摘要：國道主干線同江至三亞高速公路青島段于2003年10月建成通車。本文詳細(xì)介紹了作者在實(shí)際施工過程中積累的原材料把關(guān)、混合料級配設(shè)計(jì)、施工控制等經(jīng)驗(yàn)，并重點(diǎn)從級配設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了闡述。
　　關(guān)鍵詞：瀝青面層，質(zhì)量控制
　　
　　隨著我國交通業(yè)的迅猛發(fā)展，瀝青路面的早期破壞現(xiàn)象越來越突出，究竟采取何種級配類型才能更有效地提高路面的使用性能，受到了公路建設(shè)者越來越大的關(guān)注。作者在同江至三亞高速公路青島段的瀝青路面施工中，從加強(qiáng)原材料控制和施工控制、特別是從改進(jìn)傳統(tǒng)級配設(shè)計(jì)入手，就如何提高瀝青路面的使用性能進(jìn)行了有效嘗試，達(dá)到了預(yù)期效果。
　　1工程概況
　　同三線青島段路面面層為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，總厚度18cm，分別為8cm厚粗粒式瀝青混凝土（AC-25Ⅰ）、6cm厚中粒式瀝青混凝土（AC-20Ⅰ）和4cm厚抗滑表層（AK-13A）。膠結(jié)料：下面層采用國產(chǎn)瀝青，中面層采用進(jìn)口瀝青，抗滑表面采用改性瀝青。
　　2控制原材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
　　根據(jù)對同三高速公路青島段瀝青混合料級配優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果和近年來國內(nèi)外在瀝青路面技術(shù)方面的研究成果，省交通科研所作為該工程的技術(shù)指導(dǎo)制定了《同三高速公路青島段瀝青路面技術(shù)要求》，作為路面施工招標(biāo)文件技術(shù)要求的補(bǔ)充部分，在同三高速公路青島段的瀝青面層施工中予以實(shí)施。
　　2.1對集料的要求
　　由于粘土顆粒成分會引起瀝青混合料的體積膨脹，在水的作用下引起瀝青膜與礦料間的剝離現(xiàn)象，因此要求所有的礦料必須清潔、低塑性，并明確要求礦料中小于0.075mm部分的塑性指數(shù)要小于4。
　　要求粗集料必須為破碎集料，具有良好的顆粒形狀與表面紋理，與瀝青應(yīng)具有良好的粘結(jié)力。根據(jù)目前高速公路水損害現(xiàn)象較頻繁的情況，應(yīng)對粗集料采取抗剝落措施，以保證混合料達(dá)到水穩(wěn)定性指標(biāo)要求。
　　為提高瀝青混合料的抗水損害能力，要求填充料必須采用石灰?guī)r質(zhì)礦粉，并要求在礦粉生產(chǎn)過程中加入一定數(shù)量的生石灰粉，添加量約占瀝青混合料總量的(1.3±0.3)%，石灰粉與礦粉的重量比約為28±5:72±5[1]。
　　3混合料設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制要求
　　下表是專門就本項(xiàng)目所優(yōu)化的混合料級配設(shè)計(jì)與交通部《規(guī)范》要求的級配范圍相對照的情況。通過對比可以看出，在省交通科研所優(yōu)化的中、下面層級配設(shè)計(jì)中采用了含量更高的粗集料，同時，每種級配類型都減少了0.075mm以下部分的用量，形成了一種典型的“S型”級配，使礦料間更易形成一種嵌擠結(jié)構(gòu)，承載能力和高溫穩(wěn)定性大大提高，并且空隙率有所降低，減少了自由水侵入的可能性。此外，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中對每個篩孔通過量的允許偏差都做出了嚴(yán)格限制，以此加強(qiáng)施工中對混合料級配的控制，從而確保混合料的質(zhì)量。
　　瀝青混合料級配范圍對照表

　　在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)及施工檢測時，最大理論密度計(jì)算要以真空法實(shí)測為準(zhǔn)，當(dāng)采用計(jì)算法時，集料密度取值應(yīng)為0.25倍的毛體積密度加上0.75倍的表觀密度，以使集料密度的采用更加準(zhǔn)確合理。
　　配合比設(shè)計(jì)完成后，依據(jù)試驗(yàn)段確定的熱料倉比例和最佳瀝青含量作為生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)配合比。同時將滿足要求的試驗(yàn)段瀝青混合料進(jìn)行抽提，得到各篩孔通過率的平均值，以此作為生產(chǎn)控制的標(biāo)準(zhǔn)級配曲線。
　　具有較高粗集料含量的S型級配混合料與一般密級配混合料不同，壓實(shí)更加困難，必須通過鋪筑試驗(yàn)段確定可行的碾壓工藝。為了更好地保證施工質(zhì)量，在壓實(shí)度控制上需要更加嚴(yán)格要求。壓實(shí)度采用空隙率控制，要求壓實(shí)后的中、下層空隙率為4-6%；上面層空隙率為5-7%，極限值為4-8%。
　　根據(jù)本項(xiàng)目《技術(shù)補(bǔ)充》文件及《規(guī)范》的要求，施工單位在施工中加強(qiáng)了對原材料加工、瀝青混合料生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。
　　在原材料方面，施工單位派出專人負(fù)責(zé)監(jiān)督采石場和碎石加工廠的生產(chǎn)質(zhì)量，杜絕含土多、材質(zhì)差的石料進(jìn)場。同時，實(shí)驗(yàn)室加大了對各種進(jìn)場原材料的抽檢力度，按粗、細(xì)集料1000m3抽檢一次、瀝青100噸抽檢一次、礦粉每車抽檢一次、乳化瀝青每天抽檢一次的頻率，對集料進(jìn)行級配、粘附性、壓碎值、針片狀含量及砂當(dāng)量等常規(guī)指標(biāo)的檢測，對瀝青進(jìn)行三大指標(biāo)的檢測，同時對每一批次的瀝青都進(jìn)行一次蠟含量的委托檢測，對礦粉進(jìn)行級配、有效氧化鈣含量等指標(biāo)的檢測，對乳化瀝青進(jìn)行瀝青含量、穩(wěn)定性、粘度等常規(guī)指標(biāo)檢測
　　在配合比的設(shè)計(jì)方面，施工單位根據(jù)省交通科研所給出的混合料級配范圍要求，并根據(jù)總的指導(dǎo)思想，首先進(jìn)行了各結(jié)構(gòu)層混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，確定了下面層目標(biāo)配合比為：
　　1-3cm碎石:1-2cm碎石:0.5-1cm碎石:石屑:砂:礦粉=12:26:28:20:13:1，最佳油石比為4.3%；
　　中面層目標(biāo)配合比為：
　　1-2cm碎石:0.5-1cm碎石:石屑:砂:礦粉=30:40:21:8:1，最佳油石比為4.4%；
　　上面層目標(biāo)配合比為：1-1.5cm碎石:0.5-1cm碎石:0.3-0.5cm碎石:石屑:砂:礦粉=33:19:12:20:13.5:2.5，最佳油石比為5.2%。
　　從各結(jié)構(gòu)層的目標(biāo)配合比可以看出，級配設(shè)計(jì)中粗集料的用量比較高，分別達(dá)到了66%、70%和64%，同時從實(shí)際篩分結(jié)果來看，混合料中0.075mm篩孔的通過率較低，形成了較明顯的S型級配曲線。此外，我們用自生產(chǎn)的石屑作細(xì)集料的同時，還采用了部分天然砂，但使用比例都控制在了15%以內(nèi)，符合省交通科研所對天然砂的使用要求。由于在進(jìn)行碎石加工過程中除塵效果不很理想，致使集料中0.075mm以下部分含量相對較高，因此在進(jìn)行混合料級配設(shè)計(jì)時，上、中、下面層中礦粉的添加比例都很低，僅分別為1%、1%和2.5%。為了確保混合料的抗水損害能力，我們決定使用生石灰粉代替礦粉作填充料，且保證生石灰粉中有效氧化鈣的含量不低于60%，同時用于生產(chǎn)生石灰粉的石灰等級不低于三級。
　　目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)完成后，我們對各結(jié)構(gòu)層混合料的抗水損害能力、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果完全符合要求，尤其是抗車轍能力比一般的密級配混合料有大幅度提高，上、中、下面層的動穩(wěn)定度值分別超過了4000次/mm、3000次/mm、5000次/mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于《規(guī)范》及本項(xiàng)目技術(shù)補(bǔ)充規(guī)定的要求。
　　在進(jìn)行生產(chǎn)配比設(shè)計(jì)確定熱料倉比例時，以連續(xù)生產(chǎn)的瀝青混合料抽提后確定的級配結(jié)果為準(zhǔn)。為達(dá)到最理想的效果，每一結(jié)構(gòu)層的生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)都進(jìn)行了多次精心調(diào)整，最后確定了下面層生產(chǎn)配比為：
　　4#倉：3#倉：2#倉：1#倉：礦粉：瀝青=38：25：16：20：1：4.3；中面層生產(chǎn)配比為：4#倉：3#倉：2#倉：1#倉：礦粉：瀝青=25：31：17：23：1.5：4.4；上面層生產(chǎn)配比為：4#倉：3#倉：2#倉：1#倉：礦粉：瀝青=23：32：10：31：4：5.2。從中可以看出，經(jīng)過拌和機(jī)除塵后，礦粉的添加比例有所提高，尤其上面層礦粉添加比例從2.5%提高到了4%，但為了保證混合料質(zhì)量，我們沒有考慮使用回收礦粉，仍然采用生石灰粉代替礦粉使用，這樣雖然增加了成本，但卻提高了混合料的抗水損害能力，確保了工程質(zhì)量。
　　生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)的驗(yàn)證：我們按確定的熱料倉比例和最佳瀝青含量分別進(jìn)行了試拌、試鋪工作，并分三次對各結(jié)構(gòu)層瀝青混合料取樣進(jìn)行抽提和馬歇爾試驗(yàn)。最后確定了各結(jié)構(gòu)層試驗(yàn)段的三次抽提篩分結(jié)果平均值，并以此作為生產(chǎn)控制的標(biāo)準(zhǔn)級配曲線。
　　在進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)及現(xiàn)場施工時，中、下面層瀝青混合料的拌和、擊實(shí)溫度是根據(jù)粘溫關(guān)系圖確定的，其中下面層的拌和溫度為145℃、擊實(shí)溫度為135℃；中面層的拌和溫度為156℃、擊實(shí)溫度為145℃；上面層由于使用改性瀝青，其拌和、擊實(shí)溫度是由供應(yīng)商根據(jù)瀝青技術(shù)性質(zhì)確定的，拌和、擊實(shí)溫度分別為175℃和165℃。應(yīng)該注意的是，擊實(shí)成型的溫度應(yīng)是施工碾壓的最低溫度。
　　4結(jié)語
　　通過優(yōu)化級配設(shè)計(jì)及加強(qiáng)原材料和施工控制，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)得到了很好地控制。最后經(jīng)測算，下面層空隙率平均值為4.8%，壓實(shí)度代表值為99.1%；中面層空隙率為5.3%，壓實(shí)度代表值為98.4%；上面層空隙率平均值為6.1%，壓實(shí)度代表值為98.8%。各結(jié)構(gòu)層空隙率和壓實(shí)度得到了有效控制，尤其動穩(wěn)定度指標(biāo)大幅度提高，確保了路面具有較強(qiáng)的抗車轍能力。