公路沥青路面质量控制与试验检测技术探讨
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摘要:目前沥青混凝土路面在我徐州市干线公路建设中使用非常广泛。本文主要是从试验检测角度，着重介绍了沥青路面材料和沥青混合料的组成设计,探讨了沥青混凝土路面的施工中控制及检测方法,以提高道路工程施工质量,从而促进交通事业发展。
关键词:沥青混凝土;路面;质量;检测
中图分类号： TU528.42文献标识码：A文章编号：
近几年来,随着公路交通事业的快速发展,要求我们的公路等级、标准要提高,以满足道路的运营能力。要想有好的运行能力,施工质量是保障运营能力的关键，而检测是质量保证的手段,质量的好坏可以通过检测数据来确定。
沥青路面材料的要求
原材料的规格、质量和使用要求，是现状下影响沥青混凝土质量、寿命、性能的首要因素。
沥青材料。
徐州地区的沥青和沥青混合料气候分区为1-3-2夏炎热冬冷湿润区，变温、温差较大，雨量集中。沥青主要是70号A级进口道路石油沥青和SBS改性沥青。沥青性能指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中表4.2.1-2和表4.6.2中相应技术要求，在此基础上应保证各批量检测指标之间的稳定，避免各项指标波动过大，对工程质量造成影响。
粗集料
徐州地区石材丰富，但是岩层地质状况和山场料档不统一，所以宜导致集料混杂。针对这种情况，我们注重加强管理、要求到山场勘察，定点供应、定筛分档、驻场试验监控，确保所提供的集料质量，并符合规范及设计级配要求。
面层集料建议进行如下分档：
①粗粒式（五档）： 0～2.36mm、2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～13.2mm、13.2mm～31.5mm。
②中粒式（四档）： 0～2.36mm、2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～19mm。
③细粒式（四档）： 0～2.36mm、2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～16mm。
石料应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石。碎石必须采用反击式破碎机，以及规定的除尘、整形加工工艺进行轧制，各项性能指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中表4.8.2中相应技术要求。
粒径的规格应按照《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中表4.8.3的规定生产和使用。
3）细集料
采用坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的机制砂，优先选用石灰岩石质,当条件限制时可选用玄武岩、辉绿岩等其他基性岩质，不得选用酸性岩质，也不能采用山场的下脚料。各项性能指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中表4.9.2中相应技术要求。徐州地区常用的细集料石屑和机制砂的规格要符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中表4.9.4中相应技术要求。
但是要注意的是（1）视密度不小于2.5 g/cm3; （2）砂当量不得小于60%（宜控制在70%以上），亚甲蓝值不大于25g/kg，亚甲蓝试验待试验规程正式后执行；（3）小于0.075mm质量百分率宜不大于12.5%；（4）当生产石屑采用喷水抑制扬尘工艺时，应特别注意含粉量不得超过4.9..4表中要求。（5）棱角性不小于30s。
4）填料宜采用石灰岩等碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁，矿粉质量技术要求应满足规范及设计要求，进场填料按要求进行检验。拌和楼回收的粉料严禁用于拌制沥青混合料。各项性能指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中表4.10.1中相应技术要求。
特别注意的是，对于矿粉的质量检测应该每车抽检尤其要注意矿粉的粒度，一定要确保矿粉的粒度规格要符合上述表中要求。矿粉如果粒度偏粗容易造成沥青路面渗水，如果粒度偏细容易造成沥青混合料拌和时间加长，同时也会增加沥青用量。
5）抗剥落剂当集料采用玄武岩或辉绿岩石料时，应采用抗剥离剂，掺加量为沥青质量的0.4%，应将抗剥离剂在163 ℃薄膜老化5小时后，确保沥青混合料马歇尔残留稳定度＞85%。沥青上面层也可采用消石灰或水泥作为抗剥离剂，掺加量≤沥青混合料矿料质量的2%。
6）温拌剂在进入沥青路面低温施工时，由于气温低，沥青混合料摊铺时温度散失过快，容易造成碾压压实度不足。温拌剂的使用是可以采取的一种较好的方法。温拌剂的使用是为了改善沥青混合料在低温状态下施工的和易性，在沥青路面施工日平均气温低于10℃时，为了确保沥青面层的压实度，除了可以采取增加碾压遍数和压路机的碾压功之外，还可以添加温拌剂。温拌剂的主要成分是有机石蜡，温拌剂的用量的多少一定要注意，一般采取沥青用量的0.5%-2.0%。在沥青混合料拌和时直接按照每锅混合料的重量直接称取投入拌和机拌缸。湿拌时间上比平时拌和时间要加长1-5秒。
7）纤维稳定剂在沥青混合料中掺加的纤维稳定剂宜选用木质素纤维和矿物纤维等。因徐州地区沥青混凝土不常掺拌纤维稳定剂，所以在此不做详细介绍。
二、沥青混合料的组成设计
目前我们徐州市对SMA和Superpave的认识程度尚浅，且受集料施工水平和试验条件等问题的制约，对AK型抗水损能力的疑虑，且设计面层偏薄，权衡利弊，所以AC类仍是我市今后沥青路面首先类型，下面就着重以AC类沥青混凝土配合比设计为例。
级配要求
沥青混合料的矿料级配应符合工程设计规定的级配范围。徐州地区常用的是密级配沥青混合料，其级配范围应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中表5.3.2-2中相应技术要求。所谓“范围”应理解为级配中值的使用误差允许界限，一般“走中值”比较稳妥。近几年来，我们做了不少工作，试图通过大量试验数据来控制级配节点，调整骨料组成，微调山场筛孔等，摸索主动调控矿料间隙率（VMA）的办法，取得了一定认识和经验，但限于水平和条件制约，仍有待提高。
沥青用量
沥青用量的确定方法应包括两个部分：一是主要考核体积性质的传统马歇尔设计方法，另一个应该从胶结能力考核沥青合理用量的方法，两者互相搭配，结合功能要求指向，选择合适沥青用量。通过近年来分析大量试验结果及其实际使用后的功能状况，提出了地区性推荐沥青用量范围，见下表：
表1AC类常用沥青混凝土徐州地区推荐沥青用量
配合比设计
热拌沥青混凝土配合比设计采用马歇尔试验配合比设计方法，沥青混合料技术要求应符合下表2中相应规定，并有良好的施工性能。分目标、生产配合比及生产配合比验证三阶段进行。
表2沥青混凝土马歇尔试验技术标准
注：（l）沥青混凝土混合料矿料间隙率(VMA)AC-13为14％-16％，AC-16为13.5％～15.5％，AC-20为13％～15％，AC-25为12％-14％。
（2）上中面层沥青混合料设计空隙率应在3.5％～5％范围内，下面层沥青混合料设计空隙率应在3％～4.5％范围内。
（3）采用道路石油沥青时流值为20～40；采用改性沥青时流值为20～50。
热拌沥青混凝土配合比设计遵照下列步骤进行：
1、目标配合比设计阶段
a、确定各矿料的组成比例。从施工现场分别取各类矿料进行筛分，用计算机或图解计算各矿料的用量，使合成的矿质混合料级配符合设计要求。本计算应反复进行，使矿质混合料级配曲线应接近一条顺滑的曲线，0.3-0.6mm范围内不出现驼峰，其中应特别注意0.075mm、2.36mm、4.75mm的筛孔通过量。
b、确定沥青的最佳油石比。用计算确定的矿料组成和经验采用的油石比范围，按0.5%间隔变化,取五个不同的油石比，用试验室小型拌和机拌制沥青混合料，制备五组马歇尔试件。测定试件的密度、空隙率、沥青饱和度、稳定度和流值，分别绘制各项指标的曲线。取相应于密度最大值的油石比a1、稳定度最大值的油石比a2和目标空隙率中值的油石比a3，按下式求取三者的平均值作为OAC1。
OAC1=（a1+ a2+ a3）/3
在各个曲线图上求出能满足沥青混凝土各项标准的最大油石比OACmax和最小油石比 OACmin，按下式取中值 OAC2。
OAC2=（OACmax+OACmin）/2
如果最佳油石比的初始值 OAC1在 OAC max和OACmin之间，则认为设计结果是可行的，可取 OAC1和 OAC2的中值作为目标配合比最佳油石比 OAC，并结合江苏气候特点论证地取用，其对应的试件空隙率在3.5 %～4.5%范围内。如 OAC1处在上述范围之外，应调整级配，重新进行配合比设计。
c、残留稳定度检验。按以上配合比制备沥青混凝土马歇尔试件，做浸水48小时马歇尔试验，检验残留稳定度等指标必须满足要求。
d、抗车辙能力检验。对于中上面层沥青混合料，应按规定进行车辙试验、动稳定度检验，指标应符合规定。
2、生产配合比设计阶段
a、确定各热料仓矿料和矿粉的用量。必须从二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分，根据筛分结果，通过计算，使矿质混合料的级配接近目标配合比并符合设计要求，以确定各热料仓矿料和矿粉的用料比例，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。
b、确定最佳油石比。取目标配合比设计的最佳油石比OAC和 OAC±0.3%、OAC±0.6%五个油石比，取以上计算的矿质混合料，用试验室的小型拌和机拌制沥青混合料进行马歇尔试验，按目标配合比设计方法绘图分析，得出OAC1和OAC2后综合确定生产配合比的最佳油石比OAC。按以上方法确定的OAC可能与目标配合比的OAC不一致，如相差不超过0.2个百分点，应按生产配合比确定的OAC进行试件拌和试铺，或分析确定试拌试铺用油石比；如相差超过0.2个百分点，应找出原因，进一步试验分析后确定试拌试铺用油石比。
c、残留稳定度检验。按以上生产配合比，用室内小型拌和机拌制沥青混合料，做浸水48小时马歇尔试验，检验残留稳定度，其指标必须满足规定。
3、生产配合比验证阶段
用生产配合比进行试拌，沥青混合料的技术指标合格后铺筑试铺段。取试铺用的沥青混合料进行马歇尔试验检验和沥青含量、筛分试验，检验标准配合比矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近目标配合比级配值，并避免在0.3mm～0.6mm处出现驼峰。由此确定正常生产用的标准配合比。
4、关于沥青混凝土马歇尔室内试验中几点统一做法
（1）进行目标配合比设计和生产配合比设计时，制备试件的混合料，需采用小型沥青混合料拌和机拌和，以模拟生产实际情况。
（2）每组试件个数一律用6个；在配合比设计中，人工配制沥青混合料制作试件时宜采用替代法(26.5以上筛除)，施工现场采集的沥青混合料试样宜采用直接法制件。
（3）试件成型温度：应由沥青等粘温度曲线确定，在缺乏沥青粘度条件时，参照以下温度成型:
表3沥青混合料试验拌和与击实温度℃
（4）沥青混合料试件密度试验方法：沥青混合料统一用表干法的毛体积密度。
（5）沥青混合料理论最大相对密度，采用计算时（改性沥青）：大于4.75mm集料，用毛体积相对密度与表观相对密度的平均值，小于4.75mm集料、矿粉和沥青，采用表观相对密度。实测时（普通沥青）：每天两次按T0711真空法实测获得，并按每天总量控制算得平均油石比用计算法进行校核，当两者差值小于0.005时取两者数值较大者作为标准值，当差值超过规定时，应分析原因，论证后取值。沥青混合料试件体积指标，按JTGF40-2004B.5.10规定计算。
（6）试件的配料、拌和均应单个进行，以确保试验结果的一致性。
实际上，从目标配合比到生产配合比，是一个由室内体积性质多项界定转化为现场重量单一控制的过程，由繁到简，由微观到宏观，以使产品实际质量稳定在合理的范围内。后者对于前者并不是检验、复核或修正、变更的关系，目标应统一，只是侧重点不同而已。
三、沥青路面质量控制与检验
基层质量的检查。沥青路面面层施工之前,应对基层或旧路面厚度、密实度、平整度、路拱进行检查。已修建的基层要达到规定的标准要求之后,方可在其上修筑面层。
2)材料质量检验。
沥青混合料生产过程中，宜按下表4中规定的检查项目与频度，对各种原材料进行抽样试验，其质量应符合本规范规定的技术要求。施工前取样检查沥青材料的各项技术标准,在施工过程中不应抽样检验。对掺配后使用的沥青材料,着重检查掺配后的技术标准。每个检查项目的平行试验次数或一次试验的试样数必须按相关试验规程的规定执行。
表4 施工过程中材料质量检查的项目与频度
注：（1）表列内容是在材料进场时已按“批”进行了全面检查的基础上，日常施工过程中质量检查的项目与要求。
（2）“随时”是指需要经常检查的项目，其检查频度可根据材料来源及质量波动情况由业主及监理确定；“必要时”是指施工各方任何一个部门对其质量发生怀疑，提出需要检查时，或是根据需要商定的检查频度。
3)沥青混合料质量检查。
沥青混合料的存放时间对体积指标有一定影响，施工质量检验的马歇尔试验以拌和场取样后立即成型的试件为准，但成型温度和试件高度必须符合试验要求。
表5 AC类面层施工阶段的质量检查标准
遇到的技术问题及建议对策
根据多年来试验检测经验发现，徐州地区的沥青砼路面水损害比较严重，针对这一普遍的现象，可采取掺加消石灰、水泥和抗剥离剂的等措施来提高沥青混合料的水稳定性。
a、抗剥离措施的采用：根据多年来的施工经验和方法论证，掺加消石灰、水泥提高水稳定性具有长期的使用性能，是提高水稳定性的首选措施；采用耐热性能好、耐水性好、具有长期使用性能的抗剥离剂为第二选择。
B、消石灰、水泥的掺加：掺加消石灰、水泥比例为矿料质量的1％～1.5％，掺量比例与矿粉比例合计为填料的级配比例，掺加时将消石灰或水泥，通过粉料仓投入拌缸拌和，使消石灰或水泥与集料先干拌再加沥青。
C、抗剥离剂的掺加：选用的抗剥离剂必须经过耐热性、耐水性和长期使用性能的试验验证，满足长期使用性能后方可选用。抗剥离剂按试验得出的掺量采用泵力循环搅拌法进行掺配，抗剥离剂的掺配必须均匀。
五、发展思路及方向
综上所述,随着公路技术等级的提高,各级公路管理部门和施工单位已对加强质量检测施工质量控制和验收工作予以了高度重视,为使公路满足使用要求,必须在精心设计的基础上,严格按照设计文件和现行施工技术规范要求认真组织施工,还必须配一定数量的试验检测设备和专职试验检测人员,以提高道路工程施工质量,以使交通事业迅速发展。
目前我们的发展思路是执著深入的继续进行AC类沥青混凝土技术探索，总结经验教训，力争尽快形成较稳定、简练的方法。着力提高试验室和试验人员的能力和水平，为质量控制和技术进步提高必要的基础。重视延长沥青混凝土面层使用寿命的研究课题，包括结构层组合、厚度、原材料、技术指标、施工工艺等方面
参 考 文 献
《公路沥青路面施工技术规范》 JTG F40-2004 北京 人民交通出版社2004
《论我国沥青混合料设计方法》贾渝、张全庚《公路》2001年第8期
《沥青混合料设计中沥青用量的确定》 佘叔潘 《公路》2002年第6期
《传统AC型密实式沥青混凝土生产配合比设计级配控制简约方法的探讨》许年友、丁战《江苏交通工程》2002年第2期
《沥青混凝土面层施工技术探讨》 李晓慧 丁战 《江苏干线公路网化工程建设论文集》2004年
《徐州干线公路建设项目标准化管理手册》(试行) 徐州市公路管理处2011年