多碎石瀝青砼TRANBBS施工
范連東 丁建偉
一、多碎石瀝青混凝土產(chǎn)生的背景及其組成原理：
我國(guó)瀝青混凝土路面TRANBBS設(shè)計(jì)多用二層或三層結(jié)構(gòu)，主要為了滿(mǎn)足路面結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土熱穩(wěn)性、不透水性、耐久性和抗滑等方面的要求。規(guī)范中根據(jù)空隙率大小分為Ⅰ型（3%～6%）、Ⅱ型 （6%～10%）兩種類(lèi)型的砼。Ⅰ型砼抗?jié)B性能好，但其熱穩(wěn)性和抗滑效果都比較差。Ⅱ型砼透水性好，結(jié)構(gòu)層積水經(jīng)冬季凍融及行車(chē)產(chǎn)生的孔隙水壓力作用，路面易出現(xiàn)早期破壞。Ⅱ型砼空隙率較大，瀝青老化較快，壽命相對(duì)降低。針對(duì)Ⅰ型、Ⅱ型砼存在的問(wèn)題，結(jié)合兩種類(lèi)型砼特點(diǎn)，沙慶林院士提出了多碎石瀝青砼的理論。該類(lèi)型的砼集兩者優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)解決了熱穩(wěn)性、防水性和抗滑性幾大問(wèn)題，提高了瀝青砼表面的粗造度，使高速行車(chē)更安全。98年我公司分別在天津疏港公路和106河北衡水段采用多碎石瀝青砼，取得較好的效果。疏港公路獲業(yè)主重獎(jiǎng)；106衡水段經(jīng)過(guò)一年通車(chē)平整度在0.7mm以下,該工程被提名河北省98年度工程質(zhì)量第一名，現(xiàn)評(píng)定工作尚在進(jìn)行。
我們知道，Ⅰ型瀝青混凝土的耐久性好，表面摩擦系數(shù)易滿(mǎn)足要求，但表面構(gòu)造深度只有0.3mm左右。因此Ⅰ型瀝青混凝土的缺點(diǎn)是表面構(gòu)造深度達(dá)不到要求。Ⅱ型瀝青混凝土的碎石含量大，細(xì)料和填料的含量少，表面構(gòu)造深度深，易滿(mǎn)足規(guī)范要求，而且抗形變能力較強(qiáng)，缺點(diǎn)是透水性過(guò)大。
如果瀝青混凝土下層或中下層也是采用孔隙率較大的Ⅱ型瀝青混凝土甚至瀝青碎石，雨水將容易透過(guò)瀝青面層滯留在半剛性基層的表面和滯留在混合料的內(nèi)部。停留在基層表面的自由水容易沖刷基層表面的細(xì)料并導(dǎo)致唧漿現(xiàn)象，使面層與基層脫開(kāi)，面層表面產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變，甚至發(fā)生局部坑洞，存留在瀝青混凝土土中的水在夏季行車(chē)的作用下容易促使瀝青剝落甚至松散現(xiàn)象，使面層混凝土穩(wěn)定性較大降低并形成較嚴(yán)重的轍槽。在冰凍地區(qū)的冬季，存留在面層混凝土中的水使瀝青混凝土在泡水的情況下反復(fù)凍融唧漿嚴(yán)重影響瀝青混凝土的強(qiáng)度和縮短其抗疲勞壽命。
故此，表面層使用Ⅰ型或Ⅱ型瀝青混凝土都將影響其使用性能或使用壽命，那么就存在這么一個(gè)TRANBBS技術(shù)問(wèn)題：即要使高等級(jí)公路表面層抗滑性能好而透水性又小。如果將Ⅰ型和Ⅱ型瀝青混凝土兩種顆粒組成的特點(diǎn)結(jié)合在一起形成一種新的礦料級(jí)配，就有可能達(dá)到使瀝青混凝土表面層的構(gòu)造深度較深，孔隙率和透水性也小。于是就組成了新的中粒式瀝青混凝土級(jí)配范圍，這就是多碎石瀝青混凝土。
多碎石瀝青砼（SAC-16）是一種粗集料斷級(jí)配瀝青砼，瀝青用量較少，用視密度和毛體積密度大、吸水率小的玄武巖時(shí)，兩面各擊75次馬歇爾實(shí)驗(yàn)的最佳瀝青用量（油石比）在4.5%-4.8%。用改性瀝青時(shí)，瀝青用量約可增加0.4%,除初始實(shí)驗(yàn)路外,SAC-16都使用純?yōu)r青,以節(jié)省投資,SAC-16有三個(gè)特點(diǎn):一是馬歇爾的空隙率V為3.5%～4.2%,在保證壓實(shí)度的前提下,其透水性小;二是抗永久變形的能力（即高穩(wěn)穩(wěn)定性強(qiáng)），其動(dòng)穩(wěn)定度為傳統(tǒng)瀝青砼AC-25-Ⅰ型的1.29～1.74倍;三是表面粗造度好,TD>0.8MM,SAC-16已在我國(guó)高速公路上應(yīng)用超過(guò)1000公里。
1. 多碎石砼和普通砼級(jí)配比較
級(jí)配范圍
篩孔尺寸 混和料類(lèi)型 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
AC-16I 100 95-100 75-90 58-78 42-63 32-50 23-37 16-28 11-21 7-15 4-8
AC-16Ⅱ 100 90-100 65-85 50-70 30-50 18-35 12-26 7-19 4-14 3-9 2-5
SAC-16 100 95-100 75-90 55-70 30-40 22-31 16-24 12-20 8-18 8-15 6-10
德國(guó)SMA 100 95-100 75-88 30-39 22-27 16-23 12-20 11-18 9-15 8-12
從圖示（附圖）可以看出4.75mm篩孔以上多碎石和Ⅱ型級(jí)配碎石含量基本相同，只是將13.2mm以上含量降低的部分補(bǔ)加到9.5mm級(jí)篩孔上。降低2.36mm篩孔級(jí)含量、增加1.18mm篩孔級(jí)含量，為增加其內(nèi)摩阻力、降低空隙。從4.75mm篩孔級(jí)開(kāi)始到0.075過(guò)渡到Ⅰ型級(jí)配，增加了細(xì)料含量，達(dá)到防水的目的。
2. 配合比設(shè)計(jì)實(shí)例
1、原材料
a、材料類(lèi)別
工程名稱(chēng) 10-20mm 5-10mm 石 屑 砂 礦粉 瀝青
疏港公路 玄武巖 玄武巖 石灰?guī)r 龍口海砂 石灰?guī)r 殼牌AH-70
河北106線(xiàn) 安山巖 安山巖 安山巖 正定中砂 石灰+礦粉 韓AH-70
b、酸性礦料處理
酸性安山巖與瀝青的粘結(jié)力較差，經(jīng)檢測(cè)為了3-4級(jí)，為提高其粘結(jié)力經(jīng)試驗(yàn)確定摻加1%的生石灰粉效果較為明顯，結(jié)果見(jiàn)下表：
石料粘結(jié)力試驗(yàn)
玄武 5級(jí)
安山巖 3-4級(jí)
0.7%石灰處理后的安山巖 5級(jí)
c、對(duì)摻加石灰的礦粉應(yīng)嚴(yán)格控制其摻量，采用檢測(cè)灰劑量的方法進(jìn)行檢測(cè)。
2、通過(guò)圖解法給出每種礦料的比例，并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表：
工程名稱(chēng) 礦料比例 油石比 穩(wěn)定度 流值 空隙率 殘留穩(wěn)定度 動(dòng)穩(wěn)定度
疏港公路 32:28:12:18:10 4.55 8.90 34 3.9 7.10 1162
106線(xiàn) 50:10:16:20:4 4.38 9.62 27 4.1 7.49
三、生產(chǎn)配合比調(diào)整
調(diào)整生產(chǎn)配合比的目的有二點(diǎn)。一是使生產(chǎn)出的混合料的級(jí)配和瀝青含量與目標(biāo)配比一致，二是確定各種礦料上料速度，使礦料按設(shè)計(jì)比例供應(yīng)，保證每小時(shí)生產(chǎn)量。
調(diào)整的方法：
①按預(yù)定產(chǎn)量確定各冷料電機(jī)輸送的速度。
②根據(jù)拌和機(jī)烘干加熱分類(lèi)后礦料的篩分情況，再用圖解法計(jì)算是各熱料倉(cāng)所用比例。
③按目標(biāo)確定最佳油石比及其±0.3%的瀝青用量加礦粉進(jìn)行試拌并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。
④以上結(jié)果合格后用最佳油石比制件進(jìn)行殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)，并用此混合料進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)。
⑤各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后可以開(kāi)始試驗(yàn)段（生產(chǎn)配合比驗(yàn)證）工作。
四、試驗(yàn)段鋪設(shè)
按照施工技術(shù)規(guī)范及招標(biāo)文件的要求在組織瀝青混凝土大面積施工前，應(yīng)采用計(jì)劃使用的機(jī)械設(shè)備和混合料配合比鋪筑試驗(yàn)段。通過(guò)試驗(yàn)段的鋪筑，優(yōu)化拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等施工機(jī)械設(shè)備的組合和銜接，驗(yàn)證混合料生產(chǎn)配合比，明確人員崗位職責(zé)，確定標(biāo)準(zhǔn)施工方法。
我們于9月初完成了SAC-16上面層的試驗(yàn)段，瀝青采用韓國(guó)AH-90，碎石為安山巖。安山巖的粘附性試驗(yàn)測(cè)定為4級(jí)，為提高瀝青對(duì)石料的粘附性，礦粉中含有35%的石灰粉。油石比為4.38%。
通過(guò)試驗(yàn)段的鋪筑，我們確定了下列內(nèi)容：
1、機(jī)械配置：ABG423攤鋪機(jī)一臺(tái)，100t/hMARINI拌和站兩臺(tái)，15t運(yùn)輸車(chē)24輛（根據(jù)運(yùn)距的長(zhǎng)短合理調(diào)整），8t水車(chē)一臺(tái)，雙輪雙振3臺(tái)，膠輪壓路機(jī)2臺(tái)。
2、松鋪系數(shù)確定為1.15。
3、生產(chǎn)配合比通過(guò)驗(yàn)證，可用于生產(chǎn)。
4、碾壓長(zhǎng)度一般為50-100m。
五、施工中應(yīng)重點(diǎn)控制的
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幾個(gè)方面
1、攤鋪
連續(xù)攤鋪時(shí)，攤鋪機(jī)履帶下必須清理干凈，不得有廢料墊在履帶下面。運(yùn)料車(chē)應(yīng)在攤鋪機(jī)前約30cm處停住，不得撞擊攤鋪機(jī)，應(yīng)有專(zhuān)人持小紅旗或其他標(biāo)志牌進(jìn)行指揮。卸料過(guò)程中運(yùn)料車(chē)掛空擋，靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)。
在攤鋪過(guò)程中，送料系統(tǒng)應(yīng)不停地工作，熨平板兩側(cè)應(yīng)保持有螺旋布料器高度2/3的混合料，并確保在熨平板全寬度內(nèi)不產(chǎn)生離析。應(yīng)特別注意布料器連接處混合料不產(chǎn)生離析。
攤鋪好的混合料，不應(yīng)用人工反復(fù)修整。如出現(xiàn)下列情況可用人工局部找補(bǔ)或更換混合料：1、橫接縫處缺料；2、攤鋪帶邊緣局部缺料；3、表面明顯不平整；4、局部混合料離析；5、攤鋪機(jī)后有明顯拖痕。人工找補(bǔ)或更換混合料時(shí)，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)主管人員指導(dǎo)下進(jìn)行，由熟練工人操作。
我們?cè)谑┕こ跗诎l(fā)現(xiàn)攤鋪機(jī)熨平板連接處容易產(chǎn)生較明顯拖痕，分析原因?yàn)檫B接不好，縫隙較寬。經(jīng)過(guò)調(diào)校使之平順嚴(yán)密，上述現(xiàn)象得以消除。
在曲線(xiàn)上攤鋪時(shí)，駕駛員要密切注意輪廓線(xiàn)緩慢矯正方向，避免方向改變過(guò)急造成攤鋪不平整、寬度不夠等缺陷。
在攤鋪過(guò)程中駕駛員要隨時(shí)觀察自動(dòng)找平系統(tǒng)是否正常工作。技術(shù)人員應(yīng)隨時(shí)抽檢標(biāo)高、厚度、橫坡，不符合時(shí)及時(shí)找出原因并調(diào)整。技術(shù)人員應(yīng)作好攤鋪工作的詳細(xì)原始記錄。
2、碾壓
壓實(shí)質(zhì)量的好壞關(guān)系到瀝青混凝土面層的平整度、壓實(shí)度等關(guān)鍵指標(biāo)能否滿(mǎn)足規(guī)范要求，影響到路面的使用效果和使用壽命，因此必須認(rèn)真對(duì)待壓實(shí)工序。
壓實(shí)溫度的高低直接影響到瀝青混合料的壓實(shí)質(zhì)量。溫度過(guò)高，容易導(dǎo)致混合料擁包，影響平整度。溫度偏低時(shí)，碾壓困難達(dá)不到要求的密實(shí)度，并且容易產(chǎn)生無(wú)法消除的輪跡。只有在合理的壓實(shí)溫度下，才能用經(jīng)濟(jì)的壓實(shí)遍數(shù)，獲得較好的平整度、壓實(shí)度。我們?cè)?06線(xiàn)表面層試驗(yàn)段施工時(shí)，通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)確定出多碎石瀝青混凝土施工比較合理的壓實(shí)溫度：初壓溫度：110-125℃；復(fù)壓溫度：90-110℃；終壓溫度：70-85℃。在施工過(guò)程中我們安排專(zhuān)人手持紅外線(xiàn)測(cè)溫儀隨時(shí)檢測(cè)混合料的溫度，指導(dǎo)碾壓工作，取得了較好的效果。
合理的壓實(shí)速度、遍數(shù)、組合方式對(duì)減少壓實(shí)時(shí)間，提高作業(yè)效率，確保施工質(zhì)量有很重要的意義。通過(guò)試驗(yàn)觀察，確定的碾壓速度和遍數(shù)為：
初壓：CC21雙輪雙振壓路機(jī)1.5-4km/h二遍（不帶振動(dòng)穩(wěn)壓）。復(fù)壓：CC21雙輪雙振壓路機(jī)4-7km/h二遍，10t膠輪壓路機(jī)三遍（輪胎氣壓不小于0.5Mpa）。終壓：CC21雙輪雙振壓路機(jī)光面2遍，以無(wú)輪跡為準(zhǔn)。
碾壓時(shí)將驅(qū)動(dòng)輪面向攤鋪機(jī)，碾壓路線(xiàn)和方向不得突然改變，壓路機(jī)起動(dòng)、停止必須低速緩慢進(jìn)行。相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3-1/2的碾壓輪寬度。為防止混合料粘輪，可適當(dāng)噴水。在壓路機(jī)使用前，應(yīng)仔細(xì)檢查噴水裝置，確保每一個(gè)噴水口暢通，調(diào)節(jié)裝置工作正常。
3、接縫的處理：
由于機(jī)械修整等多種原因，瀝青混合料的鋪筑必然會(huì)產(chǎn)生接縫。而接縫處理好壞將直接影響路面平整度，行車(chē)的舒適性。接縫也是路面整個(gè)平整度最薄弱的環(huán)節(jié)，所以必須仔細(xì)、認(rèn)真對(duì)待。在組織施工時(shí)，應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生過(guò)多的接縫。在106線(xiàn)多碎石面層施工時(shí)，我們采用ABG423攤鋪機(jī)半幅一次攤鋪，并盡可能在每一工作日連續(xù)不斷多鋪筑，以減少橫縫。
在前一工作段施工結(jié)束時(shí)，攤鋪機(jī)將混合料鋪完，并向前駛出10-20m，人工稍作修整即可碾壓，碾壓完畢后，及時(shí)檢測(cè)平整度和標(biāo)高，在符合要求斷面上，沿中線(xiàn)的法線(xiàn)方向?qū)⒉缓细癫糠智谐⑶謇砀蓛簟Ｏ乱欢螖備仌r(shí)，將熨平板置于接縫端部，即可起步攤鋪，待攤鋪機(jī)正常攤鋪后，在接縫處用人工修出比前一段高出約3-5mm的臺(tái)階即可碾壓。
橫縫用雙輪雙振壓路機(jī)橫向碾壓，碾壓時(shí)將壓路機(jī)位于已壓完的混凝土層上，深入新鋪層的寬度為15-20cm，然后逐層橫移，直至整個(gè)鋼輪全部進(jìn)入新鋪層上，最后改縱向碾壓。
六、施工體會(huì)：
1、國(guó)道106線(xiàn)衡水段施工完畢后，我們及時(shí)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，全部合格并達(dá)到了優(yōu)質(zhì)工程標(biāo)準(zhǔn)，得到業(yè)主的高度評(píng)價(jià)。平整度均方差為0.78mm（顛簸儀），壓實(shí)度代表值98.2%，構(gòu)造深度達(dá) 0.59—1.01 mm（完工后一周檢測(cè)結(jié)果）。
2、k293+800-k294+050段18次試驗(yàn)得出孔隙率在3.5-5.0%之間，所以其透水性小，穩(wěn)定度在7.5-9.9之間，有較好的耐久性。表面構(gòu)造深度在0.59—1.01 mm之間，由此可見(jiàn)，多碎石瀝青混凝土路面還具有良好的抗滑性能，是一種較理想的礦料組成。
3、在該段路面使用將近10個(gè)月后，我們進(jìn)行了回訪(fǎng)，發(fā)現(xiàn)存在下列問(wèn)題，應(yīng)該引起重視：（1）局部泛油較多，我們調(diào)查了其中的2km，有12處之多，通過(guò)挖坑檢查，有7處存在柴油味，分析為車(chē)輛發(fā)生故障，柴油泄漏所致。其余5處我們分析為透（粘）層油過(guò)多和噴灑不均勻所致。瀝青混凝土施工技術(shù)規(guī)范中要求透層油為0.7-1.0L/m2（半剛性基層，煤瀝青），粘層油0.3-0.6L/ m2（瀝青層，煤瀝青）。在施工中發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)偏大，如果噴灑稍不均勻?qū)?dǎo)致局部用油過(guò)多。建議在施工時(shí)透層油0.4-0.6 L/m2，以均勻覆蓋基層即可。粘層油0.3-0.5 L/m2，若較快鋪上層瀝青混凝土，不存在較嚴(yán)重的污染時(shí)可不灑粘層油。（2）構(gòu)造深度、平整度衰減嚴(yán)重。由于高等級(jí)公路均為渠化TRANBBS交通，且重載車(chē)輛多，不規(guī)范。極易導(dǎo)致路面老化加快，殘余變形逐漸增大。而逐年夏季氣溫的偏高也能造成這一點(diǎn)。建議在今后高等級(jí)公路設(shè)計(jì)與施工時(shí)能較好的考慮到這一點(diǎn)
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