广东地区公路沥青混凝土配比设计及施工

邓小松

(中铁十八局集团第一工程有限公司 河北涿州 072750)

公路是组成交通体系的主要内容，沥青混凝土路面在中国公路建设中使用最为广泛，其施工质量直接关系到整个公路工程的质量及效益，影响车辆行驶的安全性。与水泥路面相比，沥青混凝土路面具有行车舒适、道路平整度高、吸收噪音等优势，并且便于维修，维修成本较低[1]。沥青混凝土路面施工质量和原材料质量、配合比、摊铺碾压效果等因素密切相关。因此，施工方必须结合公路工程所在区域的气候条件，地质条件等，加强对配比和施工方面的研究，重视各个环节的管控，才能最大限度上提升施工质量，保证各道工序能够顺利完成，提升公路工程的使用性能和使用寿命。基于此，开展广东地区公路沥青混凝土配比及施工的研究，就显得尤为必要。

1广东地区公路路面所处环境和地质条件

1.1气候条件

广东地区气候条件为高温、多雨、潮湿，年平均气温在21℃～24℃，其中七月份天气最为炎热，平均温度可到33.5℃，局部地区可到42℃，年最低气温为-4.3℃。降雨量比较大，年降雨量达到1 688.3mm，其中4～9月降雨量最多，占全年降雨量的84%以上。常见的灾害天气有暴雨、台风、低温霜冻等。

1.2地质条件

粤东丘陵、低山与平原、盆地相间地貌区，土质以黏土、亚黏土、砂土、亚砂土、砂砾、淤泥、软土、湿陷性黄土为主，岩石以花岗岩、砂岩、泥岩、石灰岩为主。

2公路路面结构层材料选择

受到广东地区气候条件和地质条件的影响，在公路路面施工中，需要对各项材料严格选择，主要包括以下内容：

(1)沥青材料：下面层沥青：70号A级道路石油沥青。中面层和上面层选择了SBS(I-D)改性沥青。

(2)填料：填料由矿粉和水泥两种材料共同组成。

(3)矿粉：云母为石灰岩。

(4)水泥：选择P·O 42.5水泥，主要功能是用于改善粗集料的粘附性。

(5)集料：下面层为粗集料规格为0～2.36mm石屑；2.36～4.75mm碎石；4.75～9.5mm碎石，9.5～19mm碎石，19～26.5mm碎石。中面层和上面层的粗集料规格为：10～20mm碎石，5～10mm碎石，3～5mm碎石。细集料为机制砂。

3广东地区公路沥青混凝土配比

3.1目标配合比设计

目标配比设计是沥青混凝土配比设计的一个阶段，为保证设计效果，要先对原材料进行合理筛分，按照公路工程等级的要求，选择有针对性的筛分设备，再用图解法确定各种原材料之间的比例，尽量接近国家规范级配，保证配制的沥青混凝土具有良好的内摩擦力，提升公路的稳定性。尤其是在初选级配过程中，要立足广东地区公路工程施工建设的历史经验数据，确定沥青用量。对配比制作的试件进行试验，按照试验结果确定最佳的设计级配。

以性能达标试件的沥青用量，作为沥青混凝土配比的起始用量，每0.5%的间距，至少选择5个不同沥青用量，并加入矿料进行充分拌合，形成马歇尔试件，再进行马歇尔试验，进一步确定试件的孔隙率和饱和度等参数[2]。

广东地区公路沥青目标配合比设计如表1至表3所示。

表1 GAC-25生产配合比表

表2 GAC-20C生产配合比表

表3 GAC-16C目标配合比

下面层、中面层和上面层最佳油石比分别见表4、表5和表6。

表4 目标配合比最佳油石比技术指标汇总表

表5 GAC-20C最佳油石比马歇尔试验结果

表6 GAC-16C最佳油石比马歇尔试验结果

开展目标配合比设计的主要目的是，进一步确定设计级配及沥青用量等相关参数，并对制作的试件进行全面检验，检验内容包括：强度、硬度、承载力、内摩擦力、耐久性等，发现问题及时调整，以最大限度保证沥青混凝土配比效果[3]。

3.2生产配合比设计

生产配备比设计需要通过试验来确定，在试验之前，需要结合广东地区公路路面结构的级配种类，合理选择适当的尺寸的拌合机振动筛。矿料选择时依据已经完成的目标配比进行选择，并用符合规格的振动筛进行第二次筛分。证级配比例在设计级配时能够最接近设计范围[4]。下面层、中间层和上面层生产配合比设计分别见表7、表8和表9。

表7 最佳油石比技术指标验证

表8最佳油石比技术指标验证

表9最佳油石比技术指标验证

3.3生产配合比验证

生产配合比验证主要涉及到两个方面，其一是试拌，其二是试铺。其中试拌指的是按照目标配比确定的相关参数进行冷料上料处理，按照生产配比确定的参数进行热料进仓处理，并进行马歇尔击实和最大理论密度试验，试验的结果要和广东地区公路等级所需的沥青混凝土配比基本相同，否则要重新调整配合比[5]。试铺指的是对施工方案、运输、摊铺、碾压等工艺进行综合验证。生产配合比验证最终的结果如表10所示。

表10 生产配合比验证结果

由表10可见，沥青混合料特性设计值均符合规定技术要求。

4广东地区公路沥青混凝土施工

4.1拌合

在沥青混凝土拌合之前，要详细检查集料、矿粉、沥青供应系统等能否正常工作，同时提前启动导热油炉，将沥青提升到规定温度。由试验室提供工程监理生产配合比通知单，拌合站操作人员需要严格按照生产配合比通知单中的要求进行拌合，干拌时间控制在5s左右，湿拌时间可在40s左右[6]。

4.2运输

在沥青混合料运输时要采用“移动式”装料系统，在装料过程中车辆前后移动，分多次装料，避免沥青混合料发生离析。定期维护运输道路，保证运输线路通畅，缩短运输时间。用双层篷布包裹沥青，保湿保温。沥青混合料运输车辆尽量在平坦坚实的道路上行驶，减轻车辆颠簸，在整个运输过程中，尽量避免急刹车和掉头。

4.3摊铺

选择1台摊铺机全段面一次摊铺成型摊铺，保证摊铺机熨平板温度在105℃左右，摊铺机起步速度控制在1.0m/min左右，正常摊铺时速度控制在2.5m/min左右。边摊铺边检测松浦厚度，一旦发现问题及时调整[7]。在整个摊铺过程中，摊铺的厚度、速度等参数进行变化，以保证结构厚度和宽度符合要求。为避免沥青混合料发生离析问题，螺旋布料器的两侧要保持不小于送料器2/3高度的混合料。严格控制沥青混合料温度，不能低于160℃。

4.4碾压

在碾压时要严格遵循“紧跟、慢压、匀速”的原则，并合理选择压路机组合形式，以保证压实效果。混合料摊铺20m之后，立即开始碾压，按照预先设定的碾压组合方式进行充分、均匀压实操作。在整个碾压过程中，尽量避免突然改变碾压方向，否则会导致沥青混合料发生推移，禁止急刹车，碾压长度控制在20～40m之间，道路两端的折返位置要随着摊铺机的前进而不断前进，在横向上严禁布置在相同断面上[8]。胶轮压路机相邻碾压带要重合1/3～1/2轮宽，振动压路机相邻碾压带要至少重叠10～20cm，路面压实成型之后，最终温度不能低于100℃。

5结束语

研究结果表明，配比和施工是沥青混凝土公路施工的核心环节，对公路总体质量、使用性能、使用寿命等皆有非常重要的作用。为保证配合比符合要求，进行目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证，以确定最佳的配合比。在施工时，要严格按照工程特性以及所在区域的气候条件、地质条件等，选择合理的施工工艺和方法，以保证施工质量。