淺析高速公路瀝青路面集料質(zhì)量控制

（長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，長沙 410114）

1.概述

隨著我國對高速公路瀝青路面的應(yīng)用研究不斷深入，廣大公路技術(shù)人員對高速公路建設(shè)的質(zhì)量過程控制越來越重視。而公路工程質(zhì)量會受到設(shè)計水平、施工單位施工手段及水平、施工環(huán)境的影響，也會受原材料的影響。在瀝青路面中，集料是瀝青混合料的重要組成部分，它自身的質(zhì)量以及與瀝青的粘結(jié)性能和相互作用是瀝青混合料具備優(yōu)良路用性能的根本保證[1]。由于我國在集料開采、加工、運(yùn)輸、管理與控制方面還存在很大不足，導(dǎo)致集料和瀝青混合料的波動性較大，高速公路質(zhì)量很難得到保證。因而，加強(qiáng)高速公路瀝青路面集料的管理與控制[2]，確保給瀝青混合料的生產(chǎn)提供穩(wěn)定的料源，以提高施工的一致性和均勻性，這一工作顯得非常重要。本文結(jié)合兩條高速公路瀝青路面施工，闡述了高速公路瀝青路面施工中集料質(zhì)量控制與管理方面存在的問題，提出了集料質(zhì)量控制的要點，以期提高瀝青路面的使用性能。

2.瀝青路面集料質(zhì)量控制要點

2.1 保證集料質(zhì)量的重要性

瀝青路面所用的集料通常包括粗集料、細(xì)集料、填料等，它們是瀝青混合料強(qiáng)度的主要來源，可以說，集料的性能直接關(guān)乎瀝青路面的質(zhì)量[3]。高速公路瀝青面層對集料的質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，既要求集料有較好的加工特性，如集料良好的級配、顆粒組成、潔凈度，具有多個破碎面的立方體性狀[4]等；另一方面，也要求集料具有較好的材質(zhì)特性，如較好的力學(xué)、物理性能，穩(wěn)定性較好等。

但實際情況是，目前國內(nèi)對料場開采及加工的質(zhì)量管理、集料原材的穩(wěn)定性控制方面還有待進(jìn)一步加強(qiáng)，實際操作過程中與料源的規(guī)范化管理與控制還存在一定差距。高速公路瀝青路面使用的集料波動性較大，從試驗數(shù)據(jù)分析表明集料的波動性主要體現(xiàn)在級配規(guī)格；細(xì)集料的砂當(dāng)量、0.075mm 通過率；粗集料的針片狀顆粒含量、0.075mm 通過率等方面。

2.2 影響集料質(zhì)量的主要因素和控制措施

2.2.1 石料開采前的潔凈質(zhì)量控制路面石料生產(chǎn)前，首先應(yīng)去除山口表層土、風(fēng)化巖層或不合格的巖層，確保開采的塊石不混雜泥土、風(fēng)化巖石或不合格巖石，嚴(yán)格控制開采巖礦的均勻穩(wěn)定性。

2.2.2 級配的影響

集料級配是反應(yīng)集料質(zhì)量的一項重要技術(shù)指標(biāo)。集料級配的波動會導(dǎo)致瀝青混合料性能的變化，從而影響瀝青路面的路用性能[5]。找出集料加工生產(chǎn)過程中級配產(chǎn)生波動性的原因及規(guī)律，可以針對性的提出減小集料級配波動性的措施。

結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，總結(jié)出以下影響級配波動性的因素：

（1）料場破碎機(jī)篩孔的設(shè)置會對集料級配的變異性產(chǎn)生顯著影響

（2）破碎機(jī)產(chǎn)量的不穩(wěn)定和原石供給量的變化

（3）料場加工原材的變化

（4）篩分系統(tǒng)和破碎設(shè)備的狀態(tài)

（5）取樣方法的不同和級配波動范圍的失控。在材料抽檢時，應(yīng)盡量在皮帶出料口取樣。

2.2.3 細(xì)集料的加工方式

常見的細(xì)集料加工方式有四種：

①常規(guī)工藝生產(chǎn)的石屑

②石屑水洗摻配，即將常規(guī)方式生產(chǎn)的石屑一部分水洗，一部分不水洗，兩部分按照比例摻配，這種方法其優(yōu)勢是，兩種石屑摻配較容易控制0.075mm通過率，但弊端是水洗工作量大、容易造成污染。

③石屑篩分摻配式生產(chǎn)：細(xì)集料的震動篩篩網(wǎng)多配置一些篩網(wǎng)，如1.2mm、0.8mm；然后按照摻配比例，把0.8mm 以下粉塵與0.8mm 以上集料混合，達(dá)到設(shè)計級配控制效果。

④采用專用機(jī)制砂機(jī)生產(chǎn)的機(jī)制砂。

對于交通量大、重載或長大縱坡路段，目前高速公路瀝青混合料中越來越重視將0-3mm（機(jī)制砂）和3-5mm 集料組合使用。

2.2.4 集料針片狀顆粒含量指標(biāo)的控制

集料的形狀對瀝青混合料穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成影響顯著，集料的形狀應(yīng)該是越接近立方體越好，而細(xì)長扁平的針片狀顆粒在施工過程中很容易被碾壓粉碎或折斷，施工性能極差；形成的折斷面很多不能被瀝青膜裹覆，后期在混合料內(nèi)部形成許多微裂紋，容易導(dǎo)致瀝青路面在受力作用時產(chǎn)生應(yīng)力集中使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。影響集料針片狀顆粒含量的主要因素有：

（1）破碎機(jī)的類型

不同的破碎機(jī)破碎石塊，產(chǎn)生的針片狀顆粒的數(shù)量是不一樣的，即使是同一種破碎機(jī)由于破碎頻率等的影響，針片狀顆粒的數(shù)量也有差異。

(2)原材的石質(zhì)

集料針片狀顆粒的數(shù)量與所加工塊石的巖性特征密切相關(guān)，一般來說越堅硬的石材越容易產(chǎn)生針片狀顆粒。

2.2.5 集料的處理、堆放與儲存管理為了使集料堆放在堅硬、清潔的場地上，儲料倉的地面必須采用混凝土硬化，為了保證儲料區(qū)排水暢通，對于瀝青拌和樓混合料運(yùn)輸通道均應(yīng)進(jìn)行硬化處理，避免雨天場地泥濘、泥土帶入集料中。在集料的儲存和使用過程中，還要注意以下幾個方面：

①集料堆放要盡量較少離析；

②各儲料倉應(yīng)該插上醒目標(biāo)志牌，搭篷保護(hù)，防止集料遭雨淋和潮濕，特別是細(xì)集料受潮將導(dǎo)致熱料倉中的細(xì)集料偏少，特別是0.3mm 以下的細(xì)料偏少，瀝青混凝土顆粒組成的變異性變大，空隙率增大和瀝青含量相對偏小，成為開放交通后產(chǎn)生水損壞的主要原因。且各儲料倉之間應(yīng)設(shè)置足夠高度與厚度的隔離墻，防止不同規(guī)格集料間的混雜；

③對用于要求最高的表面層的集料，當(dāng)集料規(guī)格、級配差異變化較大時，宜選擇二次篩分的方式來保證冷料規(guī)格的一致性。

3.施工過程中集料質(zhì)量控制與管理存在的問題及探討

本文結(jié)合湖南及福建兩條高速公路，對瀝青路面施工過程中集料的質(zhì)量控制與管理方面存在的常見問題進(jìn)行闡述，并且針對性的提出一些建議措施。從料場原材料的開采加工，到集料的后期處理、運(yùn)輸、堆放與管理、使用，主要存在的問題如下：

（1）在料場，主要存在的問題是集料的潔凈質(zhì)量控制不到位。為減小集料中含泥量及粉塵含量提出如下措施：

①開采塊石之前必須清除泥土覆蓋層，并舍棄風(fēng)化巖石。

②控制喂料口的土石分離，喂料口的過濾網(wǎng)(口)必須保持暢通，長度不宜小于1.5m，開口不得小于5cm；且宜專人疏通。

③使用水洗法加工碎石時，必須增加水沖洗量、水壓和次數(shù)，使集料徹底潔凈。生產(chǎn)集料的破碎機(jī)必須配備除塵設(shè)備，并且在集料生產(chǎn)過程中，保證除塵設(shè)備處于工作狀態(tài)；防塵土飛揚(yáng)產(chǎn)生二次污染。

④加強(qiáng)料場排水設(shè)施建設(shè)，雨后雨水應(yīng)該能夠及時排除；要完善水洗污水排放系統(tǒng)，避免對集料的二次污染。

⑤集料場地要硬化，避免鏟車在裝料時，將軟層泥土鏟入集料料堆中。

（2）在拌和場，綜合湖南以及福建兩高速的情況，存在的主要問題是：料場也存在場地沒硬化的情況，排水不暢，雨后泥水污染集料，且運(yùn)輸機(jī)械的輪胎很容易將泥土帶入料堆中；各儲料倉及拌和樓料料斗缺少醒目標(biāo)志牌，這樣很容易導(dǎo)致鏟車操作手對料斗裝料時出現(xiàn)混裝的情況；各儲料倉之間設(shè)置的隔離墻高度不夠，導(dǎo)致儲料倉儲料較多時，不同規(guī)格集料間的混雜。

（3）此外，在拌和場，混合料生產(chǎn)施工過程，較容易出現(xiàn)的問題是不同料場集料的混用。以下圖1是福建某高速連續(xù)兩周內(nèi)馬歇爾試驗毛體積相對密度波動圖：

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從上圖1 可以看出，在兩周內(nèi)毛體積相對密度有明顯提高的趨勢，但在這兩周內(nèi)混合料取樣篩分結(jié)果一直處于正常波動范圍內(nèi)。究其原因，主要是混用了兩個不同料場的集料，其級配規(guī)格差異不大而密度相差較大，摻入密度較大的集料（準(zhǔn)備廢棄的集料）之后，使馬歇爾試件毛體積相對密度提高了。要防止出現(xiàn)這種類似情況的發(fā)生，一方面需要施工單位自覺，有高度的質(zhì)量意識，另一方面也需要有監(jiān)理方的有效監(jiān)督以及檢測方的及時抽檢，將問題止于苗頭。

（4）在瀝青路面施工過程中，各檔集料的波動性較大的情況很常見，尤其是石屑或機(jī)制砂的波動性最為明顯。以下表1是湖南某高速一段時間內(nèi)熱料倉機(jī)制砂（0-2.36mm）篩分結(jié)果匯總：

從上表1各篩孔篩分結(jié)果極差值可以看出，在將近一個月內(nèi)，熱料倉機(jī)制砂各篩孔通過率波動性極大，究其原因可能是機(jī)制砂的原材、加工工藝不穩(wěn)定，也可能是料場或者熱料篩孔更換、異常所導(dǎo)致。

在瀝青路面施工過程中，瀝青混合料級配與標(biāo)準(zhǔn)級配出現(xiàn)偏差也很常見，出現(xiàn)這種情況時，采用半值糾偏原則進(jìn)行調(diào)整的方法值得借鑒。所謂半值糾偏即是采用瀝青混合料級配同標(biāo)準(zhǔn)級配的差值的一半做為調(diào)整值，使瀝青混合料級配逐步接近標(biāo)準(zhǔn)級配曲線，以防止糾偏過度。

結(jié)語

集料是瀝青混合料的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)乎瀝青路面的使用性能。高速公路瀝青路面集料的質(zhì)量控制應(yīng)該從源頭抓起，料場要加強(qiáng)責(zé)任意識，施工單位也應(yīng)該源頭控制，指定專人負(fù)責(zé)原材料的把關(guān)，加強(qiáng)對料場的約束機(jī)制，不定期對集料質(zhì)量及履約情況進(jìn)行評價，防止發(fā)生出了問題再找原因的情況；原材料進(jìn)場，施工方、監(jiān)理方及檢測方也應(yīng)該及時進(jìn)行抽檢，并加強(qiáng)原材料的儲備管理；原材料的使用過程中，監(jiān)理單位也應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)管，避免施工過程中出現(xiàn)少用、亂用、混用的情況。只有把好以上原材料質(zhì)量控制的三關(guān)，才能為修出較高質(zhì)量的高速公路瀝青路面提供基本的前提保障。

[1]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防【M】.北京：人民交通出版設(shè)，2001.

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范【S】.

[3]張宜洛.瀝青路面施工工藝及質(zhì)量控制【M】.北京：人民交通出版設(shè)，2011.

[4]JTG E42-2005，公路工程集料試驗規(guī)程【S】.

[5]張肖寧.瀝青路面施工質(zhì)量控制與保證【M】.北京：人民交通出版設(shè)，2009.