沥青路面设计与施工质量控制措施

浅谈沥青路面设计与施工质量控制措施摘要：沥青路面的早期破坏与沥青面层混合料的设计和施工质量密切相关。

沥青混合料设计过程中，石料、沥青等原材料质量，以及混合料的最大压实密度应当特别关注。

施工过程中的几个关键环节如混合料生产、防水层设置、碾压等对于减少沥青路面的早期破损起着重要作用。

关键词：沥青混合料；配合比设计；施工
前言
随着城市化进程的加速，城市路网的建设近年也不断提速。

道路的建设水准有了很大的提高。

但是，不能否认目前一些城市道路沥青路面的早期破坏现象还比较严重。

一些单位对热拌沥青混凝土的设计及施工经验不足，或者对沥青路面的施工还作不到精心施工，是造成沥青路面出现早期破坏的重要原因之一。

本文笔者通过一些工程实践，对热拌沥青混合料的设计及施工谈一些看法。

1 热拌沥青混合料配合比设计
沥青混合料配合比设计主要包括材料的选择，矿料级配的选择、沥青用量的选择及沥青混合料密度的确定。

(1) 严格原材料选择
目前沥青表面层基本采用了性能更强的改性沥青材料，大大提高了沥青路面的使用质量。

矿质集料质量是否稳定，主要体现在矿质集料的级配变化和材料的形状方面。

各种规格料级配波动是引起混合料级配波动的最主
要的因素。

实际施工中，即使同一种规格的石料，由于生产过程的不规范，例如生产很长时间也不重新调整筛子等等，使得生产的规格料级配相差非常大，而沥青拌和场又不可能只从一个石料厂进料，造成一个料堆有多个不同规格的石料，这必然会使生产的混合料级配有较大的波动。

对于0～3mm的石屑，普遍存在泥土含量过高的问题，通过对其进行砂当量试验，基本在50%以下，并且在整个矿料级配中，石屑占的比例还很大，这严重影响了沥青混合料的质量。

鉴于目前还不可能大批量的生产机制砂的情况下，必须要控制石屑中的0.075mm的通过率，要求不大于5%。

填料作为沥青填充料的主要作用，是使容积状的沥青变成薄膜状的沥青，矿粉和沥青在一起，形成结聚的分散系统，在沥青混合料中起着黏结材料的作用，并且填充空隙的作用。

根据有关研究及工程实践的验证，填料的亲水系数在0.7～0.8范围内的使用效果较好。

福建省在近几年修建的城市道路有部分采用添加2%的水泥或消石灰粉代替矿粉，在提高沥青混合料的抗水损坏性能等方面收到一定的效果。

(2) 缩小矿料级配关键筛孔容许范围
矿料的级配对于沥青混合料的使用性能有着非常重要的影响。

目前一些施工单位仅仅根据原材料的供应情况，尽量将矿料级配调整到规范要求的中值，这对沥青混合料的使用性能来说是不利的。

对于目前规范要求的矿料级配来说，整体是比较合适的，但是在规范级配的要求范围，级配曲线的不同走向对沥青混合料的性能影响
却可能很大。

一般说，对于连续级配中粒式沥青混合料来说4.75mm 的通过率不宜低于44%，对于以下筛孔可以取级配的下限，但是对于0.075mm以下的含量要保证在6%～7%之间。

在实际工程中要重点控制关键筛孔，适当缩小关键筛孔的通过率容许范围。

(3) 科学确定沥青用量
沥青的用量不仅与集料与沥青的粘附性、矿粉的亲水系数有关，还与石料的沥青吸入率有关。

由于组成沥青混合料的矿质集料存在不同数量的空隙，这些空隙均会吸收一定数量的沥青结合料，真正在矿料之间起黏附作用的沥青数量将比沥青用量少一些，这部分沥青称为有效沥青用量。

由于各种矿料对沥青的吸收能力不一样，势必造成有效沥青的含量不一样，有的材料的沥青用量虽然很小，但是其沥青吸收率很小，其有效沥青用量并不少，反之，有些沥青用量较大，但材料吸收沥青能力强，有效沥青用量也不高。

因为材料的千差万别，只有针对不同的材料设计不同的沥青混合料配合比，才是科学的，而一味地按成功的经验搬来就用，完全不考虑材料的变化，是不可取的。

目前，采用马歇尔法设计的沥青用量普遍较高，对沥青路面的抗车辙能力影响较大。

美国西部环道（westrack）于1998年6月结束，一共通车了两年多，在这期间，试验段上共承受了450万次80kn标准轴载的作用，比预计更早出现了车辙。

美国联邦公路局的调查分析认为，用油量大，粉油比偏小是造成车辙的重要因素。

继续的研究试验得出了初步结论：对于粗级配沥青混合料的粉胶比大
有增长的趋势，粉胶比一般为1.2%～1.6%比较合适。

(4) 设法增加沥青混合料密实度
沥青含量和混合料的密度在沥青混合料配合比设计中非常重要。

沥青用量应当结合路面实际交通荷载情况下可能达到的密实度确定。

在设计沥青混合料时，室内设计的密实度必须要和现场交通情况下的密度相一致。

但是由于马歇尔击实功较小，而一些公路的重载车较多，实际上室内设计的密度与现场比较相对较小。

例如某条城市道路，公路交通量较大重载车较多，该公路1995年通车，经过7年行车碾压，行车道轮迹带处孔隙率为1.4%～2.2%，路肩上孔隙率为4.8%～7.2%，现场的密度要比设计的密度大得多。

为了提高沥青路面的抗车辙能力，可以在适当降低沥青用量的基础上提高路面施工中的压实度。

有研究认为，空隙率大也是造成车辙的一个重要原因，美国西部环道试验路的资料也显示车辙最明显的两个试验段的空隙率最高。

充分压实对于减少沥青路面车辙非常有效。

如果路面的空隙率超过8%的话是很难产生摩阻力的，压实不好会造成混合料的不稳定，这一点在粗级配沥青混合料中表现得比细级配沥青混合料更为明显。

2 沥青混合料施工
(1) 合理配置沥青混合料拌合楼震动筛
通常，沥青混合料拌合楼震动筛采用22mm、15mm、10mm、5mm 四种不同筛孔类型，甚至有的单位采用三个筛孔的震动筛。

对于连
续级配沥青混凝土来说，4.75 mm以下的材料要占到矿料总重的一半甚至更多，对于细粒式沥青混凝土，4.75 mm以下的材料要占到2/3。

尤其粉料是沥青混合料中影响比表面积、粉胶比以及力学强度改善的主要成分。

并且4.75 mm以下材料为0～3mm或0～5mm石屑和机制砂，0～3mm或0～5mm石屑一般为石料厂的下脚料，这两种材料的级配变化较大，并且4.75mm以下标准筛孔较多，筛孔孔径的的分级越细越好，分级过于简单，档次太少很难起到控制作用。

尤其到沥青的表面层，如有10～20mm硬质岩、5～10mm硬质岩、3～5mm硬质岩粗石屑和机制砂、0～3mm石屑，这样五种集料，象粗石屑、0～3mm石屑、机制砂在通过5mm筛网中已经出现混掺，在此过程中，如果材料的干湿变化或者进料规格出现变化，就会使混合料级配产生较大的变化，如果采用五个筛网，将最细的一级筛网改为3mm，多了一个档次的筛网，可变因素减少了不少，出现问题也容易分析解决，并且在进行生产配比设计时，调整矿料级配相对来说也容易方便。

(2) 准确控制沥青用量
目前测定沥青用量的设备多用离心式抽提仪，也有一些施工单位采用燃烧炉等精密仪器。

对于燃烧炉测定沥青用量，一般都注意进行校正，但是对于采用离心式抽提仪的标定还没有引起足够重视，采用离心式抽提仪测定沥青用量时，由于不可能保证粉料的不泄露，虽然规范要求对粉料进行回收，但是由于该试验方法受到较多因素的影响，测定的试验结果与实际的沥青用量还是有或多或少
的差别。

因此，采用离心式抽提仪进行试验时也应该进行校正，目前普遍存在抽提试验结果比实际的沥青用量高这种情况。

在进行沥青用量试验时，一般取样在1000～1500g之间，虽然采用四分法，但是也不能完全保证样品完全具有代表性，样品偏细，可能测出的沥青用量偏高，样品偏粗，可能测出的沥青用量偏低，因此在进行沥青用量控制时还应该采用宏观控制，采用室内进行用油量试验和拌和楼宏观控制两种方法同时进行控制。

除了每天进行用油量的试验外，还应该要求拌和楼提交每盘自动打印记录，宏观上对实际消耗的用油量进行核查。

再者，我们实际工作中也了解到，在很多施工单位都有人在进行“编”试验报告，修改不合格的试验数据。

严格规范试验报告有关数据的内容，在制定规范时应该作为一项强制性的规定纳入，尽量避免人为因素的影响。

(3) 正确洒布粘层油
撒布粘层油，可以防止在碾压过程中出现推移现象，增加压实效果。

有关研究和观测资料表明，只要粘层油撒布较好，在碾压过程中完全没有推移现象在施工过程中路面会不可避免地受到一些
污染，影响到路面质量，表面除了要清扫、冲洗（吹气或冲水）干净外，粘层油是保证上下层连为一体的纽带，一旦粘结不好，则会形成单层受力，容易出现早期破坏。

因此粘层油不仅要做，而且一定要做好。

(4) 充分压实
沥青混凝土只有在一定的温度以上进行碾压，才能起作用，当温度降到该温度以下，无论怎样碾压，都不能起到压实的作用。

对沥青路面进行初压时，可以采用压路机先静压至摊铺机，后退时开震，并且采用强震，在碾压过程中紧跟摊铺机。

并且要求高温碾压，对于一般沥青来说，初压温度控制在140～155℃比较合适，终压温度保证在90℃以上。

高温碾压，并不是仅仅要求沥青混凝土的拌和温度高，出料温度高就行了，在试验路施工过程中要求施工组织的问题。

所谓高温碾压，除了涉及到以上提到的两个问题外，最重要还要保持在施工过程中沥青混凝土的温度不要降低得太快。

采用雾化撒水，可使沥青混凝土在碾压过程中保持高温状态，但一些单位施工作业时对碾轮，不采用雾化喷水，这就不能保证施工质量。

因此在沥青混凝土压实过程中，一定要保证高温压实，并且保证沥青混凝土的高温状态。

采用重型轮胎压路机进行初压，一是考虑胶轮压路机在碾压过程中不需要洒水，保证了施工碾压温度；二是考虑胶轮压路机进行初压形成一个揉搓的碾压状态，可达到较高的压实度，三是考虑利用胶轮压路机进行初压的沥青路面防渗水性能较好，这一点在很多城市道路的施工中已经充分证实。

有资料表明，采用轮胎压路机比采用钢轮压路机进行初压，渗水系数明显降低。

目前，一些施工单位不习惯采用胶轮压路机进行初压，害怕胶轮压路机碾压后的轮迹不能消除，实践证明只要保证沥青混凝土的温度，这一点完全不必担心。

沥青路面的施工，压路机手的素质是非常重要的。

如果压路机手素质不高，在压实过程中忽快忽慢，不能严格执行碾压速度要求，将会严重影响路面压实。

一般来说，压路机的速度以不超过正常步行的速度为宜。

3 结束语
城市道路沥青路面的早期破坏的原因是多方面的，与沥青路面设计施工和运营过程中的多个环节和因素紧密相关。

从设计开始，对原材料的质量控制，到混合料设计，直至路面施工，一步一步加大质量控制力度，才可能最终改善沥青路面的质量。

实践证明，在沥青混合料设计过程中，抓好石料、沥青等原材料质量，以及混合料集料级配组成；施工过程中抓好几个关键环节如混合料生产、防水层设置、粘层油施工、碾压成型等对于减少沥青路面的早期破损起着特殊重要的作用。

参考文献
[1]《公路沥青路面施工技术规范》（jtg f40—2004），b热拌沥青混合料配合比设计方法。