浅议密级配沥青稳定碎石

浅议密级配沥青稳定碎石
2006年优秀论文
作者：王凤喜
徐州市交通规划设计研究院
上传日期 2007-8-24 支持：1人得分：4分
摘要：密级配沥青稳定碎石用于路面基层，具有许多优点，但目前缺少相关设计和施工规范。

本文论述了其在空隙率和油石比等技术指标方面与沥青碎石以AM排水式沥青稳定碎石以ATPB密实式沥青混凝土（AC）的差别，并结合施工经验提出了一些建议。

关键词：密级配沥青碎石
密级配沥青稳定碎石是按密实级配原理设计组成的各种粒径的矿料与沥青结合料拌和而成，设计空隙率较小的密实式沥青混合料，以ATB表示。

按矿料最大粒径分类属于粗粒式或特粗式沥青混合料；按混合料密实度分类属于密实式沥青混合料；按矿料级配类型分类属于连续级配沥青混合料。

ATB设计空隙率一般为3%~6%，常见的类型有ATB25，ATB30，ATB40。

一、与其它沥青混合料的区别
首先与原规范所说的沥青碎石差别较大：沥青碎石以AM表示，是由适当比例粗集料、细集料及少量填料与沥青结合料拌和而成，压实后剩余空隙率为6%~12%，是连续半开级配沥青混合料。

与排水式沥青稳定碎石差别也很大：排水式沥青稳定碎石以ATPB表示，矿料主要由粗集料组成，细集料和填料较少，采用高粘度沥青结合料粘结形成，压实后空隙率在18%以上。

与密实式沥青混凝土（AC）比较接近，但还是有区别，以ATB25和AC25为例比较其技术指标，如表一和表二：
马歇尔技术指标比较表(表一)
AC25 ATB25
稳定度kN ≮8 ≮7.5
流值mm 20~40 15~40
空隙率% 3~6 3~6
沥青饱和度% 65~75 55~70
矿料级配范围比较表(表二)
31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
AC25 100 90~100 75~90 65~83 57~76 45~65 24~52 16~42 12~33 8~24 5~17 4~13 3~7
ATB25 100 90~100 60~80 48~68 42~62 32~52 20~40 15~32 10~25 8~18 5~14 3~10 2~6
除了ATB25级配上比AC25偏粗以外，油石比的差异也较为明显，ATB25的油石比一般为3.7%~4.0%，而AC25的油石比一般为4.1%~4.3%。

再者ATB通常作为柔性基层使用，不使用在面层上。

二、使用ATB的目的和意义
由于我国缺乏沥青资源，以往的设计沥青路面结构总是尽可能减薄沥青层的厚度，把承受交通荷载的责任放到基层上，因此“强基薄面”的半刚性基层沥青路面成为了沥青路面结构的主要形式。

但这种结构存在：1、半刚性材料收缩量较大；2、半刚性基层的抗冲刷性能较弱；3、结构排水性能差的固有缺陷，造成路面开裂、唧浆、松散等破坏。

解决上述问题的途径有两个：一是加大面层的厚度，但投资较大，而且没有从根本上消除缺陷；另一种方案采用沥青稳定碎石基层和半刚性底基层的组合式结构就可以较好解决以上问题，虽然从表面看似乎与半刚性基层路面并无区别，不同的是加厚了沥青层的总厚度，把半刚性基层材料往下放，只是起到底基层的作用，这样可以使半刚性材料的应变减小，受温度、水分等环境影响减小，有效防止反射裂缝的产生。

三、马歇尔试件尺寸的选择
按照马歇尔试验的标准方法，公称粒径大于26.5mm的混合料就不适合了，对于粒径大于26.5mm的粗粒式沥青混合料一种方法是将大于26.5mm的集料应用等量的13.2mm~26.5mm集料代替,另一种方法是采用直径152.4mm的大型马歇尔试件。

大试件马歇尔试验将击实锤重改为10.2kg,直径149.4mm,击实高度457mm,击实次数增加1.5倍,即相应于普通试件50次、75次时分别为75次和112次。

所以规范规定ATB25采用小马歇尔试验。

现以ATB25为例对大小马歇尔试验数据比较，结果如表三所示：
ATB25大小马歇尔试验数据比较(表三)
油石比毛体积密度理论密度稳定度流值空隙率矿料间隙率沥青饱和度
小试件 3.6 2.422 2.571 9.16 30.8 5.8 13.1 55.9
小试件 3.9 2.430 2.563 9.36 37.4 5.1 13.1 60.7
大试件 3.6 2.442 2.571 17.95 48.2 5.1 12.3 58.8
大试件 3.9 2.454 2.563 20.08 52.9 4.2 12.3 65.4
从上表可以看出由于大试件提供较大的空间便于混合料挤密压实,所以毛体积密度比小试件大,另外稳定度和流值也比小试件大,分别是小试件的2.25倍和1.5倍，与美国NCAT观点较为接近。

四、施工工艺的特殊要求
由于ATB较粗，所需要的拌和时间、热料仓的配料时间比普通料子时间长，以确保沥青完全裹附，外观均匀一致。

对于这种粒径较大的沥青混合料，应控制摊铺宽度来降低离析现象。

由于这种基层设计厚度较厚，为使得熨平板能够均匀喂送混合料，并由熨平板提供更多的振动压实宜控制摊铺速度在1.5m/min以下。

在碾压工艺选择上，由于初压温度高，沥青稳定碎石尚未成型，需要对其稳压，而胶轮稳压作用不如钢轮，而且施工后不容易消除轮迹，应该用钢轮进行稳压，振动方式采用前静后振。

复压建议采用一遍振动压实再采用胶轮压实4~5遍，或者全部采用胶轮碾压。

虽然振动压实的效果好，但过多的振动压实会压碎密实骨架结构的ATB，使得沥青膜发生破损而表面发白。

终压采用钢轮压路机静压以消除轮迹。

五、质量控制的标准
由于ATB基层是近几年才开始使用的新型结构层次，现有的规范对其施工方法、技术要求和控制标准的论述较少，尤其是压实度、平整度和渗水指标意见不一，
给质量控制带来一定的难度。

结合ATB施工管理经验，笔者对上述三项指标的选取提出以下几点建议：
江苏省高速公路指挥部《高速公路沥青路面下面层AC-25S施工指导意见》要求施工阶段检查标准马歇尔压实度不小于98%，平整度不大于1.4mm, 由于ATB基层毕竟不是面层，而且与AC还是有不少差别，所以不少同志提议的压实度降一个百分点是可以接受的，应能满足设计的要求；
平整度控制既不能按照AC-25S下面层标准, 也不能简单套用水稳等基层的标准，否则就失去设计本来的目的和意义。

建议平整度标准控制在2~3mm之间，我们施工中取用2.4mm,起到了质量控制和指导生产的目的；
由于ATB表面较粗糙，渗水试验的水大部分从仪器周围渗出，使得测值偏大。

部分沥青混合料面层达不到规范要求的300mm/min的渗水指标。

有一种意见就认为ATB渗水指标不用检测，笔者认为不妥：沥青路面一般都是先做试铺段来进行碾压组合的比选，单纯的压实度不好评价碾压方式的差异，而渗水系数对碾压工艺比较敏感，可以用来评价不同组合的碾压效果。

另外渗水系数是检验施工离析最为直接和有效的手段。

那么渗水指标定多少才合适才能起到作用呢？笔者建议根据具体工程在400~500mm/min之间选择一个合适指标就可以发挥其在评价碾压效果和检验施工离析的作用。

需要注意的是当使用马歇尔试件时稳定度要求≥15kN，流值实测。

结束语：
为解决我国沥青路面“强基薄面”的固有缺陷，现在的沥青路面设计越来越多的采用密级配沥青稳定碎石基层结构形式。

但目前关于密级配沥青稳定碎石的参考书和规范介绍十分少，本文结合施工管理经验，提出了几点建议以供参考。

参考文献：
1、交通部公路科学研究所《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）人民交通出版社 2004年出版
2、李福普沈金安《公路沥青路面施工技术规范实施手册》（JTGF40-2004）人民交通出版社 2004年
3、交通部公路科学研究所《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）人民交通出版社 2004年
4、交通部公路科学研究所《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）人民交通出版社 2000年
5、江苏省高速公路指挥部苏高技（2005）61号文《高速公路沥青路面下面层AC-25S施工指导意见》 2005年
6、沈金安李福普《高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策》人民交通出版社 2004年。