高速公路建设工地试验检测质量控制措施分析

2022-08-10贺诚

交通科技与管理 2022年15期

贺诚

（贵州省公路工程集团有限公司,贵州贵阳 550002）

0 引言

高速公路行业确保工程质量符合相关规定的前提就是要做好科学严谨的试验检测工作，需要利用专业的设备和人力资源，完成对原材和实体的数据采集工作，并结合相关的标准数据实现科学有效的评价与分析，针对不符合相关规范要求的成品与半成品提出建议和解决方案[1]。因此，为了全面提高高速公路建设质量，在建设高速公路的过程中，必须加强公路检测工作。该文对高速公路试验检测质量控制的措施进行探讨，能够为有关研究人士提供借鉴和参考。

1 案例概述

以A高速公路案例，该项目与沪昆高速相连，建设总里程约为110 km，是贵州省公路规划网中重要高速公路，对承担贵州省与其他各省公路间的运输具有重要意义。该文选取LM1、LM2、LM3三段路段进行研究，道路构造形式如表1所示。

表1 道路构造结构类型

2 工程试验检测

2.1 沥青质量分析

沥青是公路工程质量控制重要环节，施工质量好坏直接影响到高速公路施工质量。影响沥青质量主要指标有：针入度、延度、软化点、动力黏度和回转式胶片烘干炉老化。针入度是决定沥青等级重要指标，直接影响到路面使用效果；延度是衡量沥青低温性能的重要指标，反映低温下的抗裂性；软化点是衡量沥青高温特性重要指标；沥青黏滞性是指受到外力作用时，沥青抗剪切变形能力。60 ℃动态黏度测试中，常用是毛细管黏度计，计算公式为：

式中，n——沥青动力黏度（Pa·s）；

t——时间（s）；

k——黏度计结构常数（Ps·s/s）。

沥青密度泛指温度15 ℃或25 ℃下单位体积质量，对影响沥青质量因素进行分析和评估。该次试验按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）和《公路沥青路面施工技术规范》（DB62/T3136—2017）对沥青路面进行试验，方法主要以回转式薄膜炉老化试验（RTFOT）方法为主要试验方法，过程主要利用室内温度、时间等因素来模拟沥青老化状况[2-3]。基本原理是将沥青与热风气流充分接触、挥发，与氧形成化学反应最终得出数据采用数理统计方法，对六种沥青（石油70号、SBS改性沥青、90号石油沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、橡胶沥青）进行质量比较。各路段采用沥青资料如表2所示。

表2 各标段路面层次沥青信息表

应用SPSS2.0对该工程三个标段三个主要指标进行统计分析，结果表明：延度最大，其次为软化点、延度、针入度，而短期老化后各项指标为延度大于针入度；变性系数方面，汽化前贮存稳定性要比恩格拉黏度高，汽化后温度变化最大，其次为软化点、延性。从实质角度来看，影响沥青变性因素很多，例如各个标段采用沥青种类不同，组成成分也不尽相同；部分产品为自行加工，因生产过程差异，性能也会有所变化；此外，因沥青运输过程中距离、交通状况等因素影响，对沥青力学特性也有一定影响[4]。

2.2 集料

集料在沥青混合料中占比较大，为沥青混合料骨架和填料，对沥青混合料结构性能有着非常重要影响，是提高沥青混合料使用寿命先决条件和保障。不同面层混合料集料质量要求也不尽相同，如上面层（SMA-13）是一种不连续级配粗集料骨架间隙混合料，集料性能指标要高于中面层（SUP-20）和下层（ATB-25)，对此，集料质量从原料来源入手。细集料则为石灰岩碾压而成，不得掺入天然砂石或石粉。按地方标准《公路沥青路面施工技术规范》（DB62/T3136—2017）中关于粗集料和细集料技术要求，详见表3、表4。

表3 粗集料技术要求

表4 细集料技术要求

从表中可以看出，集料质量与集料资源性质有关，如强度、耐久性、表面性能等；另一方面，集料处理性能包括颗粒形状、组成和尺寸等。

集料力学性能指数中碎裂量反映集料加载状态下抗断裂能力；磨损量是指集料对轮胎磨损抗磨能力；撞击值是集料对冲击载荷抗性体现。集料级配对路面强度、抗水性能、耐久性能影响很大，如级配离析程度较高，势必导致混合料离析影响混合料性能，最终改变结构，导致路面出现早期损坏问题，而分级通过率变异性能够反映出各个标段加工质量。在图1中通过绘制出三个标段细集料规格（0~3 mm，3~5 mm）筛孔大小与差异因子关系。

图1 各标段0~3 mm、3~5 mm细集料变异系数

从图1可知，各个标段细集料通过率随筛孔孔径增加而增加，0~3 mm范围内，LM3标比LM1、LM2标高，表明细集料更容易通过筛孔，而LM1标和LM2标集料通过率在3~5 mm范围内基本相同。在0~3 mm范围内，集料变异系数随筛孔直径增大而减小，换而言之，集料粒度越小，其变异系数也就越大，因此可以看出三个标段变化率随孔径增加而趋于平稳。LM3标细集料前两个筛孔尺寸（1.18 mm和2.36 mm）在3~5 mm规格范围中，差异系数显著高于LM1和LM2，这主要是由于LM3标细集料本身颗粒尺寸所造成，如太多细集料将造成沥青路面碾压能力降低，从而使其强度降低，必须对LM3标细集料原料来源、加工设备等进行重点检查和调试[5]。

影响集料级配主要原因是：集料破碎机筛孔布置对集料粒径变化影响较大，基于集料粒径变化及筛孔之间关系分析可得出各标段粒度变化；其次是破碎机负载能力，破碎中破碎体载荷会使集料形状和尺寸发生变化；此外，加工后石材形状、采料方法都对集料级配变异具有一定影响。

2.3 矿粉质量分析

沥青混合料中矿粉所占比例较小，但对道路使用性能影响很大，主要功能是加强沥青与集料黏附性，一定程度上增大矿物表面积，对改善路面抗水性、耐高温稳定性方面发挥着积极作用。技术要求面层沥青混合料中采用石灰石等强基性岩石研磨而成矿物粉末。矿粉应干燥、洁净，根据地方标准《公路沥青路面施工技术规范》（DB62/T3136—2017）规定展开试验。

通过对三个标段矿石粉粒径范围比较，颗粒粒径范围为0.6 mm，大小为0.15 mm，筛通过率为90%~100%，其颗粒筛通过率75%~100%为合格。

3 质量控制措施

3.1 沥青质量控制措施

综合以上数据，运用 SPSS软件及数理统计分析等手段，对三个标段六种沥青进行质量分析与评定，结果表明，各标段沥青质量符合技术规范，但各标段沥青质量差异较大。为保证沥青质量，降低变异性发生可能性，主要采取如下措施：

（1）70号原油沥青老化前后，延度变化最大，而延度是衡量沥青塑性重要指标，对此重点监测各个标段延度，从沥青出厂、中途运输到进场使用一系列环节，都要严格检验，待指标合格留样后方可使用。

（2）SBS改性沥青老化之前，各标段软化点衰减变化最大，老化后延度变化最大，主要因SBS改性沥青贮存、运输过程中贮存时间和贮存温度不稳定所致。

（3）通过对90号原油沥青老化前后分析，不同路段延度变化率差异很大，LM2标值变化最大，需要重点监测。

（4）乳化沥青老化前，各标段贮存稳定性差异较大，着重监测乳化沥青乳化剂、稳定剂掺量和贮存温度。

（5）各标段改性乳化沥青处理方法与上述相同。

（6）就橡胶沥青而言，不同标段延度变化系数都比较大，LM1标变化最大，应加强对LM1标监测。

3.2 集料质量控制措施

（1）通过对三个标段细集料（0~3 mm）质量和级配变化进行比较，结果表明，LM3号细集料和级配变化较大，确定运输过程中混入泥土、杂岩、风化石等杂质，检查集料存放阶段集料完全覆盖，并做好防水处理。

（2）针对降低集料级配变性措施，先检验集料机制造工艺条件；筛选筛网时事先检验筛孔真实大小和筛板材质，抽样检验时以传送带上的集料进行试验；集料加工流水线上设置除尘设备，防止粉尘混合，降低集料可塑性。

（3）通过比较不同标段（5~10 mm）粗集料质量及级配变异性，结果表明：LM2标水泥含量稍高，且各标段分级变异系数随筛孔通过率增大而降低。质量管理办法与以上所述相同。

3.3 矿粉质量控制措施

（1）通过以上三个标段矿粉质量及粒径分布比较，得出LM3标矿粉沥青上黏附力和粒径分布优于LM1、LM2，对此须严格控制LM1、LM2标矿粉质量。首先，对矿粉工厂质量进行检验，所供给压缩空气为脱水、干燥；矿粉搬运、贮存过程中，保证矿石粉末干燥、清洁；最后，抽样检验，经检验合格方可进入，并在堆放过程中做好防潮处理。

（2）为降低和控制矿粉质量变化，对生产设备进行严格调试，并严格校准搅拌大楼计量装置，使系统误差变化最小化；生产中要进行除尘装置调试，以防止杂质混合。