沥青混合料及稳定土基层定额材料消耗问题探讨

王乃家

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)

1 沥青混合料的材料消耗计算

1.1 油石比与含油量

为便于混合料配制，设计和定额均采用油石比[1-2]作为技术指标，所谓油石比是指沥青混凝土中沥青与矿料质量的比例；在计算沥青混合料的沥青消耗量时，需将油石比换算为含油量，所谓含油量是沥青质量与沥青混合料总质量的比例；二者的关系为：

(1)

式中：Y为含油量；L为油石比。二者均以百分比形式体现。

1.2 沥青混合料定额中沥青消耗量计算

定额的沥青消耗量由式(2)构成：

(2)

式中：Sd为定额中的沥青用量；Ld为定额中标明的油石比；ρ为混合料干密度；DE为混合料的定额含量；SHcn为沥青场内运输及操作损耗。

以《公路工程预算定额》[2](JTG/T 3832—2018，以下简称“定额”)2-2-12沥青玛蹄脂碎石混合料(以下简称SMA)为例，DE为1020m3/1000m3；Ld、ρ按定额附录一的基础数据取值，分别为6.21%和2.365t/m3；SHcn按定额附录四规定为3%。

1.3 沥青用量换算的有关问题

按定额第二章第二节第10条：“当设计采用的油石比与定额不同时，可按设计油石比调整定额中的沥青用量”，换算公式为：

(3)

式中：Si为按设计油石比换算后的沥青用量；Sd为定额中的沥青用量；Ld为定额中标明的油石比；Li为设计采用的油石比。

以SMA的设计油石比为7%对式(3)验证计算，其中，混合料干密度、混合料定额含量、场内运输及操作损耗等仍按定额的基础数据取值。

出现差异的原因是式(3)直接采用油石比的比值而没有换算为含油量比值，按含油量的比值将换算公式修正为：

(4)

按式(4)换算设计油石比为7%时， SMA定额的换算沥青消耗量：

1.4 沥青混合料中集料消耗量的有关问题

集料在混合料中的含量：

(5)

集料消耗量：

(6)

式中：K为集料在混合料中的含量；Ci为某种集料的定额消耗量；Li为某种沥青混合料设计油石比；ρ为某种沥青混合料干密度；DE为混合料的定额含量；SHcni为某种集料的场内运输及操作损耗；BFLi为某种集料通过筛孔的百分率(按设计要求)。式(6)计算结果是集料质量，对于以m3为单位的碎石、机制砂等集料消耗，应按定额附录四的单位质量进行换算。

按2-2-12SMA定额消耗，计算集料总质量=7.344t(纤维稳定剂)+148.12m3×1.5t/m3(机制砂)+207.64t(矿粉)+1236.02m3×1.5t/m3(碎石)=2291.19t/1000m3。

2 稳定土基层的材料消耗量计算

稳定土基层是用石灰、水泥、粉煤灰等结合料与土、砂砾、碎石或其它集料，经拌和、摊铺、压实而成的路面基层。可分为水泥稳定类、石灰稳定类、石灰粉煤灰稳定类、石灰煤渣稳定类、水泥石灰稳定类等五大类[2]。

2.1 水泥(石灰)稳定类的水泥(石灰)剂量与水泥(石灰)含量

水泥(石灰)稳定类的水泥(石灰)剂量以水泥(石灰)质量占全部干燥被稳定材料质量的百分率表示[2-3]，水泥(石灰)含量是水泥(石灰)质量与混合料总质量的比例，二者的关系：

(7)

式中：S为水泥(石灰)含量；L为水泥(石灰)剂量。二者均以百分比的形式体现。

2.2 水泥(石灰)稳定类定额中材料消耗量计算

以公路工程建设中广泛采用的水泥碎石基层(2-1-7-5)为例对材料的消耗量进行计算：

(1)水泥消耗量计算

水泥消耗量由下式构成：

(8)

式中：Cd为定额中的水泥消耗量；Ld为定额中标明的水泥剂量；ρ为混合料干密度；DE为混合料的定额含量；SHcn为水泥场内运输及操作损耗。

该定额标明Ld为5%；ρ按定额附录一的基础数据为2.3t/m3；DE为202m3/1000m2(20cm厚)；SHcn按定额附录四规定为2%。

(2)碎石消耗量计算

碎石在混合料中的含量：

(9)

碎石消耗量：

(10)

式中：K为碎石在混合料中的含量；Ci为碎石的定额消耗量(m3)；Li为水泥剂量；ρ为混合料干密度；DE为混合料的定额含量；SHcn为碎石的场内运输及操作损耗；Rk为碎石单位质量。

按式(10)计算2-1-7-5碎石消耗量：按定额附录四，SHcn为2%；Rk为1.5t/m3；其他参数同式(8)取值。 则Cd=1/1.05×2.3t/m3×202m3/1000m2×1.02/1.5t/m3=300.88m3/1000m2；由于水泥与碎石的场内运输及操作损耗均为2%，按水泥消耗量及水泥剂量换算碎石消耗量：Cd=22.566t/5%/1.5t/m3=300.88 m3/1000m2,上述二种计算方法结果一致，也进一步验证了式(10)的理论计算公式成立。与现行定额中的碎石消耗量296.73m3/1000m2[2]相比，相差幅度1%，建议定额修编时对碎石消耗量进行核实修正。

2.3 水泥(石灰)稳定类定额中材料消耗量换算的有关问题

按定额第二章第一节第2条，“当设计配合比与定额标明的配合比不同时，有关材料可按下式进行换算”：

(11)

式中：Ci为按设计换算后的材料用量；Cd为定额中基本压实厚度的材料数量；Bd为定额中压实厚度每增减1cm的材料用量；H0为定额的基本压实厚度。H为设计的压实厚度；Ld为定额中标明的材料百分率；Li为设计配合比的材料百分率。

以设计水泥剂量4%，压实厚度15cm的厂拌水泥碎石基层为例，对式(11)进行验算：

(1)水泥消耗量验算

出现差异的原因是式(11)直接采用水泥剂量的比值而没有换算为水泥含量比值，按水泥含量比值将换算公式修正为：

(12)

按式(12)换算水泥剂量4%，压实厚度为15cm的水泥消耗量：

(2)碎石消耗量验算

出现差异的原因同样是式(11)直接采用集料剂量的比值而没有换算为含量比值，按集料含量比值将换算公式修正为：

(13)

式中：Ld、Li与定额式(11)的材料百分率不一致；Ld为定额中标明的水泥(石灰)剂量；Li为设计的水泥(石灰)剂量；其他参数同式(11)，但仅适用于集料。

按式(13)计算设计水泥剂量4%，压实厚度为15cm的碎石消耗量，其中Cd按2.2的理论计算结果300.88 m3/1000m2取值；Bd按300.88m3/1000m2/20=15.044 m3/1000m2取值。

2.4 综合稳定材料基层定额消耗量存在的问题

基于综合稳定材料采用质量配合比的计算办法，笔者对定额的材料消耗数量进行了验算，以定额“Ⅴ.水泥石灰稳定类”为例，对比结果如表1。

表1 水泥石灰稳定类基层材料计算消耗量与定额消耗量对比表

通过以上对比可以发现，定额中的水泥、石灰材料消耗量普遍相差某一比例，该比例恰为混合料中水泥、石灰材料的质量百分比，说明定额中的结合材料消耗误按外掺剂量计算；集料的定额消耗量也与理论计算有所差异，有必要在定额修编时核实修正或在现行定额中补遗。

另外，2-1-7-1、2-1-7-23、2-1-7-25、2-1-7-35等定额的材料消耗也与理论计算有较大差异；2-1-7-33、2-1-7-43定额的矿渣消耗量比理论计算少14.3%，经分析，矿渣的单位重是按1.2t/m3计算，而不是按定额附录四的1.05t/m3计算，其他差异不再赘述，建议核实修正。

3 结论和建议

本文仅以预算定额的部分子目对沥青混合料及稳定土基层定额材料消耗问题进行探讨，《公路工程概算定额》(JTG/T 3831—2018)[4]、《公路工程估算指标》(JTG/T 3821—2018)[5]也存在同样的问题，建议一并核实修正。在公路工程定额的历史沿革过程中，《公路工程预算定额》(交工发〔1992〕65号)[6]、《公路工程预算定额》(JTG/T B06-02—2007)[7]也同样存在本文所述问题，在当时对技术参数的处理手段有限的背景下采用较粗略的换算公式，一定程度上方便了计算工作，而在公路工程建设项目造价管理日趋精细化和技术手段日趋完善的背景下，在日后的定额修编中，有必要对材料的消耗量及换算公式进行精细化的计算和修正。

(4)按2.4的验算结果，在定额修编中对综合稳定材料定额的消耗量进行核实修正或在现行定额中补遗。

(5)鉴于具体项目沥青混合料的矿料配合比设计及矿料种类通常与定额有较大差异，建议定额修编时在基础数据中列出各种矿料所占比例；造价软件中增加矿料种类、比例的调整功能。