ATB沥青碎石基层在麻武高速中的应用

1、ATB-25沥青稳定碎石基层在麻武高速中的应用焦扬（湖北交通工程检测中心，湖北 武汉 430051）摘要：本文结合麻武高速公路工程中ATB-25沥青稳定碎石实际应用，介绍了配合比设计过程及根据贝雷法级配理论验证沥青稳定基层级配结构性能；通过ATB-25沥青稳定碎石的施工工艺研究以指导工程实践。关键字： ATB-25 配合比 贝雷法 施工1 前言我国幅员辽阔，南北温差大，但我国目前高速公路的结构形式过于单一，很难适应在不同气候环境下的使用要求。尽管沥青稳定碎石基层在国外已经得到了广泛应用，但国内目前尚缺乏对该类结构层材料的系统研究和成熟的应用经验，这致使沥青稳定碎石基层的优点在国内实际工程中没能

2、得到充分的发挥。湖北省麻武高速公路是国家公路主架“7918网”上海至成都高速公路的重要组成部分，是我省高速公路网651（六纵五横一环）公路骨架中的重要一横，是连接上海、江苏、安徽等省市与中西部地区交通运输的大动脉，也是武汉“8+1”城市圈辐射线路。麻武高速公路起于麻城市木子店镇长岭关接在建的沪蓉高速公路安徽省大顾店至长岭关段。麻武高速公路主线采用四车道高速公路标准建设，设计速度100km/min，一般路段路面结构设计为4cmAC-13+6cmAC-20+8cmAC-25，8cm沥青碎石柔性基层15cm水泥稳定碎石基层18cm水泥稳定碎石基层15cm级配碎石底基层。针对麻武高速公路沥青路面建设面

3、临交通量大，高温多雨，材料稀缺的严峻现实， 为此，本文针对麻武高速公路建设的需要，对ATB-25沥青稳定碎石工程级配优化和施工工艺研究，以指导工程实践。2 ATB-25沥青稳定碎石基层配合比设计2.1集料：集料选用湖北省武穴田镇生产的石灰石岩，其主要技术性质见表1、表2表1 粗集料技术指标项目JTG F40-2004规范要求试验结果1#料2#料3#料表观密度(g/cm3)2.602.7152.7142.709吸水率（%）2.00.20.50.7针片状（%）1511.68.8-磨耗值（%）2816.617.7-坚固性（%）120.9石料压碎值（%）2419.1对沥青的粘附性4级5级表2细集料技术

4、指标项目试验结果JTG F40-2004规范要求表观相对视密度2.6812.5砂当量（）64602.2 沥青：采用湖北国创70#A级道路石油沥青，其技术指标经试验结果列入表3：表3 沥青技术指标 试验结果技术指标试验结果细则指标针入度（25,100g,5s） （0.1mm）676070延度（5cm/min,10） (cm)3720软化点（环球法） ()48.046沥青密度 (g/cm3)1.0351.01TFOT试验163 5h质量损失 （%）0.060.6针入度比 （%）7165延度（10） (cm)186延度（15） (cm)3030闪点（COC）（）315260含蜡量（蒸馏法）（）1.3

5、2.060动力粘度（Pa.S）1881802.3 矿粉：采用施工单位自制生产，矿粉干燥洁净，无团粒，其技术指标经试验结果列入表4：表4 矿粉技术指标 项目标准试验结果表观密度(g/cm3)2.52.762粒度范围<0.6mm(%)100-100100<0.15mm(%)9010097.0<0.075mm(%)8510085.5含水量1%0.4亲水系数10.6塑性指数43.1外观无团粒结块无团粒结块3 级配组成设计对冷料仓和热料仓各个规格碎石进行筛分，根据公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）提出的沥青稳定碎石基层混合料ATB-25级配范围和筛分结果合成矿料级配3

6、条优选后确定目标和生产级配见表5、图1。设计的目标配合比和生产配合比均通过5组油石比，分别测试马歇尔试件密度、稳定度、空隙率、沥青饱和度、流值及矿料间隙率与油石比之间的关系，综合评价得到最佳油石比为3.6%。表5 目标生产配合比级配筛孔尺寸通过下列方孔筛（mm）的质量百分率31.526.5 191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075规范要求10090100608048684262325220401532102581851431026目标 10096.173.361.352.542.331.618.813.210.07.46.14.3生产10096.371.76

7、2.251.842.831.119.714.610.36.95.44.4图1 目标生产配合比级配图4 贝雷法级配验证传统的沥青混合料设计方法,不论是马歇尔设计法还是Superpave 体积设计法,在进行级配设计时都是根据以往经验或有关标准选择级配,若路用性能检验不符合要求需重新选择级配,甚至更换原材料。这些方法实质都是根据经验反复试配的过程,缺乏科学的指导。贝雷法是一种系统的级配合成方法,用它设计的级配,粗集料能形成骨架使混合料具有较高的抗车辙能力,同时粗细料间又有很好的比例使混合料具有足够的耐久性。因此可将上述设计方法同贝雷法结合起来使用,将马歇尔设计法或Superpave

8、0;设计法的确定最佳沥青用量的方式用于贝雷法设计的级配,使最终的混合料项路用各性能均达到最佳。根据贝雷法验证级配结果见表6 目标、生产设计级配贝雷参数统计配合比类型粗集料CA细集料FAc细集料Faf目标配合比0.470.420.56生产配合比0.470.470.47推荐值0.40.80.250.50.250.5从目标、生产配合比设计计算数据来看，由于集料本身加工特性和加工设备的限制除细集料粗比FA f 稍稍偏高之外，其余各指标均满足推荐值，表明该混合料从理论上骨架性好。5 ATB-25混合料性能验证根据选定的级配和确定的最佳油石比进行了水稳定性和高温稳定性、低温抗裂性能检验

9、，试验结果见下表7、8、9。表7 沥青混合料浸水马歇尔试验检测项目毛体积密度（g/cm3）空隙率（%）沥青饱和度（%）稳定度（KN）残留稳定度比（%）实测规范要求检测结果非浸水2.4444.760.711.8586.780浸水2.4454.761.110.27表8 沥青混合料冻融劈裂试验检测项目劈裂强度（Mpa）劈裂强度比（%）实测规范要求检测结果非冻融1.0177.275冻融0.78表9 沥青混合料车辙试验试验编号123平均值变异系数规范要求动稳定度（次/mm）16711836152516779.31000试验结果表明，根据选定级配及确定的最佳油石比3.6%制做的马歇尔进行了水稳定性检验和低

10、温抗裂性能检验以及车辙高温稳定性检验，各项指标都能满足公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）及设计文件要求。6 ATB-25施工工艺为验证和室内试验成果，发现施工过程中可能存在的问题并找出解决办法，总结合理的施工技术，在麻武K76+980K77+661右幅铺筑沥青稳定碎石基层ATB-25试验段段。6.1 沥青混合料的拌制拌和楼二次筛分用的振动筛规格尺寸应根据混合料矿料级配组成与最大粒径确定。最大筛孔宜略大于混合料的最大粒径，其余筛孔应尽里使热料仓供料大体均衡，但必须严格控制最大粒径、2.36 mm和4.75 mm等关键粒径。拌和时，先将砂石料放入干拌不少于5s，再加入沥青拌和几秒

11、，最后加入矿粉继续拌和，拌和时间每锅40-45s，要注意投料方式。各施工阶段温度应符合表9要求。表9 沥青混合料施工温度要求层位工序温度/测量部位下面层沥青稳定碎石沥青加热温度155-165沥青加热罐矿料加热温度165-195热料提升机沥青混合料出样温度155-165运料车混合料贮料仓贮存温度降低不超过10贮料斗混合料废弃温度195运料车混合料摊铺温度150摊铺机开始碾压的混合料内部温度140碾压层内部复压终了的表面温度105碾压层表面碾压终了的表面温度90碾压层表面开放交通的路表温度50路表面6.2沥青混合料的运输 必须维护好便道，缩短运输时间并确保平稳以减少运输离析。为减少混合料离析，自卸

12、式装料车应前后移动分3次呈“品字型”装料。装好后加盖不透水彩条布或棉被。在运输过程中若出现故障，必须尽快排除。运输车辆进入摊铺现场时，轮胎上不得沾有泥土等可能污染路面的物体。否则，必须在岔口混凝土硬化处冲洗轮胎后进入工程现场，以防止工程交叉污染。6.3沥青混合料的摊铺 按“厚度优先”原则采用挂钢丝引导高程控制方式，以确保厚度。为保证横向接缝的平整，摊铺作业中的仰角应在试验路段中精确测量，并根据以往资料确定工作仰角与摊铺厚度的回归关系，结合混合料松铺系数确定每日摊铺时的起始工作仰角。熨平板预压密度不应小于85%。卸料前测量混合料温度，料车缓慢后退到摊铺机箭，轻轻接触摊铺机后(必须有专人指挥)挂空

13、挡，轻拉手刹向摊铺机料斗缓慢卸料，直到料斗满。摊铺机边受料边将混合料输送到分室，然后按事先确定的速度开始摊铺，摊铺机推着料车行走，料车均匀向料斗卸料，卸完后立即离开。在运料车卸料期间，不要用完摊铺机受料斗中的沥青混合料，留少部分混合料在受料斗中以减少离析。前一辆卸料车离开后，第2辆车立即后倒至摊铺机前2030 cm即停车、挂空挡，等待摊铺机推动料车前行。调整摊铺机布料器的速度，保证布料器连续运转，使出料连续而缓慢;保证两侧混合料不低于布料器2/3高度，以减少摊铺离析。6.4沥青混合料的碾压 为了防止混合料温度损失而影响压实效果，ATB-25沥青混合料应采用追随式碾压方式，分初压、复压、终压3个

14、阶段碾压。本次试验段共采用2种碾压工艺见表10、11表10 碾压工艺1：碾压遍数压路机类型碾压方式碾压速度（km/h）第一遍DD130稳压1-52第二遍DD130碾压34第三遍DD130振压34第四遍XP261碾压35第五遍DD130振压34第六遍DD130收压36表11 碾压工艺2：碾压遍数压路机类型碾压方式碾压速度（km/h）第一遍XP261碾压35第二遍XP261碾压35第三遍XP261碾压35第四遍DD130振压34第五遍DD130振压34第六遍DD130振压34第七遍DD130收压367 试验段分析7.1碾压工艺1：初压采用钢轮压路机由于强振次数过多，导致沥青混合料被明显压碎，表面集

15、料发白，沥青膜磨损较厉害。从芯样图片中可以看出初压采用钢轮压路机集料破碎率高，级配不理想。见图2。图27.2碾压工艺2：从现场取芯和渗水试验的结果分析，采用工艺2渗水系数最小。初压阶段直接采用胶轮压路机碾压效果最好，初压时混合料温度最高，后期复压阶段温度下降，对于压实功一定的胶轮压路机直接初压有利于胶轮压路机搓揉作用，有利于表面颗粒的重排和嵌挤，表面也更加密实，防渗水效果明显。从芯样图片中可以看出采用工艺2，粗集料之间可以形成良好的石石油嵌挤骨架结构。见图3.、4。图3图48 结语（1）ATB-25沥青稳定碎石配合比中级配设计可参考贝雷法级配验证，保证粗集料能形成骨架使混合料具有较高的抗车辙能

16、力,同时粗细料间又有很好的比例使混合料具有足够的耐久性。（2）通过试验段的铺筑现场检测局部路段渗水较严重， ATB-25作为柔性基层，其本身较一般沥青混合料粗，出现一定程度的离析是难以避免的。（3）施工中初压阶段直接采用胶轮压路机碾压效果明显，初压时混合料温度最高，后期复压阶段温度下降，对于压实功一定的胶轮压路机直接初压有利于胶轮压路机搓揉作用，有利于表面颗粒的重排和嵌挤，表面也更加密实，防渗水效果良好。参考文献：1 JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范S. 北京：人民交通出版社.2004.2 William R Vavrik ,WilliamJ Ping , SamuelH C

17、arpenter. Bailey Method for Gradation Selec2tion in HMA Mixture Design , Transportation Re2search Circular Number E - C044 ,2002.3 李福晋，严二虎.沥青稳定碎石与级配碎石结构设计与施工技术应用指南S. 北京：人民交通出版社.2009The Application of ATB-25 Asphalt Treated base in Mawu ExpresswayJiao Yang （Hubei Communications Engineering Test Institute，Wuhan 430051，China）Abstract: In this paper , with the application of ATB-25 asphalt treated base in mawu expressway, the process of mix design is intrucduced and the structural performance of asphalt treated ba