ATB-25沥青下面层配合比设计及施工质量保证措施

马辉

（华设设计集团股份有限公司宁夏分公司，宁夏 银川 750000）

0 引言

近年来，我国在基础设施建设方面取得了巨大成就，其中公路交通网络建设就是非常典型的案例。但在以往的建设中，我国很多公路都是采用半刚性基层沥青路面，也就是在半刚性基层上面直接进行沥青面层铺设工作[1]。此类型路面在工程实践中暴露出了一些问题，容易出现反射裂纹。为了解决该问题，当前在公路的建设过程中，密级配沥青稳定碎石ATB 的应用越来越广泛，且取得较好的效果，越来越受到相关领域技术人员的青睐和关注。ATB 属于柔性面层，在实践应用中表现出了较强的抗剪强度以及良好的抗疲劳性能，可有效规避沥青路面出现反射裂纹。结合具体案例详细介绍了ATB-25 沥青稳定碎石下面层配合比的设计情况，以及在具体施工过程中的质量保证措施，对于提升公路施工质量具有重要的理论和现实意义。

1 工程概况及关键技术问题

1.1 工程基本情况

宁夏境国道344 线李旺至同心段公路全长41.149km，该项目按二级公路标准设计，设计速度为80km/h，沥青下面层采用ATB-25 沥青稳定碎石进行施工。现以该项目第1 合同段为例进行分析。为了确保该合同段的施工质量，需要结合实际情况对ATB-25 沥青稳定碎石下面层配合比进行设计，并提出施工质量保证措施。

1.2 关键技术问题

1.2.1 ATB-25 沥青稳定碎石配合比设计方法

与传统的AC-25 沥青混合料相比较，ATB-25 的粒径相对更粗，不同集料之间的级配范围相差很小，所以需要采取合适的措施明确最优的级配以及最佳沥青用量，最大限度地控制混合料的离析现象，同时确保沥青稳定碎石具有足够的承载力，这样可以有效控制沥青面层出现反射裂纹的概率。

1.2.2 试件成型工艺

一般情况下，马歇尔试件高度在63.5±1.3mm，该案例中ATB-25 沥青混合料中粗集料的公称最大粒径为26.5mm。结合实际情况，为了能够更加准确地描述沥青混合料的各项指标，除开展常规的试验检测参数外，还需要增加动稳定度试验检测，试件的规格尺寸为300mm×300mm×100mm。通过开展动稳定度试验能够更好地描述沥青混合料的高温稳定性，以此来提高ATB-25 沥青稳定碎石的质量[2]。

2 ATB-25 沥青下面层配合比设计

对于ATB-25 沥青稳定碎石而言，配合比会对沥青混合料质量产生决定性影响，进而影响沥青路面下面层的施工质量。基于马歇尔试验确定最佳沥青用量，基于路用性能试验对设计的配合比实施验证，保证设计配合比的科学性和合理性。

2.1 原材料选择

2.1.1 粗集料

选用石质为石灰岩的石料作为ATB-25 沥青稳定碎石的粗集料。碎石必须石质坚硬、洁净且具有良好的均匀性及棱角性。 其坚固性能、水洗法小于0.075mm 颗粒含量、针片状颗粒含量必须满足相关规范及设计文件要求。且具有良好的耐磨性能和足够的强度，为了确保施工质量，石料压碎值不大于23%、洛杉矶磨耗损失不大于25%。

2.1.2 细集料

选用的是基于优质石灰岩碎石轧制的机制砂，要求洁净、干燥、无分化、无杂质、有适当的颗粒组成，并满足设计要求和规范标准要求。

2.1.3 填料

填料选用的是基于石灰岩轧制的碎石石料经研磨得到的矿粉，要求矿粉必须洁净、干燥。严禁使用回收粉尘作为填料。

2.1.4 沥青

根据该项目区的气候特点及交通量大、重车多的情况，为避免或者减少沥青路面产生裂缝、车辙等早期病害，设计沥青面层采用I-C 级SBS 改性沥青，基质沥青采用A-90 号。

2.2 矿料合成级配

粗集料采用四种类型的碎石，粗集料粒径分别为10～25mm、10～15mm、5～10mm、3～5mm。 根 据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）标准规范中的级配要求，上述四种碎石与细集料、矿粉的比例为38%∶18%∶10%∶14%∶18%∶2%。对应的配合比矿料合成级配曲线如图1 所示。

图1 矿料合成级配曲线

2.3 确定最佳沥青用量

根据初步选择的设计级配，以预估的沥青用量为中值，按0.5%间隔拌和混合料，选择5 种类型的沥青用量，并制作马歇尔试件开展马歇尔试验工作。5 种类型的沥青用量分别为2.6%、3.1%、3.6%、4.1% 和4.6%。通过马歇尔试验分析研究5 种不同沥青用量情况下沥青混合料的各项性能指标，在此基础上选择最佳的沥青用量。5 种类型的沥青用量对应的沥青混合料马歇尔检测结果如表1 所示。

从表1 中可以看出，随着沥青用量的不断增加，沥青饱和度及其流值随之不断增加。相反地，空隙率随之逐渐降低。沥青混合料的稳定度随沥青用量的变化规律相对较为复杂，首先随之逐渐增加，但增加到峰值以后又随之逐渐降低。

表1 沥青混合料马歇尔检测结果

图2 为不同沥青用量情况下马歇尔试验结果的各项指标关系图。根据试验曲线走势，在曲线图上求取相应于毛体积相对密度的最大值、稳定度的最大值、目标空隙率、沥青饱和度范围的沥青用量a1=/、a2=3.4%、a3=3.8%、a4=3.75%。对所选择沥青用量范围密度没有出现峰值，取目标空隙率对应的a3作为OAC1=3.80%。以各项指标均符合技术标准（不包括VMA）的沥青用量范围OACmin～OACmax的中值作为OAC2=3.85%。取OAC1及OAC2的中值作为计算的沥青用量OAC=3.8%。在该沥青用量的情况下，沥青混合料的综合性能最优。

图2 沥青用量与马歇尔试验结果的各项指标关系图

2.4 沥青混合料性能检测

根据上述确定的最佳沥青用量情况，开展相关试验检测工作对混合料的性能进行检测。试验结果如表2 所示。通过将ATB-25 沥青混合料的技术指标实测值与对应的技术指标进行对比，发现均达到了相关的技术要求，说明上述设计的配合比是科学有效的，特别是与传统的AC-25 沥青混凝土相比较，ATB-25的动稳定度有了非常显著的提升[3]。

表2 沥青混合料性能检测结果

3 ATB-25 沥青下面层施工质量保证措施分析

3.1 关键控制指标

3.1.1 下面层厚度

下面层厚度是沥青面层控制的关键项目，该合同段下面层的设计厚度为8cm，为了对其进行精确控制，通过混合料出料数量、施工路段长度和取芯厚度三方面的数据同时分析，及时发现问题，并在同一段落采用加厚上面层的方法加以弥补。

3.1.2 平整度

路面平整度主要反映的是路面纵断面的平整性，下面层施工中局部位置可能出现拥包的现象，需要及时在沥青混合料表面温度较高时，直接使用双钢轮压路机对出现拥包的部位进行碾压处理。施工完成后使用连续式平整度仪对路面进行平整度检测，确保平整度达到规范要求。

3.1.3 压实度和空隙率

根据以往实践经验，每日拌和的前几盘料，其质量都难以控制，因此需要结合实际情况加大混合料检测频率，确保沥青混合料拌和质量达到路用性能，使后续压实度和空隙率符合设计及规范要求。

3.2 施工质量控制重点

根据以往实践经验并结合现场试验工作，提出以下重点施工质量控制措施。

3.2.1 温度控制

温度是沥青混合料中非常重要的工艺参数，必须对全过程的温度进行精确控制。主要包括原材料加热温度、拌和时的温度、混合料出厂时的温度、到达施工现场时的温度以及摊铺碾压过程中的温度。任何一个环节的温度都会影响下面层的施工质量。

3.2.2 混合料级配控制

为了实现对混合料级配的精确控制，一方面需要对混合料原材料加大抽检力度，另一方面需要对热料仓中的混合料级配进行抽检，从而提升混合料的拌和质量。

3.2.3 摊铺质量控制

摊铺设备会对摊铺过程产生重要的影响，因此在正式对沥青混合料进行摊铺前，需要对设备进行性能调试检测，为下面层高质量铺设奠定坚实的基础。结合工程实践经验，该案例中将松铺系数选择为1.25，这样在松铺时的厚度可以控制在10cm，经碾压后可以将其控制在8cm。

3.2.4 碾压控制

施工过程中碾压设备需要紧跟在摊铺设备后面，确保在沥青混合料温度较高时对其进行碾压成型。碾压过程中需要对不同压路机之间的协调性以及碾压次序、碾压速度等重要参数进行严格控制。该工程中采用了三次碾压，分别为初压、复压和终压，其中初压采用双钢轮压路机，碾压速度控制在1.5～2km/h；复压采用胶轮压路机碾压，碾压时速度在3～4km/h；终压采用双钢轮压路机进行静压1～2 遍，速度同样控制在3～4km/h。

4 结语

与传统半刚性沥青基层路面相比较，利用ATB-25 沥青稳定碎石对沥青路面下面层进行施工取得了非常好的效果，可有效规避路面出现反射裂纹问题。但是ATB-25 沥青混合料的配合比会对其性能产生决定性的影响，如何对其配合比进行科学合理的设计，以确保ATB-25 沥青下面层的施工质量，是施工过程中需要重点关注和解决的问题。这就要求在实践中不断总结经验，结合理论和现场试验，确定最优的配合比。另外，施工过程中也要结合施工现场实际情况，采取必要的质量保障措施，才能确保沥青下面层的施工质量达到设计要求。