高速公路路面原材料及性能試驗(yàn)研究

黎 明

（貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

在當(dāng)前高速公路工程建設(shè)中，主要采用瀝青混凝土路面，尤其是改性瀝青混凝土路面。在該類型的路面施工中，需要使用的原材料包括瀝青、集料與礦料，做好各類原材料的質(zhì)量與性能檢驗(yàn)是保證路面施工質(zhì)量的基礎(chǔ)，必須引起相關(guān)人員的高度重視。

1 工程概況

某高速公路路段起、迄樁號為K0+000—K12+000，總長為12km。該路段沿線范圍內(nèi)筑路材料相對豐富，且品質(zhì)良好，滿足路面施工要求。此外，沿線范圍內(nèi)存在多條公路與鐵路，交通狀況良好，可滿足路面施工原材料運(yùn)輸基本要求。原材料檢驗(yàn)是路面施工重要環(huán)節(jié)，直接決定整個工程的施工質(zhì)量。

2 原材料檢驗(yàn)

2.1 瀝青

該路段路面施工使用SBS 改性瀝青，其檢驗(yàn)項(xiàng)目包括針入度、延度、軟化點(diǎn)、針入度指數(shù)、閃點(diǎn)、溶解度、密度、儲存穩(wěn)定性及旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)。

該路段路面施工所用瀝青的以上各檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)測結(jié)果為：標(biāo)準(zhǔn)條件下針入度實(shí)測值為53.5（0.1mm），滿足規(guī)范提出的處在40 ～60（0.1mm）范圍內(nèi)的要求；標(biāo)準(zhǔn)條件下延度實(shí)測值在34cm 以上，滿足規(guī)范提出的不低于30cm 的要求；基于環(huán)球法的軟化點(diǎn)實(shí)測結(jié)果為64℃，滿足規(guī)范提出的不低于60℃的要求；針入度指數(shù)實(shí)測結(jié)果為0.2，滿足規(guī)范提出的大于0 的要求；閃點(diǎn)實(shí)測結(jié)果為大于260℃，滿足規(guī)范提出的大于230℃的要求；基于三氯乙烯的溶解度實(shí)測結(jié)果為99.22%，滿足規(guī)范提出的大于99%的要求；15℃溫度條件下的密度實(shí)測結(jié)果為1.029g/cm3；對于儲存穩(wěn)定性，實(shí)際上就是存儲48h 后軟化點(diǎn)和存儲前的差值，實(shí)測結(jié)果為1.5℃，滿足規(guī)范提出的不大于2.5℃的要求；對于標(biāo)準(zhǔn)條件下旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)，其項(xiàng)目包括質(zhì)量變化、殘留針入度比和殘留延度，其中，質(zhì)量變化實(shí)測結(jié)果為+0.2%，滿足規(guī)范提出的不超過±1.0%的要求，殘留針入度比實(shí)測結(jié)果為71%，滿足規(guī)范提出的大于65%的要求；殘留延度實(shí)測結(jié)果為大于17cm，滿足規(guī)范提出的不小于15cm 的要求[1]。

從以上各項(xiàng)實(shí)測結(jié)果可以看出，該路段路面施工所用瀝青的各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果都能達(dá)到規(guī)范要求。

2.2 粗集料

該路段路面施工所用粗集料以碎石為主，分為10 ～20mm、5 ～10mm 和3 ～5mm 三檔，其檢驗(yàn)項(xiàng)目包括表觀相對密度、毛體積相對密度、針片狀顆粒含量、粒徑在0.075mm以內(nèi)的顆粒含量與壓碎值（只對10 ～20mm 檔料而言）。

該路段路面施工所用各檔粗集料的以上各檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)測結(jié)果為：（1）粒徑在10 ～20mm 范圍內(nèi)的石料：表觀相對密度為2.724g/cm3，毛體積相對密度為2.673g/cm3，針片狀顆粒含量為8.3%，粒徑在0.075mm 以內(nèi)的顆粒含量為0.3%，壓碎值為16.9%；（2）粒徑在5 ～10mm 范圍內(nèi)的石料：表觀相對密度為2.734g/cm3，毛體積相對密度為2.677g/cm3，針片狀顆粒含量為10.2%，粒徑在0.075mm 以內(nèi)的顆粒含量為0.6%；（3）粒徑在3 ～5mm 范圍內(nèi)的石料：表觀相對密度為2.701g/cm3，毛體積相對密度為2.746g/cm3，針片狀顆粒含量為11.6%，粒徑在0.075mm 以內(nèi)的顆粒含量為0.8%[2]。

從以上各項(xiàng)實(shí)測結(jié)果可以看出，該路段路面施工所用各檔粗集料的各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果都能達(dá)到規(guī)范要求。

2.3 細(xì)集料

該路段路面施工所用細(xì)集料主要為石屑，其檢驗(yàn)項(xiàng)目包括表觀相對密度、毛體積相對密度和砂當(dāng)量。該路段路面施工所用細(xì)集料的以上各檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)測結(jié)果為：表觀相對密度與毛體積相對密度相同，均為2.702g/cm3，砂當(dāng)量實(shí)測結(jié)果為61.8%[3]。

從以上各項(xiàng)實(shí)測結(jié)果可以看出，該路段路面施工所用細(xì)集料各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果都能達(dá)到規(guī)范要求。

2.4 礦粉

該路段路面施工所用礦粉主要為石灰石礦粉，其檢驗(yàn)項(xiàng)目包括外觀、表觀相對密度、親水系數(shù)、加熱安定性、塑性指數(shù)和各篩孔尺寸的通過百分率，包括小于0.6mm 的篩孔、小于0.015mm 的篩孔和小于0.075mm 的篩孔。

該路段路面施工所用礦粉的以上各檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)測結(jié)果為：外觀實(shí)測結(jié)果為沒有團(tuán)粒結(jié)塊現(xiàn)象，滿足規(guī)范要求；表觀相對密度實(shí)測結(jié)果為2.801g/cm3，滿足規(guī)范提出的不小于2.500g/cm3的要求；親水系數(shù)實(shí)測結(jié)果為0.86，滿足規(guī)范提出的小于1.00的要求；加熱安定性實(shí)測結(jié)果為無變質(zhì)情況，滿足規(guī)范要求；塑性指數(shù)實(shí)測結(jié)果為3.3%，滿足規(guī)范提出的小于4%的要求；小于0.6mm 的篩孔的實(shí)際通過百分率為100%，滿足規(guī)范要求；小于0.015mm 的篩孔的實(shí)際通過百分率為97.7%，滿足規(guī)范提出的不超過90%～100%范圍的要求；小于0.075mm 的篩孔的實(shí)際通過百分率為79.2%，滿足規(guī)范提出的不超過75%～100%范圍的要求。

從以上各項(xiàng)實(shí)測結(jié)果可以看出，該路段路面施工所用礦粉各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果都能達(dá)到規(guī)范要求。

3 配合比設(shè)計(jì)

在檢驗(yàn)確認(rèn)各類原材料技術(shù)性能都能滿足規(guī)范要求后，還需要嚴(yán)格按照以下基本流程進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)：

（1）初步確定混合料的配合比范圍與其瀝青用量。設(shè)計(jì)級配范圍應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)文件，如果項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件沒有對設(shè)計(jì)級配范圍給出明確規(guī)定，則應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目所在地區(qū)的自然氣候、現(xiàn)狀交通、路段技術(shù)等級、路面種類確定適宜的級配范圍。在確定了設(shè)計(jì)級配范圍后，禁止隨意改動，將其作為整個配合比設(shè)計(jì)過程的重要依據(jù)。

（2）根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)要求進(jìn)行試件制備，然后對試件的體積指標(biāo)、穩(wěn)定度與流值進(jìn)行測定，由此得出瀝青最佳用量的初定值；在所有配合比設(shè)計(jì)階段均需做好馬歇爾試驗(yàn)，按照配合比設(shè)計(jì)成果拌制完成的混合料應(yīng)滿足規(guī)范提出的馬歇爾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）按照初步確定的配合比制備試件，然后對試件的水穩(wěn)定性及溫度穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，如果檢驗(yàn)結(jié)果未能達(dá)到要求，需對初步確定的配合比予以適當(dāng)調(diào)整，并重新進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，到合格為止。

（4）借助間歇式拌和機(jī)連續(xù)干拌一定次數(shù)后，對完成二次篩分、從不同熱料倉中放出的材料進(jìn)行取樣篩分，用于確定集料比例，為拌和過程控制提供參考。之后用尺寸得當(dāng)?shù)暮Y孔，對冷料倉比例進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，直到供料達(dá)到平衡。最后按照最佳瀝青用量及其±0.3%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，以明確生產(chǎn)配合比對應(yīng)的最佳瀝青用量。

（5）按照以上生產(chǎn)配合比進(jìn)行混合料拌制，并通過試驗(yàn)段施工驗(yàn)證該配合比能否達(dá)到要求。經(jīng)驗(yàn)證確認(rèn)合格后，將該配合比作為標(biāo)準(zhǔn)配合比，要求施工中嚴(yán)格執(zhí)行。

4 結(jié)語

綜上所述，在高速公路路面施工中需要用到瀝青、粗細(xì)集料與礦料等各類原材料，這些原材料的質(zhì)量與施工后路面質(zhì)量有直接關(guān)系，如果施工中使用了質(zhì)量或性能不符合要求的原材料，則必然在路面施工中或施工后有所反映，因此必須對路面施工原材料質(zhì)量及性能檢驗(yàn)引起足夠的重視，針對不同類型原材料，明確需檢驗(yàn)的項(xiàng)目和要求，再通過對比確定能否達(dá)到規(guī)范要求，同時認(rèn)真做好混合料配合比設(shè)計(jì)，以保證路面施工質(zhì)量。