瀝青路面工程質(zhì)量控制與技術(shù)管理講座

1、瀝青路面工程質(zhì)量控制與技術(shù)管理講座長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程應(yīng)用技術(shù)研究所 武和平一、路面工程主要原材料質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)控制1、關(guān)于瀝青指標(biāo) 進(jìn)場(chǎng)瀝青按批次現(xiàn)場(chǎng)抽查項(xiàng)目。 表1 編號(hào)項(xiàng)目單位指標(biāo)要求1針入度（25,100g,5s）0.1mm60802延度（5cm/min 15）cm1003延度（5cm/min 10）cm154軟化點(diǎn)465殘留延度（5cm/min 15）cm156殘留延度（5cm/min 10）cm6 2. 路面集料加工性指標(biāo)的討論 目前，瀝青路面已成為我國(guó)高速公路和重交通道路主要路面結(jié)構(gòu)類型。在我國(guó)高速公路罩面大修與國(guó)省道高等級(jí)公路大修改造工程建設(shè)中，瀝青路面發(fā)生早期破壞現(xiàn)象屢見不鮮。瀝青

2、路面早期破壞形式主要表現(xiàn)為二類。一類為雨季后出現(xiàn)的水損害，一類為高溫季節(jié)出現(xiàn)的車轍。瀝青路面早期破壞發(fā)生的原因應(yīng)當(dāng)說是多方面的，但是路面集料的質(zhì)量管理失控是其主要原因之一。集料質(zhì)量差是目前公路大修改造工程建設(shè)中比較嚴(yán)重的問題，突出的表現(xiàn)為：材料不潔凈、粉塵多、針片狀含量超標(biāo)、級(jí)配不規(guī)格等。我國(guó)工程建設(shè)中的路面集料大多數(shù)取自社會(huì)料場(chǎng)，各料場(chǎng)質(zhì)量、規(guī)格參差不齊，使用時(shí)離析嚴(yán)重，混合料級(jí)配波動(dòng)誤差大，因此，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)集料加工質(zhì)量的控制，這是提高和保證路面使用性能的重要措施。 在現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于集料指標(biāo)的技術(shù)要求中，按其性質(zhì)可分為二類：一類是反映材料來源的“資源特性”，即材料的天然特性，它是石料產(chǎn)地所決定的

3、，如密度、壓碎值、磨光值等。另一類是反映加工水平的“加工特性”，如石料的級(jí)配組成、針片狀含量、棱角型、砂當(dāng)量、亞甲藍(lán)值、細(xì)粉含量等。屬于“資源特性”的指標(biāo)往往受到產(chǎn)地和成本的制約，可選擇和變更的余地不大。因此，正確理解與合理選擇集料的加工性指標(biāo)，且在施工現(xiàn)場(chǎng)從嚴(yán)控制，這是加強(qiáng)路面集料質(zhì)量管理的重要內(nèi)容。 2.1 粗集料針片狀顆粒含量指標(biāo)的取值與試驗(yàn) 路面集料中的細(xì)長(zhǎng)扁平形狀的針片狀顆粒對(duì)瀝青混合料的性能有重大影響。由于針片狀顆粒很容易在施工過程中被剛性輪碾壓和振動(dòng)碾壓所粉碎、折斷，施工性能極差，而且在瀝青混合料內(nèi)部遺留下相當(dāng)數(shù)量沒有被瀝青膜裹覆的折斷面，成為混合料內(nèi)部的微裂縫。這些微裂縫將使瀝

4、青路面在受力作用時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展開裂。 集料的針片狀顆粒含量與石質(zhì)有關(guān)，越堅(jiān)硬的石料越容易產(chǎn)生針片狀顆粒。而針片狀顆粒的數(shù)量更取決于破碎設(shè)備的類型。壓碎式的顎板式破碎機(jī)生產(chǎn)的碎石中針片狀顆粒含量較多，撞擊破碎的沖擊式破碎機(jī)、錐式破碎機(jī)則要少得多。即使同樣為打擊式破碎機(jī)，但錘重、錘的數(shù)量、打擊頻率對(duì)針片狀顆粒的數(shù)量也有較大影響。 因此，粗集料針片狀顆粒含量是集料的一個(gè)重要指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果表明，針片狀顆粒在施工中和在交通荷載作用下容易破碎，路面集料的破損情況與粗集料的針片狀顆粒含量關(guān)系密切。關(guān)于測(cè)定方法，我國(guó)公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ0582000）已明確規(guī)定，對(duì)于瀝青混合料及基層、底

5、基層集料統(tǒng)一采用游標(biāo)卡尺量取，這與美國(guó)ASTMD4791-95規(guī)定的針片狀顆粒含量測(cè)試方法和測(cè)定機(jī)具基本上是相同的。而規(guī)準(zhǔn)儀適用于水泥混凝土集料。 關(guān)于采用什么樣的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)粗集料針片狀顆粒含量問題，在美國(guó)，SHAP的SUPERPAVE僅規(guī)定1：5一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，要求在交通量大于100萬(wàn)輛的路段不得超過10%。但實(shí)際上小于1:5的顆粒含量很少，所以NCAT（美國(guó)國(guó)家瀝青技術(shù)中心）的研究認(rèn)為以1:3或1:2來評(píng)價(jià)針片狀顆粒含量比1:5要好。盡管NCAT對(duì)粗集料的規(guī)定中有1：3和1：5兩個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)的要求，但實(shí)際上只有1：3的有用，并且要求針片狀顆粒含量小于20%。 上世紀(jì)90年代，在我國(guó)，采石場(chǎng)集料

6、破碎機(jī)械仍比較落后，針片狀顆粒含量超標(biāo)的問題非常突出，所以在制定規(guī)范時(shí)對(duì)此指標(biāo)的爭(zhēng)議較大，當(dāng)初在制訂公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTJ032-94）時(shí)要求不大于15%，是出于促使我國(guó)集料加工水平的目的從嚴(yán)要求，為了達(dá)到此要求，必須改變破碎設(shè)備有顎板式破碎為錘擊式才有可能。后來公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ014-97）的條文說明中又提到要求粗集料的針片狀顆粒含量應(yīng)不大于10%，據(jù)施工單位反映，此要求有時(shí)實(shí)在難以達(dá)到，即使達(dá)到要求，但粗顆粒的棱角性損失較多，因此根據(jù)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的具體情況，目前仍維持要求小于1：3比例的顆粒含量必須不大于15%的要求是合理的。即要求小于1：3的比例的顆粒含量不大于1

7、5%。 我國(guó)現(xiàn)行的施工技術(shù)規(guī)范針對(duì)不同等級(jí)、不同層次的集料針片狀顆粒含量做出了規(guī)定，見表2。 瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求 表2指標(biāo)單位高速公路及一級(jí)公路其他等級(jí)公路試驗(yàn)方法表面層其他層次針片狀顆粒含量不大于151820T0312其中：粒徑9.5mm不大于1215T0312粒徑9.5mm不大于1820T0312 在規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求中，加工性指標(biāo)具有雙重作用。首先它是針對(duì)采石場(chǎng)生產(chǎn)的每一種集料規(guī)格的，用以檢驗(yàn)集料是否合格，達(dá)不到要求的就是不合格產(chǎn)品，但對(duì)施工單位來說可以理解為對(duì)工程所使用的集料混合料而言。美國(guó)Superpave也規(guī)定“集料標(biāo)準(zhǔn)不是針對(duì)個(gè)別集料而是針對(duì)集料混合料的”，所以，只要

8、綜合的指標(biāo)合格，也容許在工程上使用，因?yàn)閷?duì)針片狀顆粒含量、砂當(dāng)量等指標(biāo)，有的集料規(guī)格難以達(dá)到，有的則容易符合要求，工程上允許采用按實(shí)際比例配制的集料混合料來評(píng)價(jià)這些指標(biāo)是否合格 。 例如，某工程瀝青混合料采用1020mm、510mm兩種粗集料，在配合比中的比例為39：22（其余為細(xì)集料），通過對(duì)拌合場(chǎng)料堆指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果這兩種集料針片狀含量分別為12.2%和16.1%。作為采石場(chǎng)的產(chǎn)品而言，510mm的集料不符合要求，應(yīng)當(dāng)要求改進(jìn)生產(chǎn)方式，提高質(zhì)量，另一方面，也允許將兩種集料按配合比例計(jì)算集料混合料針片狀含量，即混合料針片狀含量為（3912.2+2216.1）/（39+22）=13.6%，符合不大

9、于15%的要求，可見，作為集料混合料針片狀含量是合格的。2.2礦粉填料指標(biāo)與使用質(zhì)量控制 在瀝青混合料中，礦料填料（Mineral Filler）通常是指礦粉。礦粉在瀝青混合料中的作用非常重要。瀝青只有吸附在礦粉表面形成薄膜，才能對(duì)其他粗、細(xì)集料產(chǎn)生粘附作用。所以，礦粉的作用就是吸附瀝青。缺乏礦粉，就如瀝青碎石混合料，瀝青加多了，必然會(huì)產(chǎn)生流淌現(xiàn)象，故它的瀝青用量很小。真正起到瀝青混合料結(jié)合料作用的，不是瀝青混合料，而是瀝青礦粉膠泥混合料。粗、細(xì)集料是通過瀝青礦粉結(jié)合成為一個(gè)整體的。這是礦粉的最基本的作用。因此，礦粉與瀝青的粘附性好壞是評(píng)價(jià)礦粉質(zhì)量的首要因素。 普通瀝青混合料使用的填料，除了磨

10、細(xì)石灰粉之外，有時(shí)還采用水泥、消石灰、粉煤灰代替礦粉，表3列出了幾種填料的性質(zhì)。 不同填料的性質(zhì) 表3填料品種來源固體密度（g/cm3）壓實(shí)空隙率（體積百分率）比表面（m2/kg）在水中溶解度（質(zhì)量百分比）活性Cao成分（質(zhì)量百分比）磨細(xì)石灰粉石灰?guī)r2.7833.1300磨細(xì)玄武巖玄武巖2.9238.6390粉煤灰發(fā)電廠2.05505400.5水泥熟料水泥廠2.74445001213.7消石灰水泥廠2.3958.211008.6波特蘭水泥水泥廠3.245390 在這些填料中，玄武巖粉與瀝青的粘附性要比石灰?guī)r粉差得多，是不宜作瀝青混合料填料的，水泥廠熟料和消石灰有相當(dāng)數(shù)量的可溶成分，并有一定的活

11、性，易形成水泥石和碳酸鈣，過度使用會(huì)使瀝青混合料變脆，所以應(yīng)限制使用。另外，我國(guó)粉煤灰質(zhì)量因電廠不同及排放管理原因，差別很大，所以，在高等級(jí)公路中的填料不宜使用。 我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范明確規(guī)定：瀝青混合料的礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，并對(duì)其使用質(zhì)量提出了要求，見下表4。 瀝青混合料使用礦粉質(zhì)量要求 表4 與國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)相比，我國(guó)對(duì)礦粉的要求幾乎只有細(xì)度指標(biāo)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)對(duì)礦粉規(guī)定了大量的指標(biāo)，除細(xì)讀、含水量外，還要求進(jìn)行亞甲藍(lán)試驗(yàn)，壓實(shí)干礦粉的孔隙率，環(huán)球法軟化點(diǎn)差TRB、礦粉的水溶性、水敏感性、氫氧化鈣等。CEN還采用礦粉的“瀝青數(shù)”（Bitumen、Number

12、）評(píng)價(jià)它與瀝青的粘附性。在日本，礦粉還要求進(jìn)行遇水膨脹、抗剝離性能，受熱變質(zhì)及流值等多種試驗(yàn)。因此，我國(guó)應(yīng)重視對(duì)礦粉的技術(shù)研究工作。 對(duì)干法除塵的集塵布袋所回收粉塵的使用問題，美國(guó)和德國(guó)規(guī)范并沒有規(guī)定，但歐洲Scherocman指出，在歐洲SMA不得使用回收粉塵，其理由是回收粉中含有不少的塵土，同時(shí)粗、細(xì)集料的石粉經(jīng)過明火燃燒，高溫處理，會(huì)變得發(fā)脆。我國(guó)北京地區(qū)在路面的大修工程中，對(duì)礦粉與回收粉的使用效果進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，見表5。 礦粉與回收粉對(duì)SMA混合料性能的影響 表5 從表中試驗(yàn)結(jié)果可見，由于使用了回收粉，車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度和馬歇爾穩(wěn)定度都比使用礦粉的要低得多，因此，在瀝青混合料填料使用回

13、收粉時(shí)要慎重，現(xiàn)行規(guī)范也對(duì)使用回收粉作出了限制，即每盤用量不得超過填料總量的25%，摻有回收粉的填料塑性指數(shù)不大于4%。2.3 路面集料加工料場(chǎng)管理措施的建議 根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況,目前,瀝青路面集料加工料場(chǎng)基本上是由路面施工單位在沿線購(gòu)買或與沿線已有的碎石場(chǎng)合作開采。由于地方料場(chǎng)的設(shè)施簡(jiǎn)單，路面施工單位在這方面的資金和設(shè)備投入不足，所以，合格的路面集料大規(guī)模供應(yīng)難以保證，尤其到了路面施工后期，集料的供應(yīng)計(jì)劃往往無法落實(shí)，只好采取大量收購(gòu)，這就導(dǎo)致了集料質(zhì)量波動(dòng)較大，在施工進(jìn)度的壓力下，質(zhì)量檢測(cè)工作嚴(yán)重失控，這種現(xiàn)象目前在大型公路建設(shè)項(xiàng)目中是較為普遍存在的。為此，必須在料場(chǎng)管理模式和合同管理方

14、面采取切實(shí)可行的措施來確保路面集料質(zhì)量和穩(wěn)定供應(yīng)： 1.在項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位應(yīng)加大沿線筑路材料調(diào)查深度，同時(shí)提交路面集料料場(chǎng)調(diào)查試驗(yàn)專項(xiàng)設(shè)計(jì)成果，為項(xiàng)目業(yè)主單位制定整個(gè)項(xiàng)目路面集料生產(chǎn)供應(yīng)規(guī)劃提供可靠依據(jù)。 2項(xiàng)目業(yè)主單位與沿線地方公路管理部門共同協(xié)商，采取路面集料加工與供應(yīng)共同管理模式，在指定的若干個(gè)路面集料加工料場(chǎng)加工生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)規(guī)模能力、集料規(guī)格質(zhì)量，包括誰(shuí)被資金投入和供應(yīng)價(jià)格等方面簽訂相關(guān)協(xié)議，確保整個(gè)項(xiàng)目路面集料的穩(wěn)定供應(yīng)。 3在路面工程招標(biāo)中，項(xiàng)目業(yè)主單位與中標(biāo)施工單位合同談判時(shí)，應(yīng)就路面集料指定供應(yīng)及合同單價(jià)等列入專項(xiàng)條款，并就路面集料分階段分批質(zhì)量檢測(cè)程序及責(zé)任劃分

15、等，制定專門的質(zhì)量管理?xiàng)l例或規(guī)定。 4加強(qiáng)加工料場(chǎng)及拌和站堆料場(chǎng)的各種集料防污染和防雨措施，對(duì)于材料堆放場(chǎng)地應(yīng)有規(guī)劃設(shè)計(jì)，場(chǎng)地必須硬化，應(yīng)有通暢的臨時(shí)排水設(shè)施，備料堆之間應(yīng)設(shè)置隔墻，細(xì)集料應(yīng)有防雨措施，礦粉堆放必須要有防潮設(shè)施。 二、半剛性基層質(zhì)量控制與工藝參數(shù)要求 1、原材料技術(shù)要求 1.1水泥 宜采用強(qiáng)度等級(jí)較低的普通硅酸鹽或礦渣水泥，要求水泥初凝時(shí)間在3小時(shí)以上，終凝時(shí)間不小于6小時(shí)，嚴(yán)禁使用快硬或早強(qiáng)水泥。 1.2集料 碎石的最大粒徑不大于31.5mm，礫石的最大粒徑不大于20mm。備料規(guī)格：0-5mm石屑料堆，5-15mm、15-30mm碎石料堆。0.075mm以下粉料含量不大于7%

16、，碎石中含泥量不大于3%。2、水泥穩(wěn)定碎石基層的礦料級(jí)配應(yīng)采用骨架密實(shí)型級(jí)配 水穩(wěn)基層礦料級(jí)配指標(biāo) 表6 層位通過下列方孔篩孔（mm）的質(zhì)量百分率（%）31.519.09.54.752.360.60.075基層10068-8638-5822-3216-288-150-33、施工質(zhì)量控制要求3.1混合料 混合料生產(chǎn)采用帶電子稱量的拌合設(shè)備，拌合場(chǎng)地必須硬化，材料應(yīng)分堆存儲(chǔ)。混合料的拌合時(shí)間應(yīng)控制在45s 60s之間。3.2基層施工 基層施工采用攤鋪機(jī)作業(yè)。底基層必要時(shí)可采用人工配合挖掘機(jī)作業(yè)，但是必須采用立模施工（至少是立中模）。 基層、底基層強(qiáng)度指標(biāo)要求如表7所示基層、底基層7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

17、指標(biāo)與壓實(shí)度要求 表7 3.3壓實(shí)設(shè)備與碾壓工藝的要求 施工壓實(shí)設(shè)備必須采用一臺(tái)不小于20T的鋼輪壓路機(jī)與一臺(tái)小型振動(dòng)夯設(shè)備。碾壓工藝采用：靜壓兩遍，振壓3 4遍，收壓1 2遍。每次攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，監(jiān)理單位對(duì)立模高度進(jìn)行復(fù)查。虛鋪系數(shù)采用1.30 1.35。 根據(jù)近幾年施工實(shí)踐，在保通壓力較大時(shí)，可采用增加一臺(tái)膠輪壓路機(jī)與鋼輪壓路機(jī)聯(lián)合碾壓工藝。3.4基層施工 施工作業(yè)面碾壓結(jié)束后，應(yīng)立即覆蓋土工膜進(jìn)行保濕養(yǎng)生，當(dāng)?shù)谆鶎影敕ㄜ嚻陂g，必須灑水保濕養(yǎng)生。當(dāng)基層碾壓結(jié)束，終凝期到后，應(yīng)灑布乳化瀝青透層?；鶎訂畏B(yǎng)生到期后，應(yīng)立即攤鋪稀漿封層。三、瀝青混合料生產(chǎn)配比調(diào)整與攤鋪現(xiàn)場(chǎng)控制、瀝青混合料設(shè)計(jì)參數(shù)

18、與試驗(yàn)方法 瀝青混合料設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)工程項(xiàng)目沿線的氣候與交通荷載條件，選擇適合的瀝青結(jié)合料與集料，并按照合理的設(shè)計(jì)方法把這些材料組合起來，使竣工的瀝青路面性能滿足氣候與交通荷載條件的要求。瀝青混合料設(shè)計(jì)方法均采用體積設(shè)計(jì)法和體積分析法。 熱拌瀝青混合料（HMA）設(shè)計(jì)的目標(biāo)，應(yīng)使路面混合料具有以下優(yōu)良性能： 1.抵抗永久變形的能力 在交通荷載的反復(fù)作用下瀝青混合料不應(yīng)被破壞或發(fā)生位移。在炎熱季節(jié)瀝青結(jié)合料粘度降低，交通荷載主要由集料結(jié)構(gòu)承受時(shí)，抵抗高溫永久變形（車轍）就成為關(guān)鍵。永久變形抗力是靠選擇品種優(yōu)良、級(jí)配合適的集料，選擇性能優(yōu)良的瀝青結(jié)合料與混合料中存在適當(dāng)空隙率來進(jìn)行控制的，當(dāng)路

19、面混合料的空隙率小于3%時(shí)，發(fā)生永久變形的概率將增高，當(dāng)空隙率小于2%時(shí)將顯示極度的塑性流動(dòng)。混合料抵抗永久變形的能力可用輪轍試驗(yàn)與蠕變?cè)囼?yàn)來進(jìn)行評(píng)價(jià)。 2、疲勞開裂抗力 在正常情況下疲勞開裂（表現(xiàn)為龜裂或網(wǎng)裂）是瀝青路面已經(jīng)承受設(shè)計(jì)軸載作用次數(shù)的標(biāo)志。是瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)。如果疲勞開裂出現(xiàn)于設(shè)計(jì)末期，則表現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是成功的。如開裂發(fā)生比設(shè)計(jì)期早得多，則原因可能是對(duì)交通荷載估計(jì)不足，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)或?yàn)r青混合料設(shè)計(jì)不當(dāng)?？朔陂_裂的途徑是：充分考慮設(shè)計(jì)期的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)量；保持土基干燥；采用較厚的路面結(jié)構(gòu)；采用受潮后不過度變?nèi)醯穆访娌牧?。瀝青混合料設(shè)計(jì)上在于選擇具有良好彈性與柔韌

20、性的瀝青混合料，主要由滿足瀝青結(jié)合料的勁度上限來實(shí)現(xiàn)。足夠的瀝青含量也是必要的。瀝青混合料的疲勞抗力是通過常應(yīng)力或常應(yīng)變重復(fù)荷載疲勞試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。 3、低溫開裂抗力 該特性在低溫寒冷地區(qū)很重要。低溫開裂是由不利的環(huán)境條件引起的，而與交通荷載無關(guān)。低溫開裂因?yàn)r青路面在寒冷氣候發(fā)生收縮并受到下層路面的約束，而在路面層中形成拉應(yīng)力，當(dāng)路面某點(diǎn)的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，則瀝青層發(fā)生開裂。在突然冷卻過程之中或之后的降溫時(shí)，最易發(fā)生低溫開裂。低溫開裂最初由一次低溫的單循環(huán)引起，但通過多次低溫循環(huán)的重復(fù)得以發(fā)展。路面低溫開裂的表現(xiàn)形式為按一定間距發(fā)生的橫向位移。瀝青結(jié)合料在低溫開裂方面起關(guān)鍵作用。因此在混

21、合料設(shè)計(jì)時(shí)，必須選擇柔韌性好、不易老化的較軟結(jié)合料，并控制混合料空隙率及密實(shí)度以避免結(jié)合料過度老化。密度低、空隙率高的混合料將加速瀝青路面在服務(wù)期的老化。4.耐久性 要求混合料含有足夠的瀝青結(jié)合料含量，保證在集料顆粒周圍有適當(dāng)?shù)哪ず?，進(jìn)而減小混合料在施工過程與服務(wù)期間的老化。壓實(shí)混合料不應(yīng)有很高的空隙率，混合料的高空隙率不僅增大滲水性，而且會(huì)加速老化過程。 5.水損害抗力 一些HMA混合料在受水的影響時(shí)，在集料表面與瀝青結(jié)合料之間將失去粘結(jié)性。雖然某些瀝青膠結(jié)料容易造成水損害（剝落），但集料特性是這一現(xiàn)象的主要原因。如果HMA容易造成剝落，則應(yīng)使用抗剝落劑。在混合料設(shè)計(jì)時(shí)，控制混合料空隙率，使

22、混合料不滲水，可將問題大大減小?；旌狭纤舾行缘脑u(píng)價(jià)。 方法，以RootTunnicliff水敏感性試驗(yàn)，即AASHTO T283方法 最好。其特點(diǎn)是試件壓實(shí)到相當(dāng)于路面竣工時(shí)可接受空隙率7%1%的相對(duì)不利情況，一組試件按規(guī)定進(jìn)行真空飽水與凍融處理，另一組試件在室溫下保持干燥。對(duì)所有試件進(jìn)行間接抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，要求抗拉強(qiáng)度比TSR70%80%。 6.抗滑性 這項(xiàng)要求只適用于上面層（磨耗層）混合料，上面層混合料一定要設(shè)計(jì)得能對(duì)因轉(zhuǎn)彎與制動(dòng)產(chǎn)生的滑溜提供足夠抗力。集料的特性如構(gòu)造、形狀、尺寸與抗磨光性能都是抗滑的主要因素?？⒐ぢ访娴谋砻鏄?gòu)造深度是高速行車時(shí)抗滑性的主要標(biāo)志。因此，混合料不應(yīng)含過多的瀝

23、青結(jié)合料，這將會(huì)引起路面泛油并產(chǎn)生光滑表面，從而喪失抗滑性。7、施工和易性 混合料必須能用合理的工作量進(jìn)行攤鋪與壓實(shí)現(xiàn)今在室內(nèi)混合料設(shè)計(jì)階段，尚無試驗(yàn)方法能對(duì)施工和易性進(jìn)行定。但是對(duì)混合料設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整可以迅速克服施工和易性問題。7.1馬歇爾設(shè)計(jì)方法存在的問題 我國(guó)熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)采用以馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，并對(duì)設(shè)計(jì)的瀝青混合料進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)作為水穩(wěn)定性檢驗(yàn)及車轍試驗(yàn)作為抗車轍能力檢驗(yàn)。對(duì)于瀝青棍合料設(shè)計(jì)，馬歇爾設(shè)計(jì)方法與國(guó)際上較先進(jìn)的混合料設(shè)計(jì)方法比較，存在著概念上和程序上的不足和缺陷。 關(guān)于最佳級(jí)配的確定 事實(shí)上，我國(guó)在進(jìn)行瀝青混合料馬歇爾設(shè)計(jì)時(shí)，沒有一個(gè)選擇級(jí)配的概念。當(dāng)進(jìn)行

24、配合比設(shè)計(jì)時(shí)，千方百計(jì)的調(diào)整級(jí)配計(jì)算，使合成級(jí)配盡可能符合規(guī)范規(guī)定的中值。如果將各級(jí)混合料的級(jí)配中值點(diǎn)在0.45次方級(jí)配圖上，可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)級(jí)配的中值接近最大密度線。事實(shí)上，隨著交通量的增長(zhǎng)，軸重的輪胎氣壓的增加，接近最大密度線的混合料使用性能不一定是最好的。也就是說，用級(jí)配中值設(shè)計(jì)的混合料不一定是最佳的混合料。 關(guān)于體積計(jì)算體系 我國(guó)瀝青混合料體積計(jì)算體系中，計(jì)算壓實(shí)混合料的空隙方法用的水重法，測(cè)量的是壓實(shí)混合料的視密度，而美國(guó)Superpave設(shè)計(jì)方法采用的是飽和面干毛體積密度，因此，用我國(guó)馬歇爾方法計(jì)算出來的空隙偏小。另外，馬歇爾方法最佳瀝青用量計(jì)算中沒有考慮骨料孔隙吸收瀝青，也即沒有一

25、個(gè)有效瀝青的概念，這就有可能導(dǎo)致瀝青用量偏少，引起粘接力不足和耐久性差的后果。 瀝青老化對(duì)于相對(duì)密度和空隙的影響。 混合料設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能模擬實(shí)際情況，包括瀝青老化。實(shí)際生產(chǎn)中，從混合料拌制到攤鋪壓實(shí)完成，一般需要2 4h時(shí)間。因此，實(shí)驗(yàn)室在體積分析時(shí)也應(yīng)有一個(gè)老化程序，因此得出來的體積參數(shù)與實(shí)際相差較大。美國(guó)曾對(duì)不同老化時(shí)間和不同吸水率的集料作過對(duì)比試驗(yàn)， 見表6。 從表6可以看出，即便是吸水率小于2的集料，老化2h后吸收瀝青的數(shù)量可達(dá)到0.5 1.0，因此，不管集料吸水率是否小于2，都應(yīng)當(dāng)考慮集料孔隙吸收瀝青的數(shù)量。7.2瀝青混合料體積參數(shù)分析 7.2.1混合料體積參數(shù)定義 礦質(zhì)集料表面是多空

26、隙的，并能不同程度地吸收水分和瀝青，而且水分和瀝青的吸收率隨每一種集料的不同而異。因此，對(duì)集料的三種不同比值，即毛體積相對(duì)密度、視相對(duì)密度和有效相對(duì)密度的測(cè)試方法分別作了考慮。 (1) 毛體積相對(duì)密度單位體積的可滲透材料（在正常情況下材料體積包括可滲透空隙與不可滲透空隙）在規(guī)定溫度在空氣中的質(zhì)量，對(duì)相同體積同一密度的無氣蒸餾水在規(guī)定溫度在空氣中質(zhì)量的比值，見圖1所示。 (2) 視相對(duì)密度單位體積的不可滲透材料在規(guī)定溫度在空氣中的質(zhì)量對(duì)相同體積同一密度的無氣蒸餾水在規(guī)定溫度在空氣中的質(zhì)量的比值，見圖1所示。 (3)有效相對(duì)密度單位體積的可滲透材料(材料體積除去被瀝青滲透的空隙)在規(guī)定溫度在空氣中

27、的質(zhì)量對(duì)相同體積同一密度的無氣蒸餾水在規(guī)定溫度在空氣中的質(zhì)量的比值，見圖1所示。 集料間隙率VMA、有效瀝青含量空隙率及瀝青填隙率VFA的定義為： （1）礦質(zhì)集料間隙率VMA壓實(shí)鋪路混合料集料顆粒間的空隙體積率，包括空隙率與有效(未被集料吸收)瀝青體積率，見圖2所示。 (2)有效瀝青含量鋪路混合料瀝青總含量減去被集料顆粒吸收的部分瀝青。 (3)空隙率在壓實(shí)鋪路混合料中被(瀝青)涂覆集料顆 粒間的空氣小穴總體積，表示為壓實(shí)鋪路混合料的毛體積百分率，見圖2所示。 (4)瀝青填隙率VFA被有效瀝青填充的集料顆粒間空隙體積百分率，表示為(VMA)對(duì)VMA的比值，見圖2所示。 Vma=集料中空隙體積 V

28、mb=壓實(shí)混合料毛體積 Vmm=鋪路混合料中無空隙體積 Vfa=瀝青填充空隙體積 Va =空隙體積 Vb=瀝青體積 Vba=被吸收瀝青體積 Vsb=礦質(zhì)集料體積（按毛體積相對(duì)密度） Vse=礦質(zhì)集料體積（按有效相對(duì)密度） 圖2 HMA壓實(shí)時(shí)間成分圖解 7.2.2 馬歇爾試驗(yàn)方法的程序改進(jìn) 為了進(jìn)一步提高瀝青混合料設(shè)計(jì)質(zhì)量，在我國(guó)現(xiàn)行馬歇爾設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，結(jié)合美國(guó)Superpave設(shè)計(jì)思想，引進(jìn)集料有效比重概念及混合料短期老化的方法，對(duì)馬歇爾設(shè)計(jì)方法最佳集料級(jí)配選擇從程序上和計(jì)算方法上進(jìn)行改進(jìn)和補(bǔ)充。式中： p1，p2 ，pn 各種集料組分的質(zhì)量百分率 p1 + p2 +，+ pn =1000 G1

29、，G2 ， Gn 各種集料組分的視比重（毛體 積比重） （a）選擇混合料初始瀝青含量初試瀝青含量L應(yīng)接近最佳瀝青含量。用下式計(jì)算： pbt=1.18+0.982(VMA-Va)Gsb (2-2) 式中： pbi 初始瀝青含量，按混合料質(zhì)量百分率計(jì)，%； VMA：壓實(shí)混合料集料間隙率，先可用規(guī)定的最小值 +05估算，在按試驗(yàn)結(jié)果校正。其最小值可參考表7集料標(biāo)稱最大尺寸（mm）26.519.016.013.29.5VMA最大值12.013.013.514.015.0 Va：壓實(shí)混合料空隙率，可取設(shè)計(jì)空隙率4； Gsb：混合料集料組合毛體積重。 (b)將拌和好的試樣放入烘箱在擬訂的壓實(shí)溫度平均值保持

30、2小時(shí)進(jìn)行短期老化，然后進(jìn)行制件 。7.2.3試件被壓實(shí)冷卻后，將其脫模，測(cè)定試件毛體積比重Mmb 。 并用下列公式計(jì)算壓實(shí)混合料的空隙率 Va 、VMA 和VFA。 Va=100（1 GmbGmm） VMA=100 (Gmb ps)Gsb (2-3) VFA=100 (VMA Va)VMA 式中：ps ：混和料集料百分率 Gsb：組合集料毛體積比重 Gmb：壓實(shí)試件毛體積比重 Gmm：混和料理論最大比重 還要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算組合集料的有效比重Gse： Gse=Ps (100 Gmm Pb Gb) (2-4) 式中：Gmm：混和料理論最大比重 Pb：混和料中集料百分率，Ps=100 Pb Gb

31、：瀝青結(jié)合料比重 根據(jù)確定的Gse 計(jì)算集料吸收瀝青百分率Pba （) Pba=(Gse Gsb) PsPb(GseGsb) (2-5) 并獲得有效瀝青含量 Pbe與粉油比DP：Pbe = PbPba ，粉膠比DP=P0.075/Pbe 7.2.4試驗(yàn)結(jié)果分析 對(duì)三種試驗(yàn)級(jí)配混和料進(jìn)行評(píng)價(jià)：其中VMA、VFA、粉膠比、馬歇爾穩(wěn)定度與流值均符合設(shè)計(jì)要求，空隙率又接近4 設(shè)計(jì)值的一種級(jí)配，被確定為最佳級(jí)配或設(shè)計(jì)級(jí)配。 7.3瀝青混和料設(shè)計(jì)指標(biāo)的修訂和補(bǔ)充 按照有關(guān)規(guī)范要求，并結(jié)合工程實(shí)踐成果，對(duì)瀝青混和料的體積參數(shù)和技術(shù)要求指標(biāo)見表8。 密級(jí)配瀝青混合料設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) 表8技術(shù)指標(biāo)技術(shù)要求擊實(shí)次數(shù)（

32、次）雙面各75次空隙率VV(%)4.00.5礦料間隙率VMA（%）14.0瀝青飽和度VFA（%）6575粉膠比DP0.81.6馬歇爾穩(wěn)定度（KN）8.0流值（0.1mm）2050殘留穩(wěn)定度（%）80%凍融劈裂強(qiáng)度比TSR(%)80%60動(dòng)穩(wěn)定度DS（次/mm）800、 瀝青混合料設(shè)計(jì)生產(chǎn)調(diào)整程序、工程設(shè)計(jì)級(jí)配確定方法與調(diào)整原則 瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F402004）在瀝青混合料礦料級(jí)配選擇與調(diào)整方面，根據(jù)“瀝青混合料礦料級(jí)配和配合比設(shè)計(jì)方法的修訂”課題研究成果，借鑒美國(guó)和日本等國(guó)的方法，提出了工程設(shè)計(jì)級(jí)配的概念，對(duì)最常用的密級(jí)配瀝青混合料分為粗型和細(xì)型，它與原規(guī)范根據(jù)空隙率分為型和型的

33、性質(zhì)不同，粗型和細(xì)型都屬于密級(jí)配，空隙率都在3%6%之間，之所以這樣分成兩種型號(hào)，主要是供不同的氣候和交通條件選擇級(jí)配范圍時(shí)作參考，并要求設(shè)計(jì)單位和工程建設(shè)單位針對(duì)所建設(shè)工程的氣候條件、交通條件、公路等級(jí)以及所處層位確定和調(diào)整工程設(shè)計(jì)級(jí)配。相比原規(guī)范直接為工程確定一個(gè)級(jí)配范圍，配合比設(shè)計(jì)盡可能接近中值有了很大改進(jìn)?，F(xiàn)行規(guī)范給出了幾種類型瀝青混凝土與瀝青碎石混合料礦料級(jí)配，列于表9 與表10 密級(jí)配瀝青混凝土混合料礦料級(jí)配范圍 表9 密級(jí)配瀝青碎石混合料礦料級(jí)配范圍 表10 由上述兩表可以看出，規(guī)范規(guī)定級(jí)配范圍較寬，這樣同一級(jí)配的上限與下限所拌混合料會(huì)有較大的差別。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需要將目標(biāo)級(jí)配線靠上一點(diǎn)，使混合料總的偏細(xì)一些，即成所謂的細(xì)型密級(jí)配（AC-F）；或靠下一點(diǎn)，使混合料總的偏粗一些，即成所謂粗型密級(jí)配（AC-C）。在這種情況下，給施工單位的生產(chǎn)級(jí)配范圍需作必要的調(diào)整，而不能完全就將規(guī)范原來的級(jí)配給施工單位。在級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)，尤其要注意控制幾個(gè)關(guān)鍵篩孔的通過率，即4.75mm和2.36mm兩個(gè)篩孔。規(guī)范給出了粗型和細(xì)型密級(jí)配瀝青混凝土的關(guān)鍵性篩孔通過率。見表11 粗型和細(xì)型密級(jí)配瀝青混凝土的關(guān)鍵性篩孔通過率 表11 瀝青混合料的設(shè)計(jì)級(jí)配應(yīng)處于規(guī)范規(guī)定的級(jí)配范圍內(nèi)，根據(jù)公路等級(jí)、工程性質(zhì)、氣候條件、交通條件、材料品種，通過對(duì)條件大體相當(dāng)?shù)墓?/p>