开级配沥青稳定碎石柔性基层施工技术研究

张英泽

（山东省滨州公路工程有限公司，山东 滨州 256600）

1 引言

我国高速公路基层常采用半刚性基层，其具有强度高、刚度大等优点。但是随着国内外对半刚性基层的深入研究发现，半刚性基层适用于干旱少雨地区，对于多雨和重载地区，半刚性基层易产生裂缝和水损坏现象。通过资料研究显示，大粒径沥青混合料基层可以有效减少路面基层发生病害。目前，国际上常采用的抗反射裂缝缓解层的主要材料为沥青稳定碎石，具有较好的高温稳定性。沥青稳定碎石按照材料特性可分为密实型、半开级配型和开级配型[1]。本文通过研究，采用开级配沥青稳定碎石（ATPB）防止反射裂缝，并结合工程实际，探讨其施工工艺，介绍开级配沥青稳定碎石基层的应用。

2 工程概况

某公路工程所处地区雨水量较大，交通荷载较重，使用半刚性基层会出现裂缝和水损坏现象。应业主要求，该项目沥青路面基层需具有较好的抗剪能力、强度和耐久性，经研究最终选定采用ATPB 柔性基层。本次试验段路线全场3.5 km，起点桩号K15+500，终点桩号K19+000，位于该路段的基层采用二次成型方式。

3 原材料技术性质与试验方法

3.1 原材料

3.1.1 沥青

本文研究的沥青混合料应用于路面面层结构中，根据上面层所需材料特性，采用AH-70#基质沥青，按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的要求对基质沥青进行技术性质检测[2]。

3.1.2 集料

本项目粗细集料采用火成岩，细集料采用火成岩石屑。粗集料的压碎值、磨耗值、磨光值、级配等各项指标应该满足相应规范要求[3]。

3.1.3 矿粉

将石灰岩磨制，放入干燥箱中烘干2 h 得到矿粉。矿粉在沥青混合料中起填料作用。

3.2 级配设计

沥青稳定碎石基层性能的差异与混合料组成设计密不可分。本项目根据集料的筛分结果、交通状况、气候条件以及相关工程实践要求，确定开级配沥青稳定碎石比例和各级筛孔尺寸矿料的通过率[4]，开级配沥青稳定碎石级配范围及设计级配曲线见表1、图1。

表1 ATPB沥青稳定碎石级配范围

图1 ATPB沥青稳定碎石级配曲线

由表1、图1 可知，该试验采取开级配沥青稳定碎石设计级配在级配范围的上限和下限之间，符合要求，且曲线变化趋势合理。

3.3 确定最佳油石比

沥青稳定碎石通过析漏试验、飞散试验确定最佳沥青用量。根据沥青混合料析漏试验的反弯点作为最大沥青用量，沥青混合料飞散试验的反弯点作为最少沥青用量。通过试验可以获得油石比的范围为2.1%～3.3%，与国内马歇尔试验的结果进行综合对比，选择合适的沥青用量作为最佳沥青用量。试验结果见图2、图3。

图2 析漏试验结果

图3 飞散试验结果

本项目确定开级配沥青稳定碎石最佳油石比时，按照设计级配和油石比为2.1%、2.4%、2.7%、3.0%和3.3%进行制件，通过对混合料试件两面击实75 次得到成型的马歇尔试件，计算各试件的空隙率、毛体积密度和渗透系数等指标进行马歇尔试验[2]。马歇尔试验检测结果如表2 所示。

表2 开级配橡胶沥青混合料马歇尔试验结果

4 施工工艺

4.1 准备工作

在进行沥青稳定碎石基层现场施工前，应当做好准备工作。由于ATPB 混合料中粗计量含量较多，细集料含量较少，所以，混合料在施工过程中受温度影响易产生离析现象。在铺筑基层前，应对下承层进行相应的技术指标检测，确保下承层平整密实。同时为提高结构层间黏结力，防止水分通过基层下渗，应清扫路面基层表面，在表面洒布乳化沥青粘层油。待检测合格后再进行沥青稳定碎石基层的施工。

对施工现场底基层进行检查，并对现场进行放样，在施工之前选取合适的试验段进行试验；综合考虑材料运输距离、运输效率选取合适的运输路线，同时确保运输道路的平整度，避免运输速度不当影响施工质量。

4.2 拌和、运输

4.2.1 拌和

本项目采用连续式ATPB 混合料厂拌法设备进行拌和，按照设定的级配，技术人员不得随意修改配料比例，若在拌和过程中出现溢仓现象，应及时停止拌和，以提高工程质量。由于ATPB 混合料空隙较大，在施工时应当适量提高温度，沥青加热温度应控制在155～165 ℃，混合料出料温度145～160 ℃，混合料到场温度为145～155 ℃，混合料摊铺温度为135～155 ℃，混合料碾压温度为135～145 ℃[3]。

进行混合料拌和前，应通过试拌确定ATPB 混合料的拌和时间。由于混合料间隙率较大，总表面积较小，沥青含量较低，需要适当延长拌和时间。拌和过程中，应及时检查ATPB混合料是否拌和均匀，如果拌和过程中出现花白料和离析等现象，应立即分析原因，待解决问题后方可继续进行拌和。

4.2.2 运输

沥青稳定碎石在进行装车时，为达到拌和站的产量、运输距离和摊铺效率协调，应配备足够的运输车辆数，同时保证每辆运输车装载重量一致。运输途中可能受到温度和运输时间等因素影响，发生离析和水损坏现象，应在车辆上方覆盖一层帆布，减少运输过程混合料中水分流失。为防止沥青与车厢发生黏结，需在车厢侧板和底板处涂上水油混合液或隔离剂。

4.3 摊铺、碾压

4.3.1 摊铺

确定松铺系数为1.25，计算松铺厚度,采用摊铺机进行均匀摊铺施工，调整摊铺机熨平板高度和内料位高度；摊铺过程中，安排人员进行协调管理，保证施工现场持续有3～4 辆车在等待卸料。车辆运输时不得随意改变速度或停顿必须均匀缓慢前进，摊铺速度控制为1～3 m/min。如遇雨天应停止摊铺混合料，并及时清理未压实混合料，待天气合适再进行施工。

4.3.2 碾压

初压时，采用13～15 t 双钢轮压路机优低向高侧重叠1/3轮宽进行碾压，压路机以2～3 km/h 的速度呈阶梯状排列静压3 遍；复压时采用10～12 t 双钢轮压路机以3～5 km/h 的速度振动3 遍；终压时采用25 t 胶轮压路机碾压2 遍，直至轮迹完全消失，并在接头处稳压，消除因混合料推移产生的波纹[4]。

5 结语

本文研究沥青稳定碎石基层的各项性能和施工技术。得出以下结论：

1）通过选用开级配沥青稳定碎石进行配合比设计，得到设计级配位于级配上限和级配下限之间，且级配曲线平顺圆滑。

2）通过对ATPB 混合料进行飞散试验、析漏试验确定沥青用量范围为2.1%～3.3%。

3）通过对ATPB 混合料进行马歇尔试验，计算试件密度、空隙率、毛体积密度和渗透系数等指标，最终确定混合料最佳油石比为2.9%。