公路规范中沥青路面技术参数浅析

2019-11-29江西省交通设计研究院有限责任公司肖林朵

中国勘察设计 2019年11期

■ 江西省交通设计研究院有限责任公司肖林朵

本文针对《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017)（以下简称《设计规范》）和《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）（以下简称《施工技术规范》）中技术参数进行了应用分析，其中，结合《施工技术规范》阐述了原材料控制参数在实践中的应用并进行相关分析；结合《设计规范》针对路面结构型式、动稳定度、浸水马歇尔残留稳定度、击实温度四项指标进行重点说明和分析。通过分析应用以增强对路面设计实践的指导，为以后类似工程提供相关的基础数据。

我国地域辽阔，气候变化较大，各地区材料性能指标不一样，材料、加工工艺也不同。而相关规范的技术指标则要求全国或者行业采用统一执行标准。选择合理的技术参数将有效提高沥青路面的使用质量，因此如何使沥青路面的设计参数在各地区的设计过程中更有针对性、指导性，是设计人员密切关注的问题。下面结合《设计规范》和《施工技术规范》中的有关沥青路面的技术参数进行浅析。

1.沥青路面施工技术规范技术参数分析

在《施工技术规范》中4.2.2的附表中列有沥青的各项指标，其中针入度、软化点、延度为沥青材料三大技术指标。在高速公路施工过程中普遍使用的70号沥青，其技术指标要求，针入度范围为60-80（0.01mm），软化点不小于43cm，延度A、B 类15 ℃的延度大于100cm[1]。我们在检测沥青质量的过程中对某一个样品进行抽检，会发现针入度、软化点、延度等指标都符合规范要求，但是在施工过程中却会出现不同的病害，且迟迟不能查找到原因。经过分析研究，我们认为应该排除其他干扰条件，重点考虑沥青的质量问题，按照以下步骤进行查找：首先要检测沥青的相对密度，如果是改性沥青应该提供基质沥青的相对密度；然后画出所有样品技术指标的波动图，看指标波动是否异常，如果没有异常继续检查沥青其他非常规技术指标，特别是老化后的实验指标以及针入度指数的变化情况。按照以上思路会发现沥青所有的技术指标有一定的相关性，有些数据明显的不合理。牵扯非常规的技术指标一般是沥青的加工工艺以及提炼的原油出现问题。如何判断沥青质量出现问题，下面我们从一组数据中举例分析原因。

表1 沥青技术指标统计表

从技术指标上看，以上三大指标均符合规范的要求，但是针入度波动产生向下的波动趋势。从试验的再现性来看，针入度波动较大，软化点稍有下降趋势。此时我们对产品的质量做出以下判断：沥青中可能掺入少量的低标号沥青。此时再检测沥青的相对密度，如沥青相对密度偏小，可以确认沥青中掺有或者混有其他沥青。利用此原理也可以观察质量变化的波动情况，防止沥青中掺加重钙粉等物质增加重量谋取利润。

2.集料的技术指标分析

《施工技术规范》要求高速公路的粗集料压碎值指标标准小于26%[2]，但是在我国，石料材质分布不均匀，例如石灰岩的压碎值一般在17%-21%之间，石质坚硬，石料在碾压的过程中破碎较少。压碎值在21%-26%之间的石料，在碾压过程中表面易产生破碎。因此处理压碎值在21%-26%之间的石料，要适当调整碾压工艺，减少石料的破碎率。有些地区采用高温压碎值指标进行控制，也获得大家的认可。

吸水率指标也是石料检测中的一个常用指标，但是在实际生产过程中大家不是很重视。此指标涉及混合料的密度、混合料的空隙率。空隙率是沥青混合料设计的核心指标，吸水率直接影响沥青混合料的最佳油石比。对于粗集料而言，集料的吸水率一般在0.2%-0.8%之间，但对多孔玄武岩来讲，吸水率可以达到3.5%。对于同一种石材，吸水率随着颗粒的大小呈现反比例关系。吸水率大的石料在拌制的沥青混合料中表现出少部分白雾气流状态，在实践中可以通过沥青混合料的气流状态初步判定含水量是否处于正常状态。

石屑中的级配在实际生产过程中，不一定按照机制砂或者石屑的规格来执行。但是在沥青混合料设计的过程中，其最佳沥青含量与此有一定的关联性。原则上应按照《规范》的要求进行生产。

填料中塑性指数为＜4，它是反映填料原材中杂质多少的一个指标。由于检测时间较长、检测频率低的原因，大家不愿意检测此指标。该指标一般控制在3.5以内，如果填料在色泽、密度上发生变化，首先要检查填料的塑性指数，观察原材料中的杂质是否增加，再进行判断。

木质纤维的质量在国内参差不齐。质量较差的木质纤维素吸油率低，易造成路面泛油，而且不易查找原因，在施工过程中应适当检测吸油率指标。不具备条件的情况下，可以加强留样管理，以备发生争议后在仲裁中使用。

3.设计规范中的参数分析

路面结构类型的选择：在《设计规范》中的结构组合设计中，要求应根据交通荷载登记和路基状况等因素，结合路面材料特性，选择路面结构类型。[3]经过长期设计工作，会发现设计中一些规律性的结构设计，以形成成熟的经验。对于高速公路路面结构层设计而言，一般设计厚度为8cm 粗粒式沥青混凝土+6cm 中粒式沥青混凝土+4cm 抗滑表层。沥青混凝土的类型根据各地区要求不同，采取AC、SUP 等类型。抗滑表层采取AC 或者SMA 等其他形式，已基本形成固定模式。其他等级的路面根据当地成熟的经验进行设计。

动稳定度的技术要求：《设计规范》中对普通沥青和改性沥青的动稳定度进行了规定，改性沥青最低次数不小于1800次/mm。在沥青混合料配合比设计的过程中，改性沥青的动稳定度一般都在3000-6000次/mm。从数据上来看可以满足设计要求，但是在施工过程中，拌制的沥青混合料不可能和设计得一模一样，具体操作人员允许一定的计量偏差，但如果施工过程中各种不利因素叠加，动稳定度不一定达到设计次数，因此建议在设计过程中选择设计注明在最大孔隙率状况下进行动稳定度试验，检测数据达到设计要求，这样可以保证设计的意图。

在进行动稳定度设计的过程中不建议掺加车辙剂，主要原因是目前国内检测外加剂的质量标准不统一。标准的不同对沥青混合料的影响较大。由于各种抗车辙剂的熔化点不一样，沥青混合料在拌合的过程中溶解度不一样，未必能发挥抗车辙剂的作用。因此在设计改性沥青路面的过程中，一定要注意外加剂的使用，对于未知的危害应该慎重。

浸水马歇尔残留稳定度的技术要求：《设计规范》中要求改性沥青浸水马歇尔残留稳定度大于75%，在这里要综合考虑沥青混合料的高温稳定性和抗水损害性能。《设计规范》允许在浸水马歇尔残留稳定度达不到要求时掺加水泥、消石灰等物质，但须明确，所掺加的消石灰必须是化工产品，自行消解的石灰不能采用，主要是因为自行消解的消石灰均匀性不如化工产品均匀，易导致路面局部产生凸起，破坏路面。水泥的掺加会大大增强路面的抗水损害能力，结合成本考虑，应适当采用水泥作为填料进行设计。对于雨水特别多的地方，建议部分采用水泥作为填料，从混合料的品质上提高质量。

击实温度的选择：在沥青混合料设计中，对击实温度的选择是一项关键指标。《设计规范》推荐的击实温度是在一个范围内进行经验性选择。但是在《设计规范》中也注明依据粘温曲线进行击实温度的确定，建议在设计过程中按照粘温曲线进行击实温度的选定，这样更科学合理。