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生的背景及其組成原理：
我國瀝青混凝土路面TRANBBS設計多用二層或三層結構，主要為了滿足路面結構對混凝土熱穩性、不透水性、耐久性和抗滑等方面的要求。規范中根據空隙率大小分為Ⅰ型（3%～6%）、Ⅱ型 （6%～10%）兩種類型的砼。Ⅰ型砼抗滲性能好，但其熱穩性和抗滑效果都比較差。Ⅱ型砼透水性好，結構層積水經冬季凍融及行車產生的孔隙水壓力作用，路面易出現早期破壞。Ⅱ型砼空隙率較大，瀝青老化較快，壽命相對降低。針對Ⅰ型、Ⅱ型砼存在的問題，結合兩種類型砼特點，沙慶林院士提出了多碎石瀝青砼的理論。該類型的砼集兩者優點，同時解決了熱穩性、防水性和抗滑性幾大問題，提高了瀝青砼表面的粗造度，使高速行車更安全。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。疏港公路獲業主重獎；106衡水段經過一年通車平整度在0.7mm以下,該工程被提名河北省98年度工程質量第一名，現評定工作尚在進行。
我們知道，Ⅰ型瀝青混凝土的耐久性好，表面摩擦系數易滿足要求，但表面構造深度只有0.3mm左右。因此Ⅰ型瀝青混凝土的缺點是表面構造深度達不到要求。Ⅱ型瀝青混凝土的碎石含量大，細料和填料的含量少，表面構造深度深，易滿足規范要求，而且抗形變能力較強，缺點是透水性過大。
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，雨水將容易透過瀝青面層滯留在半剛性基層的表面和滯留在混合料的內部。停留在基層表面的自由水容易沖刷基層表面的細料并導致唧漿現象，使面層與基層脫開，面層表面產生網裂和形變，甚至發生局部坑洞，存留在瀝青混凝土土中的水在夏季行車的作用下容易促使瀝青剝落甚至松散現象，使面層混凝土穩定性較大降低并形成較嚴重的轍槽。在冰凍地區的冬季，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凍融唧漿嚴重影響瀝青混凝土的強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TRANBBS技術問題：即要使高等級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結合在一起形成一種新的礦料級配，就有可能達到使瀝青混凝土表面層的構造深度較深，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，兩面各擊75次馬歇爾實驗的最佳瀝青用量（油石比）在4.5%-4.8%。用改性瀝青時，瀝青用量約可增加0.4%,除初始實驗路外,SAC-16都使用純瀝青,以節省投資,SAC-16有三個特點:一是馬歇爾的空隙率V為3.5%～4.2%,在保證壓實度的前提下,其透水性小;二是抗永久變形的能力（即高穩穩定性強），其動穩定度為傳統瀝青砼AC-25-Ⅰ型的1.29～1.74倍;三是表面粗造度好,TD>0.8MM,SAC-16已在我國高速公路上應用超過1000公里。
1. 多碎石砼和普通砼級配比較
級配范圍
篩孔尺寸 混和料類型 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型級配碎石含量基本相同，只是將13.2mm以上含量降低的部分補加到9.5mm級篩孔上。降低2.36mm篩孔級含量、增加1.18mm篩孔級含量，為增加其內摩阻力、降低空隙。從4.75mm篩孔級開始到0.075過渡到Ⅰ型級配，增加了細料含量，達到防水的目的。
2. 配合比設計實例
1、原材料
a、材料類別
工程名稱 10-20mm 5-10mm 石 屑 砂 礦粉 瀝青
疏港公路 玄武巖 玄武巖 石灰巖 龍口海砂 石灰巖 殼牌AH-70
河北106線 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力較差，經檢測為了3-4級，為提高其粘結力經試驗確定摻加1%的生石灰粉效果較為明顯，結果見下表：
石料粘結力試驗
玄武 5級
安山巖 3-4級
0.7%石灰處理后的安山巖 5級
c、對摻加石灰的礦粉應嚴格控制其摻量，采用檢測灰劑量的方法進行檢測。
2、通過圖解法給出每種礦料的比例，并進行馬歇爾試驗，結果見表：
工程名稱 礦料比例 油石比 穩定度 流值 空隙率 殘留穩定度 動穩定度
疏港公路 32:28:12:18:10 4.55 8.90 34 3.9 7.10 1162
106線 50:10:16:20:4 4.38 9.62 27 4.1 7.49
三、生產配合比調整
調整生產配合比的目的有二點。一是使生產出的混合料的級配和瀝青含量與目標配比一致，二是確定各種礦料上料速度，使礦料按設計比例供應，保證每小時生產量。
調整的方法：
①按預定產量確定各冷料電機輸送的速度。
②根據拌和機烘干加熱分類后礦料的篩分情況，再用圖解法計算是各熱料倉所用比例。
③按目標確定最佳油石比及其±0.3%的瀝青用量加礦粉進行試拌并進行馬歇爾試驗。
④以上結果合格后用最佳油石比制件進行殘留穩定度試驗，并用此混合料進行車轍試驗。
⑤各項指標均滿足設計要求后可以開始試驗段（生產配合比驗證）工作。
四、試驗段鋪設
按照施工技術規范及招標文件的要求在組織瀝青混凝土大面積施工前，應采用計劃使用的機械設備和混合料配合比鋪筑試驗段。通過試驗段的鋪筑，優化拌和、運輸、攤鋪、碾壓等施工機械設備的組合和銜接，驗證混合料生產配合比，明確人員崗位職責，確定標準施工方法。
我們于9月初完成了SAC-16上面層的試驗段，瀝青采用韓國AH-90，碎石為安山巖。安山巖的粘附性試驗測定為4級，為提高瀝青對石料的粘附性，礦粉中含有35%的石灰粉。油石比為4.38%。
通過試驗段的鋪筑，我們確定了下列內容：
1、機械配置：ABG423攤鋪機一臺，100t/hMARINI拌和站兩臺，15t運輸車24輛（根據運距的長短合理調整），8t水車一臺，雙輪雙振3臺，膠輪壓路機2臺。
2、松鋪系數確定為1.15。
3、生產配合比通過驗證，可用于生產。
4、碾壓長度一般為50-100m。
五、施工中應重點控制的
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幾個方面
1、攤鋪
連續攤鋪時，攤鋪機履帶下必須清理干凈，不得有廢料墊在履帶下面。運料車應在攤鋪機前約30cm處停住，不得撞擊攤鋪機，應有專人持小紅旗或其他標志牌進行指揮。卸料過程中運料車掛空擋，靠攤鋪機推動前進。
在攤鋪過程中，送料系統應不停地工作，熨平板兩側應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不產生離析。應特別注意布料器連接處混合料不產生離析。
攤鋪好的混合料，不應用人工反復修整。如出現下列情況可用人工局部找補或更換混合料：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、攤鋪機后有明顯拖痕。人工找補或更換混合料時，應在現場主管人員指導下進行，由熟練工人操作。
我們在施工初期發現攤鋪機熨平板連接處容易產生較明顯拖痕，分析原因為連接不好，縫隙較寬。經過調校使之平順嚴密，上述現象得以消除。
在曲線上攤鋪時，駕駛員要密切注意輪廓線緩慢矯正方向，避免方向改變過急造成攤鋪不平整、寬度不夠等缺陷。
在攤鋪過程中駕駛員要隨時觀察自動找平系統是否正常工作。技術人員應隨時抽檢標高、厚度、橫坡，不符合時及時找出原因并調整。技術人員應作好攤鋪工作的詳細原始記錄。
2、碾壓
壓實質量的好壞關系到瀝青混凝土面層的平整度、壓實度等關鍵指標能否滿足規范要求，影響到路面的使用效果和使用壽命，因此必須認真對待壓實工序。
壓實溫度的高低直接影響到瀝青混合料的壓實質量。溫度過高，容易導致混合料擁包，影響平整度。溫度偏低時，碾壓困難達不到要求的密實度，并且容易產生無法消除的輪跡。只有在合理的壓實溫度下，才能用經濟的壓實遍數，獲得較好的平整度、壓實度。我們在106線表面層試驗段施工時，通過試驗檢測確定出多碎石瀝青混凝土施工比較合理的壓實溫度：初壓溫度：110-125℃；復壓溫度：90-110℃；終壓溫度：70-85℃。在施工過程中我們安排專人手持紅外線測溫儀隨時檢測混合料的溫度，指導碾壓工作，取得了較好的效果。
合理的壓實速度、遍數、組合方式對減少壓實時間，提高作業效率，確保施工質量有很重要的意義。通過試驗觀察，確定的碾壓速度和遍數為：
初壓：CC21雙輪雙振壓路機1.5-4km/h二遍（不帶振動穩壓）。復壓：CC21雙輪雙振壓路機4-7km/h二遍，10t膠輪壓路機三遍（輪胎氣壓不小于0.5Mpa）。終壓：CC21雙輪雙振壓路機光面2遍，以無輪跡為準。
碾壓時將驅動輪面向攤鋪機，碾壓路線和方向不得突然改變，壓路機起動、停止必須低速緩慢進行。相鄰碾壓帶應重疊1/3-1/2的碾壓輪寬度。為防止混合料粘輪，可適當噴水。在壓路機使用前，應仔細檢查噴水裝置，確保每一個噴水口暢通，調節裝置工作正常。
3、接縫的處理：
由于機械修整等多種原因，瀝青混合料的鋪筑必然會產生接縫。而接縫處理好壞將直接影響路面平整度，行車的舒適性。接縫也是路面整個平整度最薄弱的環節，所以必須仔細、認真對待。在組織施工時，應盡可能避免產生過多的接縫。在106線多碎石面層施工時，我們采用ABG423攤鋪機半幅一次攤鋪，并盡可能在每一工作日連續不斷多鋪筑，以減少橫縫。
在前一工作段施工結束時，攤鋪機將混合料鋪完，并向前駛出10-20m，人工稍作修整即可碾壓，碾壓完畢后，及時檢測平整度和標高，在符合要求斷面上，沿中線的法線方向將不合格部分切除并清理干凈。下一段攤鋪時，將熨平板置于接縫端部，即可起步攤鋪，待攤鋪機正常攤鋪后，在接縫處用人工修出比前一段高出約3-5mm的臺階即可碾壓。
橫縫用雙輪雙振壓路機橫向碾壓，碾壓時將壓路機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，直至整個鋼輪全部進入新鋪層上，最后改縱向碾壓。
六、施工體會：
1、國道106線衡水段施工完畢后，我們及時對各項指標進行了檢測，全部合格并達到了優質工程標準，得到業主的高度評價。平整度均方差為0.78mm（顛簸儀），壓實度代表值98.2%，構造深度達 0.59—1.01 mm（完工后一周檢測結果）。
2、k293+800-k294+050段18次試驗得出孔隙率在3.5-5.0%之間，所以其透水性小，穩定度在7.5-9.9之間，有較好的耐久性。表面構造深度在0.59—1.01 mm之間，由此可見，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個月后，我們進行了回訪，發現存在下列問題，應該引起重視：（1）局部泛油較多，我們調查了其中的2km，有12處之多，通過挖坑檢查，有7處存在柴油味，分析為車輛發生故障，柴油泄漏所致。其余5處我們分析為透（粘）層油過多和噴灑不均勻所致。瀝青混凝土施工技術規范中要求透層油為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）。在施工中發現該數據偏大，如果噴灑稍不均勻將導致局部用油過多。建議在施工時透層油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，不存在較嚴重的污染時可不灑粘層油。（2）構造深度、平整度衰減嚴重。由于高等級公路均為渠化TRANBBS交通，且重載車輛多，不規范。極易導致路面老化加快，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。建議在今后高等級公路設計與施工時能較好的考慮到這一點
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