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大粒径沥青混合料柔性基层施工与质量控制

1工程概况
xx至xx（xx界）高速公路是国家重点公路xx至xx公路的重要路段，是连接xx省与xx部省份的重要通道，全长61.548km，双向四车道，设计时速120km/h，路基宽28m，2004年初开工建设，路面基层结构原设计为17cm二灰碎石+17cm二灰碎石+18cm二灰土。后经山东省交通科学研究所及山东省交通规划设计院对路面结构进行了优化设计，路面基层改为14cm大粒径沥青混合料（LSM-30）+20cm水泥稳定碎石+18cm二灰土。
2大粒径沥青混合料（LSM）简介：
大粒径沥青混合料（Large-stone asphalt Mixes，简称LSM），一般指含有矿料的最大粒径在26.5mm以上的热拌热铺沥青混合料，LSM 通常用作路面结构层的基层，通常由较大粒径（25mm-62mm）的单粒径集料形成骨架由一定量的细集料形成填充而组成的骨架型沥青混合料，由于LSM 有着良好的排水效果，通常为半开级配（空隙率为 13-18%）。既具有良好的排水性能又具有较高模量和耐久性。
3设计要求
3.1材料要求
3.1.1粗集料
在LSM中，粗集料起到骨架作用，粗集料的质量和其物理性能严重地影响着混合料的使用性能，因此混合料中粗集料应使用轧制的坚硬岩石。对LSM其粗集料颗粒性状良好。细长及扁平颗粒含量不应超过15%，集料压碎值应不大于20%，粗集料与沥青应有良好的粘结力，根据目前高速公路水损害出现的频率较高，要求粗集料与沥青的粘结力为5级，小于5级时应当采取抗剥落措施，以保证混合料达到水稳定性指标要求，未列出指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中对热拌沥青混合料集料的要求。
3.1.2细集料
包括人工砂、石屑和天然砂。采用反击式或锤式破碎机生产的硬质岩集料经过筛选的小于2.36mm的部分具有较好的角砾性，可以作为人工砂使用，LSM可以使用人工砂和石屑作为细集料，但不准采用天然砂。细集料棱角性必须大于42%，砂当量值不小于65%。
3.3.3沥青
拌制沥青混合料所用的沥青材料其技术要求随气候条件、交通情况、沥青混合料的类型和施工条件等因素而异，菏关高速公路基层沥青混合料采用凝胶沥青，该沥青改性用的基质沥青为70#-A级石油沥青。凝胶沥青的贮存应符合规定要求，贮存时间不得超过保质期。经检验确认已经发生离析的凝胶沥青不得使用。
3.2级配要求
LSM作为基层要承受车辆荷载，另外还兼有排水功能，因此设计的混合料要形成骨架结构、空隙率要在15%左右。LSM没有固定级配曲线，其级配与原材料的性能有关，不同的原材料其级配曲线是不一样的。需要根据工程实际材料由试验室确定。
4施工与质量控制
4.1准备工作

4.1.1 下承层
首先对下层撒布了透层油，透层油采用沥青含量不低于50%的慢裂阴离子乳化沥青，洒布量 1.2kg/m2；同时为了保证 LSM 渗透的水分不继续下渗而破坏下面结构层，在透层油之上设置了下封层，下封层采用单层热沥青表处，采用70#-A 级热沥青，洒布量为 1.2kg/m2，同步洒布沥青含量不小于 0.4%的预拌的5-10mm碎石，洒布量为6-8m3/km2。
4.1.2 拌合站、料厂
原材料堆放在硬化的〉3%的地面上，以便于排出料堆中的水份；粗集料要放置一周以上才能使用，以防止沥青混合料发生剥离现象；不同类型的集料不得混放。并避免细集料过湿，影响从料斗中自由下落；装载机上料时，驾驶员要从有太阳的倾斜面上取料，并避免使用料堆底部的集料。
4.2 混合料的拌合
混合料的拌合、摊铺、压实能力必须相匹配。为保证混合料的连续施工，本工程采用MARINI-4000型沥青拌合设备拌合。 混合料的拌合需注意以下几点。
1）拌合确保矿料级配合格，沥青含量合格以及沥青、热仓料、沥青混合料温度合格。
2）严格控制沥青、集料、混合料的各项温度指标。
3）拌合站设有二级除尘装置，回收粉尘不能应用于混合料拌合。
4）沥青采用导热油加热，加热温度控制在170℃～180℃之间，集料加热温度比沥青温度高10～20℃。
5）LSM最大粒径比较大、粗集料多而且沥青用量小，为避免出现花白料，拌合时间要大于45s，以提高混合料的均匀性。
6)出厂检查：混合料出场温度控制在 165℃～175℃，高于195℃的混合料予以废除。
拌合过程中逐盘打印沥青与各种矿料的用量及拌合温度。每车测量温度并做好记录，其它指标由试验室抽样检查。拌合后的混合料必须使所有颗粒全部覆裹沥青结合料，并以沥青混合料拌合均匀为度。拌合的混合料要达到均匀一致、无花白料、无结团成块或严重粗细料分离现象。不符合要求时不能使用,并应及时调整。
4.3 混合料的运输
混合料采用30吨以上大型自卸车运输，运输能力比摊铺能力有所富余，以避免摊铺机的长时间待料，并保证摊铺的连续性。混合料在装车和运输过程中需注意以下几点：
1）为了防止混合料中的细集料在料车底部或周壁积聚，最后倒入摊铺机而在路面形成油斑，料车在每天装料前适当涂抹隔离剂，同时在摊铺过程中也应当注意细料的积聚并清除。
2）运输过程中应尽量避免急刹车，以减少混合料的离析。
3）运输车辆必须备有覆盖篷布（气温低时要用棉被），以减少混合料在运输中的热量损失。
4.4 混合料的摊铺
摊铺采用两台福格勒摊铺机半幅一前一后相隔 5-10 米同步向前摊铺混合料。前行摊铺机高程传感器外侧走钢丝绳，内侧走铝合金支架；后面摊铺机外侧走钢丝绳，内侧走滑靴（直接走松铺面）。
当运料车到场4台以上时，开始摊铺，混合料的摊铺需注意以下几点：

1）摊铺机行走速度以供料的速度来控制，保证摊铺机的匀速行使，避免停车待料和料车等候时间太长。一般不大于2m/min。
2）卸料时，运料车停在摊铺机前10-30cm，不得碰撞摊铺机，卸料过程中运输车应挂空档，由摊铺机推动前进。
3）摊铺时，调整螺旋布料器两端的自动料位器，使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。布料器中料的位置应略高于螺旋布料器 2/3 为度，同时螺旋布料器的转速不宜太快，避免摊铺层出现离析现象。摊铺机料斗应在刮板尚未露出约有 10 cm 厚的热料时收拢，基本上是在运输车刚退出时进行，而且应做到在料斗两翼刚复位时下一辆料车开始卸料，做到连续供料，避免粗集料集中。
4）本工程根据试验段的结果，采用的混合料的松铺系数是1.254。
4.5 混合料的压实
LSM 的压实是保证其质量的重要环节，由于LSM是一种完整的粗骨架结构，空隙率较大，施工时既要保证粗骨料的骨架结构又要防止由于过碾而导致骨架棱角的破坏。
本工程采用的压实组合为：两台13 吨双钢轮振动压路机紧跟摊铺机压实，第一遍前进静压，后退振压；第二遍前进后退均为振压；振压3-4遍后，用26吨胶轮压路机碾压1 遍；随后7-11吨双钢轮压路机赶光1-2遍。
压实工艺需注意以下几个问题：
1）压路机直线行进由低边向高边碾压。
2）每个碾压路段起止的端点不设在同一横断面上，根据摊铺速度，逐步向前推行，形成梯队推进。
3）压路机不在未碾压成型或未冷却的路段上转向、调头或停车等候，振动压路机在已成型的路面上行驶时关闭振动。
4）为了防止混合料粘附在轮子上，适当洒水使轮子保持湿润，水中掺加少量的洗衣粉类表面活性剂，水量以不粘轮为度，喷水必须是雾状的。胶轮压路机不洒水，在压实过程中适量喷洒或涂抹隔离剂并以不粘轮为原则，即等到轮胎温度升高后不再粘轮时就不需要继续喷洒了。
5)振压速度控制在1.5～2km/h，为了防止过分振动振碎粗骨料，采用低频高幅进行压实，相邻碾压带轮迹重合为20cm 左右；赶光采用轻型钢轮压路机，速度控制在3～4km/h。
4.6 交通管制
大粒径沥青混合料空隙率较大，表面粗糙，在重车通行下表面容易发生松散。在施工完成后，要实行交通管制，非施工车辆禁止驶入，施工或检测车辆必须驶入时需限制行驶速度。
4.7 质量控制与检测
4.7.1 配合比控制
拌合站严格按照设定的配合比进行生产，配合比的调整必须有现场试验人员的书面通知。试验人员每天分别从拌合站和摊铺现场取样进行抽提和筛分试验，每天至少两次，每次取样不少于4kg，为了在取样时避免离析，可以多取一些分成四份，同时为了防止由于沥青含量过高而发生析漏，混合料还要进行析漏试验。
拌合站控制室要逐盘打印沥青及各种矿料的用量，每天结束后，用打印数据的各仓用量及各仓级配计算平均施工级配、沥青含量，并与抽提结果相比较。
4.7.2 温度控制
拌合站控制室要逐盘打印混合料的拌合温度，同时由质检人员检验混合料出厂温度、摊铺温度和碾压温度，温度控制见下表：
项次
导热油 温度
集料
温度
出厂
温度
废弃
温度
摊铺温度（初 压温度）
复压
温度
终压
温度
温度
（℃）
170-180
180-190
165-175
＞195
165-175
〉150
〉90
4.7.3 离析控制
离析是LSM 施工中应当预防和注意的最常见问题，减少离析的途径可通过以下主要控制措施：
1）集料堆积和运输
分层堆积集料（尤其是粗集料）可以减少随机离析问题。在料场场地容许的情况下，尽可能减少料堆的高度，如果粗集料在料堆底部发生了离析，应当用前端装载机将料重新拌合后，才能送到冷料中。
2）运输车装卸料
防止因汽车装载而形成的离析，在装载过程中，应至少分三次装载，第一次靠近汽车的前部，第二次靠近汽车的尾部，第三次在汽车的中部，通过这种方法基本上能消除因装载形成的离析。
3）摊铺机铺筑作业
在摊铺过程中保持摊铺机料斗至少半满，只有在不要时才收起料斗，料斗的收起能消除料床上的料沟，能使下一车的料能作为一个整体卸在摊铺机的料斗里，这样会明显减少离析程度。
4.7.4 体积指标检测
体积指标主要是指密度的测定与空隙率的计算，大粒径沥青混合料现场压实度采用空隙率与压实度双指标进行控制，从路面取芯样进行测试，同时还需通过压实遍数来进行压实控制。路面钻芯取样检测空隙率指标为13-18%，压实度指标为≥98%，现场芯样的检测频率按规范要求进行。
4.7.5 其它指标检测
施工完成后要对成品路面进行检测，厚度、压实度、空隙率、平整度、宽度、纵断高程、横坡度、沥青含量等指标均应满足设计与规范要求。
5结语
菏关高速公路通过以上质量控制，LSM柔性基层各项技术指标皆能满足规范质量要求，取得较成功的经验。