分析路面沥青配合比到面层质量的控制

分析路面沥青配合比到面层质量的控制

言秋平

常州市恒正交通工程试验检测中心有限公司 江苏 常州 213000

摘要：该文章是根据一系列的配合比混合料指标，例如油石比、理论密度、空隙率、稳定度及流值等，在配合比过程当中，针对各种原材料的性能试验，再进行选择石料级配，最后选择沥青油石比。结合目前国内沥青配合比试验研究成果，合理的设计是确保路面工程实体质量的前提。以下是对过往的参建工程，从沥青配合比设计过程中再到现场质量控制的过程中，积累了大量的试验经验，并为今后的试验工作提供可靠、有效的参考资料。

关键词：沥青混合料  配合比 施工  质量管理

一、工程试验简介

1.1原材料选定：

沥青原材取用SBS类（I类）I-C改性沥青，石料取用玄武岩，矿粉取用当地石材厂。

1.2集料级配：

各集料的筛分结果，见表一：

注：该级配的结果符合规范中技术指标要求

1.3通过计算得到矿料的参配比例如下：

1#料：2#料：3#料：4#料：矿粉=27.0：29.0：11.0：30.0：3.0

1.4各种原材料的相对密度：

1#料：2.908；2#料：2.910；3#料：2.896；4#料：2.849；矿粉：2.708；沥青：1.013

1.5确定最佳用量：

1.5.1 AC-13试配油石比：4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%共五组，沥青加热温度为155℃-165℃。将混合料搅拌机充分拌匀,温度160℃-170℃。用称取的料倒入击实仪按规范规定的击实次数成型试件,温度135℃-145℃。每一组制备6个试件，按照规范要求，分别对试件进行正反面击实，将成型试件晾干脱模备用。

1.5.2按照规范选用其中的表干法测得试件的毛体积密度,依据沥青混合料配比及沥青用量计算空隙率沥青饱和度、空隙率等指标。

1.5.3标准击实的试件静放24小时后，将试件置于60+10C的恒温水浴中保持30-40分钟后，测定沥青混合料试件稳定度和流值，试验结果见记录表二。

1.5.4以油石比为横向坐标，以密度和饱和度为纵坐标，将试验结果与计算结果连接到沥青混合料马歇尔试验设计曲线上，综合OAC1 和OAC2并结合以往的经验，最终确定AC-13的最佳油石比为5.1%。

1.6配合比设计检验：

根据最佳油石比5.1%，进行马歇尔试验和浸没马歇尔试验，结果均符合AC-13的要求。

稳定度（KN）：10.83；流值（0.1mm）：32.7；残留稳定度(%)：90.1；矿料间隙率（%）：15.0；空隙率（%）：4.2；毛体积相对毛体积密度：2.523；

最大理论密度：2.633。

1.7室内配合比设计结论：

按照所用的集料、矿粉、沥青等原材料进行室内配合比设计，得到的油石比为5.1%。通过沥青混合料的各项性能指标试验得出该混合料水稳定性、高低温稳定性均满足规范和设计要求，所以根据之前的目标配合比设计得出的一系列指标结果可以作为施工现场生产配合比设计的依据。综合试验结果，确定AC-13沥青混合料目标配合比级配为：1#料：2#料：3#料：4#料：矿粉=27.0：29.0：11.0：30.0：3.0，最佳油石比为5.1%。

1.8确定生产配合比矿料级配：

1.8.1根据目标配合比为：1#料：2#料：3#料：4#料：矿粉=27.0：29.0：11.0：30.0：3.0，从试拌后的热骨料仓取样进行级配筛分调整。

1.8.2经计算机反复计算得矿料配合比如下：

1#料：2#料：3#料：4#料：矿粉=27.0：31.0：10.0：28.0：4.0，混合料级配各筛孔通过率（%）：

1.9各料仓的表观相对密度及毛体积相对密度：

1#料：2.842；2#料：2.884；3#料：2.905；4#料：2.906；矿粉：2.708

1.10马歇尔稳定度试验：

针对目标配比的最佳油石比5.1%以及+0.3%,即按4.8%、5.1%、5.4%进行室内马歇尔试验，结果见表三：

1.11生产配合比结论：

1.11.1按上述步骤进行AC-13生产配合比设计，各项性能指标试验结果均符合规范和设计要求。生产配合比为1#料：2#料：3#料：4#料：矿粉=27.0：31.0：10.0：28.0：4.0，油石比（%）：5.1。

1.11.2上面层AC-13混合料生产配合比级配、沥青用量满足设计文件和《公路沥青路面施工技规范》JTG F40-2004要求，抗水损害性能优良，高温稳定性良好，可用于指导后期上面层的试铺工作。

二、沥青配合比注意要点

   2.1把好原材料质量关

材料准备，当所有跟施工相关原料进场时（沥青、粗细集料、填充料及抗剥落剂等）均需派各个检验室的试验员到指定场地进行取样，后到各检验室经过材料相关指标的一系列质量检验，符合规范技术指标要求的方可进入料仓供施工使用。同时，全部进场原料要具有相当的储存量，以便动工开始后有足够的原料使用。

   2.1.1选用沥青

    沥青是属于胶凝类材料，也是沥青混合料中主要材料之一，也是起到粘结骨料的关键因素。所以除了沥青产品本身好坏之外，也要根据当地的气候环境等因素再来选择不同标号的沥青，即沥青最基本的三大指标针入度、软化点、延度均要符合所选用标号等级沥青的技术指标要求。因此，不管是夏季还是冬季沥青的抗变形能力也是考虑的关键因素之一。

   2.1.2选用粗集料

在沥青混合料中，粗集料是在里面起到嵌锁作用，颗粒与颗粒之间的摩擦同时也能起到骨架的作用，这样混合料摊铺后形成整体的板块，路面的稳定性就更强。所以粗集料的颗粒形状及粗集料本身的酸碱性质也是影响混合料稳定性的关键因素。一般要求选择粗集料颗粒为棱状体同时集料要为碱性材质。最终选材时，按设计和规范技术指标要求，对粗集料的优良性能作出评价。粗集料的基本指标要求即颗粒级配、坚固性、软石含量、磨耗值、压碎值、磨光值、针偏状含量及颗粒与沥青的粘附性都要符合设计及规范的技术指标要求。除了粗集料的本身材料性能外，也要根据当地的气候环境等因素选用粗集料，比如当地产石灰岩，那按就近不就远选择本地产的岩石，而且这种岩石与沥青的粘结力也非常好，就是磨耗性能差一点，但作为沥青混合料路用性能来说的也是最理想最适合的材料。

2.1.3选用细集料

   在混合料中细集料可以增加颗粒间的孔隙，提高密实度同时也有利于路面的整体性，通过细集料将沥青和粗集料间的孔隙填满，增加了密实性和防水性能。一般要求细集料为碱性材料，细集料的基本指标要求即颗粒级配、含泥量、砂当量、棱角性等都要符合设计及规范中的技术指标要求。除了细集料本身材料性能外，也要根据当地的气候环境等因素选用细集料，尽可能选择洁净、干燥、无风化、无杂质且与沥青的粘结力较好的碱性材料。

    2.1.4选用填料

在混合料中填料可以增加结构内部骨料与沥青间的粘结力，同时混合料的整体密实程度会大大提高，形成既可以有骨架支撑刚性又可以减少内部孔隙提高防水性能的要求。一般要求填料为碱性材料，填料的基本要求即粒度范围、亲水系数、塑性指数等都要符合设计及规范中的技术指标要求。除了填料本身的材料性能外，也要根据当地的气候环境等因素选用填料，例如混合料中的矿粉必须选用石灰岩或者岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料，尽可能选择干燥、洁净、无杂质的填料。

三、沥青面层施工

3.3沥青混合料的拌制

3.3.1试拌和试铺，经过配合比设计、验证，确定了施工配合比后，在开工前先做试铺路段，试铺过程中要到现场取样，把相关沥青混合料的所有主要指标进行检验，当混合料相关指标都检验合格，现场试铺段实体的指标都符合规范要求，在此前提下，需组织召开对试铺段的总结会议。试铺可选择标段的主线直线段上，试铺长度根据施工方案和指导意见要求，一般不少于300m。

3.3.2严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度。集料温度应比沥青温度高10～15℃。

3.3.3试验室应加强对路面材料和沥青混合料的试验检测，每天都需按照规范检测频率要求取样，取样过程都有专人检验员跟踪取样，取回的样品，需按规范操作要求进行矿料级配、沥青含量、稳定度、流值、最大理论密度、空隙率的试验，根据每天出具的试验检测报告用以配合现场指导施工。

3.4沥青混合料的运输

混合料出厂过磅时，要有专人观察混合料外观并测量其温度，每辆运输车必须覆盖油布。混合料运到现场后也要再进行外观和测量其温度，一经发现明显离析不均匀的或者温度过低，低于规范所要求的温度，以及冒青烟、沥青膜烧焦、花白料等情况下均不得供施工现场使用。

3.5沥青混合料的压实成型

3.5.1压路机起步进入作业段前应停放在铺有油布的路面，防止轮胎粘有碎石、杂物等污染路面；压路机应以缓慢、均匀的速度碾压，压路机的适宜碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类型而定。

3.5.2摊铺层温度不高于50℃时，方能允许施工车辆通行。

3.6施工阶段的质量管理

3.6.1沥青混合料拌和站这属于后场的管理范畴，需有专人检验员，必须对拌和均匀性、拌和温度、出厂温度及各个料仓的用量和各料仓的储存情况进行检查，同时后场也需取样进行马歇尔试验，各科室按照分工不同，分别进行混合料相关指标检验，检测混合料的矿料级配、沥青用量、稳定度和流值。例如：马歇尔试验过程中，需要提前预热烘箱，将烘箱温度预热至指定温度，分别称取至少6份试样并在试样中插入温度计，同时将所有试模也一起放入烘箱中预热，然后所有准备工作完后，将烘箱中备好的试样取出，如果达到击实温度，则将所有试样分别击实正反面并将其试件冷却至室温后脱模，按规范要求将浸泡至规定温度的试件放置在马歇尔试验仪上进行加载，得出的结果就是该试件的稳定度和流值。

3.6.2混合料铺筑现场必须对混合料质量外观以及现场施工混合料温度进行察看和测量，摊铺后需检查厚度、压实度、平整度、渗水系数、构造深度、弯沉、宽度、横坡等一系列实体检测。例如：压实度试验过程中，现场需准备取芯设备和辅助工具，人员之间的配合需要一定的默契，每一个芯样都需相对应的标记清楚样品信息，包括桩号、样品名称、厚度、取样日期和工程名称。将取出的芯样带回检验室晾干，按规范操作要求对每个芯样分别称取空气中重、水中重和表干重 ，最后根据得到的芯样密度和标准密度之间的比值，结果就是所求压实度。

3.6.3施工过程中对厚度的把控也是关键质量控制之一，过程施工中，需有现场专人时常检查厚度情况，同时在测量钻孔芯样试件厚度外，还要校核每天摊铺后拌合站沥青混合料总的出料量与施工现场摊铺的面积综合计算面层的平均厚度值。

3.6.4施工压实度的检查以取芯机钻孔为准。

3.6.5质量检测结果应按每天施工段落或者一公里段落整理成表，将所有后场和前场试验数据汇总成检测报告连同原始记录一起反馈分析。

四、结论

从沥青面层配合比组成设计到动工过程中的质量控制，再到动工完成后的一系列面层质量指标检测，所有的过程结束，最终该工程需按国家相关标准进行交工验收，验收合格方可开放通车条件。所以提出合理设计，选材得当、精心施工也是保证路面工程质量的根本。

参考文献：

[1]、交通部. 《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004北京：人民交通出版社.2004.

[2]、交通部. 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011北京：人民交通出版社.2011.

[3]、交通部. 《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005北京：人民交通出版社，2005.

[4]、《设计图纸》.