的塑性和剪切变形，承受重载交通的作用，具有较好的抗车辙能力，提高了沥青路面的高温稳定性，设计合理的ATB是解决重载交通下高温车辙问题最经济有效的根本途径之一。因此，必须在矿料组成设计上多下功夫。1、关于GTM法：GTM法采用旋转揉搓压力成型，克服了马歇尔制件、垂直、击实的不足，较好地应用了仿真学，较真实地模拟路面材料实际受力状况和预测材料到服务期限末的应力应变力学性质，从而减少或避免路面材料的早期破坏。GTM成型时试件被压实到了最终使用状态，与马歇尔成型的试件相比，GTM试件密度大，空隙率和矿料间隙率低，设计沥青用量少，能最大限度地防止沥青路面产生车辙。因此本工程采用GTM法进行配合比设计。2、原材料（1）沥青：沥青的质量必须严格控制，进场后和使用前分批次取样检验，确保其各项性能指标达符合标准要求。本项目采用河北黄骅伦特AH-70号A级道路石油沥青，按JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，进行了规定项目的试验检测，试验检测结果详见表1。8表1AH-70号沥青试验结果检测项目单位技术要求（70#A级）试验结果试验方法针入度（25℃,100g,5s）0.1mm60—8065T0604软化点（环球法）℃不小于4647.0T0606延度（5cm/min，15℃）cm不小于100100T0605含蜡量（蒸馏法）%不大于2.21.2T0615闪点℃不小于260316T0611溶解度（三氯乙烯）%不小于99.599.94T0607密度（15℃）g/cm3实测记录1.016T0603TFOT后残留物（163℃,5h）质量变化%不大于±0.8-0.08T0609针入度比%不小于5774T0604延度（10℃）cm不小于820T0605表1表明，该沥青样品所检项目符合70号A级道路石油沥青技术要求。（2）粗集料：粗集料应洁净、干燥，明确规格，分开存放，不同批次的集料严格抽样检验，确保其质量符合标准要求。本项目采用河北省三河石灰岩集料，粒径分别为20mm～40mm、10mm～20mm、5mm～10mm，按JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，进行了规定项目的试验检测，试验检测结果详见表2，9表2粗集料试验结果检测项目单位标准要求试验结果试验方法20mm～40mm10mm～20mm5mm～10mm压碎值%不大于28—16.3—T0316洛杉矶磨耗损失%不大于30—17.2T0317表观相对密度—不小于2.502.8252.8222.820T0303毛体积相对密度—实测记录2.7922.7742.7641.2T0304吸水率%不大于3.00.40.60.7316T0304对沥青粘附性级不小于4—4—T0616针片状颗含量混合料%不大于189.4T0312大于9.5%不大于158.6T0312小于9.5%不大于2013.4T0312软石含量%不大于50.00.00.4T0320表2表明，该粗集料样品所检项目符合沥青混合料用粗集料技术要求。（3）细集料：细集料应洁净、干燥、无风化、无杂物，堆放时应严密覆盖或搭棚保护，防止雨淋。本项目采用河北省三河机制砂，按JTGF40-2004《公