三十年，FHWA的“拖车计划”成就了多少新技术啊！

文 | 本刊编译

20世纪80年代后期，美国联邦公路管理局（FHWA）启动了一个新的示范项目—— “沥青混合料现场管理”。这个代号为“DP 74”的项目的核心，是一个移动实验室（沥青测试拖车）。它可以在现场检测搅拌站生产的沥青混合料的全部体积特性。

虽然历史上沥青含量和集料级配被用于沥青混合料的质量控制和验收时，大多数混合料似乎在生产过程中符合规格，但是在应用于公路上之后却出现了诸如车辙等很多问题。“DP 74”项目推动了混合料体积特性作为质量控制和验收指标的应用。不只是检测沥青搅拌站生产的混合料的沥青含量和级配，移动实验室还展示了如何对用于质量控制的马歇尔试件进行现场击实。这种做法背后的逻辑是，如果生产的混合料具有与原始设计相同的级配和沥青含量，它的性能将与实验室设计的混合料一致。

移动实验室在工厂现场安置，然后在沥青混合料的生产期间采样。检测过程通常持续四周，前两周进行集料特性和结合料的初步测试，后两周用来抽样检测混合料。沥青含量、级配与击实马歇尔试件的特性都会被检测，然后与原始配合比设计对比。

在项目开始的头四年，沥青测试拖车就在大部分州的工地上留下了轮迹。每次实地考察结束后，都有一份报告留给各州公路部门和施工承包商，里面提供了有关配合比验证的数据。报告将生产配合比与最初的设计进行了比较，提出了如何在生产过程中调整级配、结合料含量和体积特性的建议。与此同时，基于统计数据的质量验收标准PWL（Percent Within Limits）也开始实施。

该示范项目的开启，使许多公路机构可以在现场进行配合比验证，采用体积特性控制沥青路面质量。如今，这两个概念已经成为业界的标准。最初的示范项目取得的成功，包括重新评估统计质量控制（Statistical Quality Control，即SQC）和采用PWL规范。

与“拖车计划”一起进行的，还有美国公路战略研究计划（SHRP）和Superpave体 系 的 开 发。1993年，SHRP的最终研究成果——Superpave沥青混合料配合比设计方法开始实施。由于与美国国家公路与运输协会（AASHTO）、运输研究委员会（TRB）密切合作， FHWA的“拖车计划”被认为非常适合协助这项任务。

为了配合Superpave体系的推广，FHWA对移动实验室做了相应的扩展，加入了新的集料测试程序和旋转压实仪。从此以后，穿州过府的拖车又多了一个任务——向公路部门和施工承包商介绍、推广Superpave体系。

移动实验室用施工现场的混合料做了Superpave与马歇尔设计方法的对比，让许多州首次了解了使用当地材料生产的Superpave沥青混合料的样子。关于Superpave设备与马歇尔设计方法相比的可变性的数据也被收集起来。最重要的是，在生产设施的真实条件下，移动实验室为各州公路部门和行业人员提供了培训——任何新程序或系统在实际应用中都需要做出调整，而移动实验室为评估现实环境中的新设备和测试程序提供了理想的情景。

Superpave体系中的沥青结合料部分也被囊括进来。用于检测沥青混合料的“拖车计划”开始包括沥青测试拖车（Mobile Asphalt Testing Trailer，简称MATT）和沥青结合料测试实验室（Asphalt Binder Testing Laboratory，简称ABTL）。

不过，这次流动的不再是实验室，而是技术人员——FHWA在其中一个较旧的移动实验室中安置了一整套沥青结合料设备，然后将它永久驻扎在加速加载设备（ALF）的现场。该实验室为各州运输部进行了大量测试，移动实验室则提供有关Superpave结合料规范的数据。公路机构送来样品，以便与自己的实验室测试结果进行比较。实验室的技术人员会访问各州运输部、提供培训并帮助它们建立实验室。

随着新设备制造商的加入，沥青结合料实验室开始对设备进行评估，确定其是否符合规格、能否提供可重复的结果。与Superpave配合比一样，为了使各州运输部用起来更加可靠，沥青结合料的规范也需要进行调整和改进。“拖车计划”为这些变化提供所需的大量数据。

移动实验室的沥青结合料组成部分为多应力蠕变恢复（MSCR）试验规范做了大量开发工作。多应力蠕变恢复是一个基本的流变试验，属于最初的SHRP研究和后续研究项目NCHRP 9-10的一部分。正是在拖车上所做的工作，让沥青结合料规范AASHTO M332的最后测试程序和验证得以完成。

沥青测试拖车和沥青结合料测试实验室为许多NCHRP项目提供了重要的支持，这些项目旨在帮助完善Superpave体系——包括检测结合料和沥青混合料设备的坚固性，收集Superpave沥青混合料质量控制程序的现场数据和培训成千上万的各州运输部职员和行业人员。

虽然Superpave设计体系的实施工作和持续推行统计质量控制的努力都在进行中，但是在原来的SHRP研究中，还有一块拼图尚未完成，那就是沥青混合料的性能测试。尽管SHRP的研究人员确实提出了进行沥青混合料性能测试的建议，无奈当时这项工作不但造价高昂，而且十分繁琐。于是，AASHTO通过NCHRP计划继续进行性能测试的开发工作，并且推出了简单性能测试仪（SPT）。FHWA移动实验室与NCHRP的承包商密切合作，对SPT进行了评估和坚固性测试。

购买的简易性能测试仪被安置在移动实验室中，跟随拖车来到行业展览会和实际的道路施工项目，展示其运作方式。走着走着，它的名字就由SPT改为沥青混合料性能测试仪（AMPT）。这是因为业内人士抱怨它的测试并没有那么简单，并且忽略了那些不是Superpave的混合料。经历了改名风波之后，沥青混合料性能测试仪听起来更加通用，并且与性能设计的概念更加直接相关。

时至今日，FHWA的“拖车计划”仍然在进行着。虽然统计质量控制、配合比验证、体积特性验收和Superpave都已经成为美国的标准，但是仍有许多工作要做。当前的主要问题之一是基于性能的配合比设计（Performance-Based Mix Design）和均衡配合比设计（Balanced Mix Design）。FHWA移动实验室一直在为集中于简化粘弹性连续体损伤模型（SVECD）的性能相关规范项目收集现场数据。这是一个由北卡罗来纳州立大学开发的用于材料表征的模型。使用AMPT和动态模量、直接拉伸轴向疲劳试验对混合料进行广泛的测试，以表征其特性。这些混合料特性被输入有限元程序，用于预测路用性能。

在过去的30年里，FHWA移动实验室几乎走遍了美国各州——有的州不止一次。成千上万的人通过它领略了沥青测试方法的创新。在那段岁月里，实验室内的活动也发生了很多变化——从最初的马歇尔配合比设计和统计规范到Superpave的实施，再到现在的基于性能的规范，这个“拖车计划”成了最新技术的演示和培训的宝贵资源。