简论沥青混凝土路面施工中材料控制

刘羚丽

（太原市公路管理处，山西 太原 030001）

0 引言

随着社会的进步与发展，公路与城镇道路标准的不断提升，沥青路面主要采用沥青混凝土路面，在很大程度上无论是对道路的寿命还是交通安全均提高了很大一步，道路的各项指标进一步合理且能够适应和满足各类环境要求。自山西省修建第一条高速公路——太旧高速公路开始至今，高等级公路和市政道路的沥青路面几乎全部采用的是沥青混凝土路面，避免了“黑碎”路面那种易老化、刚性强、拌和时间长、预热慢、浪费大、路面病害多、密水性差的弱点。现在沥青混凝土路面的普遍采用，很大程度上对各类客观不利影响起到了一定缓解作用。根据当前交通的要求，沥青混凝土路面必须具有足够的稳定性、强度、平整性、抗滑性，而且对施工带来的噪声、施工工艺安排等也提出了很高的标准。公路建筑材料是道路技术发展重要基础，据统计，公路工程材料费用约占工程总造价的50%左右，而原材料的质量是保证路面质量的重要因素。

1 沥青混凝土混合料中材料的质量控制

路面结构层质量控制的基础是材料质量的控制，从选料开始不仅要求材料规格相对均匀，而且要加大试验力度，用科学数据指导生产。沥青混合料所用原材料均应符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）的要求。

1.1 粗集料

粗集料是组成沥青混合料的骨架料，是沥青混凝土组成的主要成分。在选用时要采用干燥、洁净、表面粗糙而且符合级配类型规定的，并且对强度、外形、与沥青黏附性和抗磨耗性有严格要求的，而且要选择中性或碱性石料。碱性石料与沥青的黏附性比中性或酸性石料强，但其强度不高，多应用在下面层（或中间层），如石灰岩等。而且这种石料饱水抗压强度小于100 MPa,密水性较高；中性石料与沥青的黏附性较碱性而言较差，但它的强度和抗磨耗性能比碱性石料要强得多，也就是说它的强度高、磨损少，多被选用于上面层，而上面层石料饱水抗压强度要大于120 MPa,密水性也能达到标准要求（通过试验确定），如玄武岩、闪长岩等。

生产石料要选择好的山体，并对石料强度、磨耗性、酸碱性等通过试验确定合格，孔隙率大于1%的石料严禁使用。为了保证级配的均匀性，避免新的级配石料给工程项目造成损失，根据当前的规范与标准要求，等级公路沥青混凝土路面结构一般设计为AC-16，AC-20,AC-25，市政道路一般设计为AC-10，AC-13五种沥青混凝土路面结构。因此，所对应的石料分别为 0～3 mm、3～6 mm、6～11 mm、11～19 mm、11～26.5 mm 6个档，要用哪一档的石料就要用哪一档筛子。筛子选用方孔筛，筛孔要比所用碎石的规格最大粒径大2～3 mm,保证所生产碎石能符合规范要求和实际使用。自行加工的一般无法保证施工需求量一致，要对多余部分处理和对不足部分进行补充，在选择料源中注意以下几点。

a）选择碎石时，尽可能选择同一石场、同一设备生产；不同石场的同种石料必须分别堆放。

b）石料级配均匀稳定，关键筛孔的通过要求必须保证规定要求的中值。如5～10 mm，4.75 mm档；3～6mm，2.36 mm 档；0～3 mm，0.075 mm档必须控制在中值。

c)严格控制粗集料强度（压碎值）、风化颗粒的含量及水锈面含量和针片状含量。

d)建议粗集料进场后采用苫盖措施。

表1 太原市几组粗集料试验数据表

1.2 细集料

沥青混凝土细集料包括天然砂、机制砂、石屑等，要求干净、无风化、无杂质。高速公路对细集料的要求是必须有适当级配的机制砂，选择优质石灰岩等碱性石材研制而成。在筛分时注意0.6 mm以下通过率少，会增加矿粉用量。细集料存放时必须用苫布覆盖，底部密封，因为细集料吸水性很强，雨天对混合料的拌和影响很大，底部靠近地面15 cm范围内因吸收水后会直接影响成品混合料质量并导致因防护措施不到位而无形增加工程成本的现象。突出表现在因细集料含水量不均匀而使混合料老化或温度不足出现的质量问题，特别是国产4000型立拌机上表现比较明显。在此，如使用该设备应注意以下几点。

a）细集料的砂含量规范要求不小于60%，进场中要求控制70%以上。

b）备料过程中，特别是在偏远山区，机械堆放应注意防止因刮风改变级配及造成材料损失。

c）细集料的含水量每一盘掌握准确。

表2 太原市几组细集料试验数据表

1.3 填料

填料一般采用强基性石灰岩制作的矿粉（必要时可用P.O水泥替代），矿粉必须是干燥洁净的，且渗水系数符合要求，并能自由地从矿粉仓流出。如果业主有要求需添加抗剥落剂的，要按照试验结果确定添加数量，或将要求与厂商商议直接添加，但供应的产品添加后质量和有效氧化钙含量必须经试验确定。目前大部分项目上用的矿粉是螺旋输送器送至拌和锅中，如矿粉中含水量偏大结块可能导致输送器堵塞甚至电机烧坏；也会造成完工后，路面上出现由于矿粉团产生的油斑。拌和机的粉尘可作为矿粉的一部分回收使用。但每盘用量不得超过填料总量的25%，掺有粉尘填料的塑性指数不得大于4%。粉煤灰作为填料使用时，用量不得超过填料总量的5%，粉煤灰的烧失量应小于12%，与矿粉混合后的塑性指数应小于4%。混合矿粉必须注意细度和钙镁的含量，在使用时应注意。

a）应尽可能地使用掺配消石灰的矿粉，因为能防止沥青路面早期水毁损害现象。

b）在添加矿粉前用钢丝网过滤。

c）SMA沥青玛蹄脂碎石混合料矿粉用量为10%左右，施工时尽可能用好的方法使其足量添加。

d）袋装矿粉由专人拆袋，预防因拆袋不当将袋子细丝进入而阻裹螺旋输送器。

表3 太原市几组矿粉试验数据表

综上所述，在对集料进行筛分时，无论是哪一结构类型的沥青混凝土，经忻阜高速等公路和太原市小店区等市政道路施工结果表明，关键筛孔的控制效果如表4。

表4 关键筛孔表

1.4 沥青

沥青分A、B、C三级，沥青到货时应附有炼油厂的沥青质量检验单，其标准符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中附录A沥青路面使用性能气候分区的规定。

沥青路面采用的沥青标号，宜按照公路等级、气候条件、交通条件、路面类型及在结构层中的层次及受力特点、施工方法等，结合当地的使用经验、经技术论证后确定。

在采备石油沥青时，首先将旧的石油沥青储备罐彻底清空，每批货经检验是同等级、同标号时再卸货，严格控制不同标号沥青混合，否则会出现很大的质量问题。

2 沥青混合土配合比控制

2.1 设计

配合比的设计目的是要确定和严格控制沥青混合料中各项原材料的品种及掺配比例、矿料级配、最佳沥青用量（或油石比）。沥青混合料的配合比设计与检验按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG D40—2004）进行，配合比设计分为3个阶段，即：目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证。热拌沥青混合料配合比设计采用马歇尔稳定度法。在生产中，做好生产配合比设计，保证目标配合比在拌和中得以实现是关键。

表5 太原市几组道路石油沥青试验数据表

不同的级配沥青混合料的空隙率大小不同，黏结力和内摩阻力比例分配不同，混合料各项性能表现不同。例如空隙率小的沥青混合料低温抗裂性、抗老化性、抗疲劳性、水稳定性较好，但高温稳定性较差。显然性能之间可能彼此矛盾，相互制约，所以选择级配时，要使得各项路用材料性能互相兼顾，达到最优。在各项指标能达到技术标准的前提下，选择低成本的最佳配合比。

沥青用量的控制是关键，沥青用量的多少决定着包裹矿料的沥青膜的厚度。沥青用量太少，不足以包裹矿料，或虽完全包裹矿料，但沥青膜很薄，特别薄的沥青膜容易老化、变脆，而且沥青混合料黏结力较小。沥青用量太大，沥青把矿料相互挤开，则沥青混合料内摩阻力较小。因此，一般采用相应于沥青混合料最佳疲劳寿命的沥青含量。

在试拌前，对沥青拌和设备的计量系统、测温系统、沥青喷洒量等功能部位进行校核，先行调试各冷料仓，再对拌和设备二次筛分后进入各热料仓的材料取样筛分，重新合成材料配比以达到较优曲线，以此确定各热料仓的材料比例。拌和应将集料充分烘干，沥青应采用导热油加热，沥青结合料的加热温度不得超过175℃，改性沥青结合料的加热温度不得超过185℃。

2.2 市政道路过程中（比如太原市小店区农村公路全覆盖工程项目）客观存在的特点

a）前期准备工作时间短，施工进度非常紧。

b）施工场地非常局限，动迁工作量很大。

c）原材料用量高达工程造价的50%以上，施工场地分布集中，多数材料需要二次搬迁。

d）合格标准的地采材料周边紧缺，并在施工过程中，往往出现片面追求施工进度，只求施工方效益，给质量控制和安全保障加大了难度。

表6 太原市几组沥青混合料试验数据表

3 结束语

总之，沥青混凝土路面的推广大大提高了公路的使用性能、行车效果、整体质量以及公路使用寿命。而工程所用材料数量大、品种多、规格复杂，是施工管理的难点。所以，我们只有在沥青混凝土路面施工过程中严格管理涉及材料的各个环节，细化工序管理，把好材料关，控制材料质量，降低工程施工成本，这样才能在工程完工后减少路面病害，提高经济效益，降低公路后期养护成本。