ATB-30沥青碎石下面层施工工法1

中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-1-ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法中铁十局集团第二工程有限公司贾涛李海晋王跃新1、前言随着国民经济的发展，交通量的增大及货物运输中严重超载，造成许多高速公路在刚建成不久即形成路面的早期破坏。目前在我国90%以上的高速公路沥青路面基层和底基层采用了水泥稳定或二灰稳定类半刚性基层。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，从而导致雨水很容易的渗入基层，又不能及时排出。在重交和重载的作用下，产生极大的动水压力而冲刷基层造成唧浆。这一过程反复作用，最终导致基层丧失支撑及与面层的连结，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。现在我国刚开始推广大粒径沥青稳定碎石柔性结构，防止反射裂缝的形成，以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。在黄陵至延安高速公路沥青面层施工成功应用本工法，取得了良好的经济效益和社会效益。同时，在工程实践中又不断修改和完善了本工法。2、工法特点2.0.1、排水性好。水分能顺畅地通过ATB-30沥青稳定碎石结构层排出，不会滞留在路面结构中造成路面的水稳性破坏。中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-2-2.0.2、抗裂性好。不会因为干缩裂缝而导致面层出现反射裂缝。2.0.3、经济性好。减少沥青用量，提高经济性ATB-30结构层同面层一起构成全厚式沥青面层，从而使得整个沥青面层的修筑时间减少；同时减少早期破坏，降低了高速公路路面的养护成本。2.0.4、抗车辙能力提高。减少车辙、抵御重型车辆的较大轮压。2.0.5、有效解决了大粒径沥青混合料摊铺离析、平整度不易控制的质量通病，提出了相应的施工参数。3、适用范围本工法适用于大粒沥青混合料的配合比设计、及现场的施工工艺，尤其是大粒径混合料摊铺的离析控制、平整度控制。同时针对ATB-30沥青碎石面层的经济性指标――最佳沥青用量给出了范围。4、工艺原理利用英国的布朗教授在讨论集料级配对沥青混合料性能影响时提出的“集料的最大公称尺寸不同会显著影响沥青混合料的性能，使用公称尺寸较大的集料能提高沥青混合料的稳定性和抗滑性能”。同时结合骨架密实结构理论对ATB-30的配合比进行优化，同时减少沥青用量节约成本。采用大功率的摊铺机双机联铺，SMC-20M/L1多点位超声波平衡梁自动找平控制系统，解决大粒径混合料摊铺过程中的离析和平整度控制。5、施工工艺流程及操作要点中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-3-5.1、施工工艺流程（见图5.1－1）5.2、工艺操作要点5.2.1、原材料选用沥青混合料的技术性质在很大程度上取决于集料间的组成，由于各种级配的不同可形成不同的空隙率可产生的路用性能指标不同，所以在原材料的选择一定要严格。集料规格划分的越细，越能更好地调整级配，同时拌和站冷料仓的比例也容易控制，但受冷料仓数量限制一般为4-5挡。1．矿料1)粗集料应洁净、干燥、表面粗糙、形状接近立方体，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。原材料试验下承层验收目标配合比设计测量放样生产配合比设计清扫下承层生产配合比验证透、封层施工设备检查运转沥青混合料拌和厚度控制沥青砼双机联铺进行各项试验压实度检测初压复压终压接缝处理、检测开放交通、改进图5.1-1、ATB-30施工工艺框图中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-4-2)细集料可采用天然砂，但用量不应超过集料总量的15%。天然砂应洁净、干燥、无风化、无杂物，且有适当的颗粒级配，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基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中不得含有泥土等杂质。矿粉要求干燥、洁净、能自由地从矿粉仓流出，坚决不得使用回收粉。严格控制0.075mm以下含量，其允许偏差为±1%。矿料掺配时引进粉胶比进行控制，ATB-30宜为0.8-1.0。表1－1集料规格划分及筛孔尺寸集料规格A料B料C料D料E料矿粉ATB-30规格划分（mm）37.5-19.019.0-9.59.5-4.754.75-2.362.36以下0.075表1－2矿粉的技术指标项目含水量（%）颗料范围亲水系数塑性指数加热安定性＜0.6mm＜0.15mm＜0.075mm规范要求＜110090-10075-100＜1＜4实测实测指标0.110099.690.20.921.8合格试验方法T03520351T0353T0354T0355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，干粉水泥为碱性材料。P.O32.5水泥具体指标见下表。中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-5-表1－3水泥的技术指标初凝时间终凝时间安定性28天强度抗压抗折75min146min合格36．815．92．沥青在黄延高速中ATB-30沥青稳定碎石用沥青全部采用韩国SK（A-90）沥青，沥青的各项指标见表④。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。表2沥青技术指标要求项目针入度0.1mm软化点（℃）15℃延度蜡含量闪点溶解度薄膜加热质量变化残留针入度残留延度15℃规范要求80-100＞44＞100＞2.2＞245＞99.5±0.8＞57＞20实测指标8746.7＞1001.932699.6-0.0571.329.7试验方法T0604T0606T0605T0615T0611T0607T0609T0604T06055.2.2、配合比的设计ATB-30设计方法主要有马歇尔方法、GTM方法和SUPERPAVE体积设计方法等，我国采用的是马歇尔方法。通过对比试验表明，只有用大型马歇尔击实仪（见图5.2.2-1、中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-6-5.2.2-2）和φ152mm大型马歇尔稳定度仪才能更好的反映沥青混合料的性能指标。所以在配合比设计、施工控制中，大马歇尔击实仪、稳定度仪必需配备。1．配合比级配选择由于ATB-30沥青稳定碎石这中结构刚刚起步成型的经验较少。黄延高速在级配范围选用上参照了JTGF40-2004《沥青路面施工技术规范》中所提供的级配范围，具体级配见表1-1。选择的级配整体线型偏下限，细集料偏少，并且在0.3mm-0.6mm之间，没有出现“驼峰”。图5.2.2-1、大马歇尔击实仪图5.2.2-2、大、小马歇尔试模中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-7-表1-1ATB-30沥青稳定碎石级配调整表及曲线图项目通过下列筛孔（mm）的质量通过率（%）37.531.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075规范要求10090-10070-9053-7244-6639-6031-5120-4015-3210-258-185-143-102-6中值100958062.55549.5413023.517.5139.56.54.0调整级配10096.182.165.555.348.538.427.820.215.5117.75.73.52．马歇尔试件的成型及其最大理论密度的确定由于温度在沥青试件成型中影响很大，它的高低影响沥青试件的空隙率、高度、流值、稳定度等各项指标、控制试件成型中的温度，对试件的准确性有很大的意义。所以沥青试件制作的温度与现场温度同步。在成型试件过程一定要严格控制好拌和及击实试验温度。0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.0100.037.531.526.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075筛孔尺寸（mm）通过量（%）合成级配规范中值规范上限规范下限中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-8-表2热拌沥青混合料沥青、矿料加热及拌和击实温度项目沥青标号沥青加热温度矿料温度矿粉拌和温度击实温度加热温度A-90156℃170℃无需加热155℃145℃沥青混合料试件成型后计算试件的理论密度按现行规范有计算法、真空法、溶剂法3种方法，对于ATB-30由于采用普通沥青，骨料规格较粗，混合料颗粒分散到6mm以下时较一般混合料和改性沥青混合料均比较容易。真空法中在真空容器振动和水的作用下，分散的颗粒能进一步分散，基本上能做到没有封闭的空气，因此有较好的试验重复性和较小的平行误差，测得最大理论密度能接近理想值。因此，对于ATB-30的最大理论密度最好采用真空实测法。3．最佳沥青用量（OAC）的确定当相应于试验的沥青用量范围能出现密度及稳定度峰值时，求取密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率（或中值）、沥青饱和度范围中值的沥青用量，取四者的平均值为最佳沥青用量的初始值OAC1。如果在所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围，求取密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率（或中值）范围中值的沥青用量，取四者的平均值为最佳沥青用量的初始值OAC1。当选择的沥青用量范围没有使密度及稳定度曲线出现峰值，但涵盖设计空隙率全部范围时，以空隙率中值或目标空隙率所对应的沥青用量作为OAC1。中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-9-各项指标均符合技术标准OACmin-OACmax，的中值为OAC2。根据实线经验和公路等级、气候条件等因素确定最佳沥青用量，通常情况下取OAC1及OAC2的中值作为最佳沥青用量OAC。在本项目中,具体为：在大型马歇尔击实仪成型完试件后，测定其毛体积密度、稳定度，空隙率、流值，沥青饱和度，矿料间隙率六项指标，其结果见表3-1。表3-1沥青混合料的马歇尔试验指标油石比（%）密度（g/cm3）空隙率（%）饱和度（%）矿料间隙率（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）2.52.4596.446.812.420.830.53.02.4635.356.612.124.133.73.52.4854.261.811.822.137.34.02.4953.068.411.919.839.24.52.4932.774.612.417.041.9根据马歇尔试验结果，从对应曲线图求取密度最大值a1、稳定度最大值a2、目标空隙率（或中值）a3、沥青饱和度中值a4,取平均值OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4=3.4%,如果在所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围，可以把a1、a2、a3的三个平均值求取作为OAC1=（a1+a2+a3）/3。对所选择试验的沥青用量范围密度，密度和稳定度都没有出现峰值（最大值经常在曲线的两端）时可直接以目标空隙率所对应的沥青用量a3作为OAC1,但OAC1必须介于OACmin-OACman的范围内。在以上各项指标均符合技术指标（不含矿料间隙率）的沥青用量共同范围OACmin-OACmax中值做为OAC2，OAC2=（OACmin+OACman）/2=（2.8+4.0）/2=3.4，上述结果均确定以后，最中铁十局集团第二工程有限公司ATB-30沥青稳定碎石下面层施工工法-10-佳油石OAC即OAC=（OAC1+OAC2）/2=（3.4+3.4）/2=3.4%（OAC关系图见3-2）。同时要综合考虑实践经验、公路等级、气侯条件、交通情况等因素然后调整确定的OAC。对陕北高速公路，宜在空隙率符合要求的范围内将计算的OAC用量减小0.1%－0.5%作为设计沥青用量。图3-2最佳油石（OAC）比关系图备注：图中1、共同部分2、流值3、稳定度4、饱和度5、空隙率6、密度2345672.02.53.03.54.04.55.0沥青含量（%）空隙率（%）16.0017.0018.0019.0020.0021.0022.0023