簡論瀝青混凝土路面施工中材料控制

劉羚麗

（太原市公路管理處，山西 太原 030001）

0 引言

隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，公路與城鎮(zhèn)道路標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，瀝青路面主要采用瀝青混凝土路面，在很大程度上無論是對道路的壽命還是交通安全均提高了很大一步，道路的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)一步合理且能夠適應(yīng)和滿足各類環(huán)境要求。自山西省修建第一條高速公路——太舊高速公路開始至今，高等級公路和市政道路的瀝青路面幾乎全部采用的是瀝青混凝土路面，避免了“黑碎”路面那種易老化、剛性強(qiáng)、拌和時(shí)間長、預(yù)熱慢、浪費(fèi)大、路面病害多、密水性差的弱點(diǎn)?，F(xiàn)在瀝青混凝土路面的普遍采用，很大程度上對各類客觀不利影響起到了一定緩解作用。根據(jù)當(dāng)前交通的要求，瀝青混凝土路面必須具有足夠的穩(wěn)定性、強(qiáng)度、平整性、抗滑性，而且對施工帶來的噪聲、施工工藝安排等也提出了很高的標(biāo)準(zhǔn)。公路建筑材料是道路技術(shù)發(fā)展重要基礎(chǔ)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，公路工程材料費(fèi)用約占工程總造價(jià)的50%左右，而原材料的質(zhì)量是保證路面質(zhì)量的重要因素。

1 瀝青混凝土混合料中材料的質(zhì)量控制

路面結(jié)構(gòu)層質(zhì)量控制的基礎(chǔ)是材料質(zhì)量的控制，從選料開始不僅要求材料規(guī)格相對均勻，而且要加大試驗(yàn)力度，用科學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)。瀝青混合料所用原材料均應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求。

1.1 粗集料

粗集料是組成瀝青混合料的骨架料，是瀝青混凝土組成的主要成分。在選用時(shí)要采用干燥、潔凈、表面粗糙而且符合級配類型規(guī)定的，并且對強(qiáng)度、外形、與瀝青黏附性和抗磨耗性有嚴(yán)格要求的，而且要選擇中性或堿性石料。堿性石料與瀝青的黏附性比中性或酸性石料強(qiáng)，但其強(qiáng)度不高，多應(yīng)用在下面層（或中間層），如石灰?guī)r等。而且這種石料飽水抗壓強(qiáng)度小于100 MPa,密水性較高；中性石料與瀝青的黏附性較堿性而言較差，但它的強(qiáng)度和抗磨耗性能比堿性石料要強(qiáng)得多，也就是說它的強(qiáng)度高、磨損少，多被選用于上面層，而上面層石料飽水抗壓強(qiáng)度要大于120 MPa,密水性也能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求（通過試驗(yàn)確定），如玄武巖、閃長巖等。

生產(chǎn)石料要選擇好的山體，并對石料強(qiáng)度、磨耗性、酸堿性等通過試驗(yàn)確定合格，孔隙率大于1%的石料嚴(yán)禁使用。為了保證級配的均勻性，避免新的級配石料給工程項(xiàng)目造成損失，根據(jù)當(dāng)前的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)要求，等級公路瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)一般設(shè)計(jì)為AC-16，AC-20,AC-25，市政道路一般設(shè)計(jì)為AC-10，AC-13五種瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。因此，所對應(yīng)的石料分別為 0～3 mm、3～6 mm、6～11 mm、11～19 mm、11～26.5 mm 6個檔，要用哪一檔的石料就要用哪一檔篩子。篩子選用方孔篩，篩孔要比所用碎石的規(guī)格最大粒徑大2～3 mm,保證所生產(chǎn)碎石能符合規(guī)范要求和實(shí)際使用。自行加工的一般無法保證施工需求量一致，要對多余部分處理和對不足部分進(jìn)行補(bǔ)充，在選擇料源中注意以下幾點(diǎn)。

a）選擇碎石時(shí)，盡可能選擇同一石場、同一設(shè)備生產(chǎn)；不同石場的同種石料必須分別堆放。

b）石料級配均勻穩(wěn)定，關(guān)鍵篩孔的通過要求必須保證規(guī)定要求的中值。如5～10 mm，4.75 mm檔；3～6mm，2.36 mm 檔；0～3 mm，0.075 mm檔必須控制在中值。

c)嚴(yán)格控制粗集料強(qiáng)度（壓碎值）、風(fēng)化顆粒的含量及水銹面含量和針片狀含量。

d)建議粗集料進(jìn)場后采用苫蓋措施。

表1 太原市幾組粗集料試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

1.2 細(xì)集料

瀝青混凝土細(xì)集料包括天然砂、機(jī)制砂、石屑等，要求干凈、無風(fēng)化、無雜質(zhì)。高速公路對細(xì)集料的要求是必須有適當(dāng)級配的機(jī)制砂，選擇優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r等堿性石材研制而成。在篩分時(shí)注意0.6 mm以下通過率少，會增加礦粉用量。細(xì)集料存放時(shí)必須用苫布覆蓋，底部密封，因?yàn)榧?xì)集料吸水性很強(qiáng)，雨天對混合料的拌和影響很大，底部靠近地面15 cm范圍內(nèi)因吸收水后會直接影響成品混合料質(zhì)量并導(dǎo)致因防護(hù)措施不到位而無形增加工程成本的現(xiàn)象。突出表現(xiàn)在因細(xì)集料含水量不均勻而使混合料老化或溫度不足出現(xiàn)的質(zhì)量問題，特別是國產(chǎn)4000型立拌機(jī)上表現(xiàn)比較明顯。在此，如使用該設(shè)備應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

a）細(xì)集料的砂含量規(guī)范要求不小于60%，進(jìn)場中要求控制70%以上。

b）備料過程中，特別是在偏遠(yuǎn)山區(qū)，機(jī)械堆放應(yīng)注意防止因刮風(fēng)改變級配及造成材料損失。

c）細(xì)集料的含水量每一盤掌握準(zhǔn)確。

表2 太原市幾組細(xì)集料試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

1.3 填料

填料一般采用強(qiáng)基性石灰?guī)r制作的礦粉（必要時(shí)可用P.O水泥替代），礦粉必須是干燥潔凈的，且滲水系數(shù)符合要求，并能自由地從礦粉倉流出。如果業(yè)主有要求需添加抗剝落劑的，要按照試驗(yàn)結(jié)果確定添加數(shù)量，或?qū)⒁笈c廠商商議直接添加，但供應(yīng)的產(chǎn)品添加后質(zhì)量和有效氧化鈣含量必須經(jīng)試驗(yàn)確定。目前大部分項(xiàng)目上用的礦粉是螺旋輸送器送至拌和鍋中，如礦粉中含水量偏大結(jié)塊可能導(dǎo)致輸送器堵塞甚至電機(jī)燒壞；也會造成完工后，路面上出現(xiàn)由于礦粉團(tuán)產(chǎn)生的油斑。拌和機(jī)的粉塵可作為礦粉的一部分回收使用。但每盤用量不得超過填料總量的25%，摻有粉塵填料的塑性指數(shù)不得大于4%。粉煤灰作為填料使用時(shí)，用量不得超過填料總量的5%，粉煤灰的燒失量應(yīng)小于12%，與礦粉混合后的塑性指數(shù)應(yīng)小于4%?；旌系V粉必須注意細(xì)度和鈣鎂的含量，在使用時(shí)應(yīng)注意。

a）應(yīng)盡可能地使用摻配消石灰的礦粉，因?yàn)槟芊乐篂r青路面早期水毀損害現(xiàn)象。

b）在添加礦粉前用鋼絲網(wǎng)過濾。

c）SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料礦粉用量為10%左右，施工時(shí)盡可能用好的方法使其足量添加。

d）袋裝礦粉由專人拆袋，預(yù)防因拆袋不當(dāng)將袋子細(xì)絲進(jìn)入而阻裹螺旋輸送器。

表3 太原市幾組礦粉試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

綜上所述，在對集料進(jìn)行篩分時(shí)，無論是哪一結(jié)構(gòu)類型的瀝青混凝土，經(jīng)忻阜高速等公路和太原市小店區(qū)等市政道路施工結(jié)果表明，關(guān)鍵篩孔的控制效果如表4。

表4 關(guān)鍵篩孔表

1.4 瀝青

瀝青分A、B、C三級，瀝青到貨時(shí)應(yīng)附有煉油廠的瀝青質(zhì)量檢驗(yàn)單，其標(biāo)準(zhǔn)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中附錄A瀝青路面使用性能氣候分區(qū)的規(guī)定。

瀝青路面采用的瀝青標(biāo)號，宜按照公路等級、氣候條件、交通條件、路面類型及在結(jié)構(gòu)層中的層次及受力特點(diǎn)、施工方法等，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗(yàn)、經(jīng)技術(shù)論證后確定。

在采備石油瀝青時(shí)，首先將舊的石油瀝青儲備罐徹底清空，每批貨經(jīng)檢驗(yàn)是同等級、同標(biāo)號時(shí)再卸貨，嚴(yán)格控制不同標(biāo)號瀝青混合，否則會出現(xiàn)很大的質(zhì)量問題。

2 瀝青混合土配合比控制

2.1 設(shè)計(jì)

配合比的設(shè)計(jì)目的是要確定和嚴(yán)格控制瀝青混合料中各項(xiàng)原材料的品種及摻配比例、礦料級配、最佳瀝青用量（或油石比）。瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG D40—2004）進(jìn)行，配合比設(shè)計(jì)分為3個階段，即：目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證。熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾穩(wěn)定度法。在生產(chǎn)中，做好生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，保證目標(biāo)配合比在拌和中得以實(shí)現(xiàn)是關(guān)鍵。

表5 太原市幾組道路石油瀝青試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

不同的級配瀝青混合料的空隙率大小不同，黏結(jié)力和內(nèi)摩阻力比例分配不同，混合料各項(xiàng)性能表現(xiàn)不同。例如空隙率小的瀝青混合料低溫抗裂性、抗老化性、抗疲勞性、水穩(wěn)定性較好，但高溫穩(wěn)定性較差。顯然性能之間可能彼此矛盾，相互制約，所以選擇級配時(shí)，要使得各項(xiàng)路用材料性能互相兼顧，達(dá)到最優(yōu)。在各項(xiàng)指標(biāo)能達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，選擇低成本的最佳配合比。

瀝青用量的控制是關(guān)鍵，瀝青用量的多少決定著包裹礦料的瀝青膜的厚度。瀝青用量太少，不足以包裹礦料，或雖完全包裹礦料，但瀝青膜很薄，特別薄的瀝青膜容易老化、變脆，而且瀝青混合料黏結(jié)力較小。瀝青用量太大，瀝青把礦料相互擠開，則瀝青混合料內(nèi)摩阻力較小。因此，一般采用相應(yīng)于瀝青混合料最佳疲勞壽命的瀝青含量。

在試拌前，對瀝青拌和設(shè)備的計(jì)量系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、瀝青噴灑量等功能部位進(jìn)行校核，先行調(diào)試各冷料倉，再對拌和設(shè)備二次篩分后進(jìn)入各熱料倉的材料取樣篩分，重新合成材料配比以達(dá)到較優(yōu)曲線，以此確定各熱料倉的材料比例。拌和應(yīng)將集料充分烘干，瀝青應(yīng)采用導(dǎo)熱油加熱，瀝青結(jié)合料的加熱溫度不得超過175℃，改性瀝青結(jié)合料的加熱溫度不得超過185℃。

2.2 市政道路過程中（比如太原市小店區(qū)農(nóng)村公路全覆蓋工程項(xiàng)目）客觀存在的特點(diǎn)

a）前期準(zhǔn)備工作時(shí)間短，施工進(jìn)度非常緊。

b）施工場地非常局限，動遷工作量很大。

c）原材料用量高達(dá)工程造價(jià)的50%以上，施工場地分布集中，多數(shù)材料需要二次搬遷。

d）合格標(biāo)準(zhǔn)的地采材料周邊緊缺，并在施工過程中，往往出現(xiàn)片面追求施工進(jìn)度，只求施工方效益，給質(zhì)量控制和安全保障加大了難度。

表6 太原市幾組瀝青混合料試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

3 結(jié)束語

總之，瀝青混凝土路面的推廣大大提高了公路的使用性能、行車效果、整體質(zhì)量以及公路使用壽命。而工程所用材料數(shù)量大、品種多、規(guī)格復(fù)雜，是施工管理的難點(diǎn)。所以，我們只有在瀝青混凝土路面施工過程中嚴(yán)格管理涉及材料的各個環(huán)節(jié)，細(xì)化工序管理，把好材料關(guān)，控制材料質(zhì)量，降低工程施工成本，這樣才能在工程完工后減少路面病害，提高經(jīng)濟(jì)效益，降低公路后期養(yǎng)護(hù)成本。