青海省沥青路面施工质量控制研究

'分类号:U41610710-20118348专业硕士学位论文青海省沥青路面施工质量控制研究杨志鹏导师姓名职称马骉教授专业学位类别工程硕士申请学位类别硕士及领域名称交通运输工程论文提交日期2015年4月26日论文答辩日期2015年6月13日学位授予单位长安大学 StudyonConstructionQualityControlofAsphaltPavementinQinghaiProvinceAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YangZhipengSupervisor：Prof.MaBiaoChang’anUniversity,Xi’an,China 摘要随着青海省公路建设的持续深入，沥青路面施工问题导致的质量隐患越来越受到重视，本文结合青海的环境和资源特点，对沥青路面质量控制进行了系统研究。集料的性质直接关系着沥青路面的施工和使用质量。集料强度、颗粒形状、表面纹理、化学性质和集料的吸水率都影响着沥青路面的使用性能。青海省碎石岩性复杂，导致沥青路面施工时原材料的使用性能不尽相同，本文重点研究了不同区域沥青路面施工时对碎石的选用要求，对沥青和集料的技术要求进行研究，提出青海省碎石加工工艺的质量要求和沥青的选用标准。青海省地域辽阔，气候复杂，沥青混合料的使用质量与其息息相关，调查我省不同地区沥青混合料性能指标的适应性；主要研究了沥青混合料的水稳性能、低温稳定性能和高温稳定性能。建议适当调高青南高原大部分地区，以及祁连山脉西北部山区的水稳定性检验技术要求控制，海西地区、祁连山地部分矿产资源丰富地区的沥青混合料高温稳定性能指标相对于现行规范要求，整体上予以适当提高。针对青海省沥青路面施工过程中存在的问题，结合沥青混合料的压实特点，提出了施工工艺各环节的改进方法和质量控制要点，包括原材料的管理，分析了拌和厂生产与控制、沥青混合料的运输、摊铺和碾压各环节存在的问题，同时研究了不同摊铺温度下沥青混合料的老化现象，探索了温拌技术在青海省施工中的应用，室内研究发现温度引起的老化现象较明显，温拌技术可以有效降低沥青混合料的施工温度，其施工性能依然良好。根据研究成果，本课题铺设了试验路，经检测，混合料级配良好，路面的压实效果理想，达到了预期的要求，为青海省后续工程沥青路面的质量控制提供了经验参考。关键词：青海省；原材料；混合料性能；质量控制i AbstractWiththecontinuousdevelopmentofhighwayconstructioninQinghaiprovince,thequalityproblemswhichwerecausedbytheconstrctionproblemsofasphaltpavementhaveattractedmoreandmoreattention.CombiningwiththecharacteristicsoftheenvironmentandresourcesinQinghai,thequalitycontrolofasphaltpavementwassystematicallystudiedinthispaper.Thepropertiesofaggregatehaveacloserelationshipwiththeconstructionandusequalityofasphaltpavement.Thestrength,particleshape,surfacetexture,chemicalpropertiesandwaterabsorptionofaggregatehaveinfluenceontheusingperformanceofasphaltpavement.ThegravelinQinghaihascomplexlithology,whichleadstothedifferentuseofrawmaterials.Thispaperhasstudiedtheselectionrequirementofgravelandthetechnicalrequirementsofasphaltandaggregateforasphaltpavementindifferentregions,putforwardthequalityrequirementsofqinghaiprovincegravelprocessingtechnologyandtheselectionstandardofasphaltinQinghaiprovince.TheusequalityofasphaltmixtureiscloselyrelatedtothevastareaandcomplexclimateinQinghaiprovince.BymeansofinvestigatingtheadaptabilityofasphaltmixtureperformanceindicatorstodifferentregionsinQinghaiprovince,thispapermainlystudiedthewaterstability,lowtemperatureanti-crackingperformanceandhigh-temperaturestabilityofasphaltmixture.Itsuggeststhatthetechnicalrequirementofwaterstabilityshouldbeappropriatelyraisedinmostofthesouthernplateauregionandthenorthwestoftheqilianmountains,thehightemperatureindicatorsalsoshouldbeimprovedrelativelytothecurrentspecificationinhaixiregionandmineral-richregionsoftheqilianmountains.Combingwiththecompactioncharacteristicsofasphaltmixture,itproposesthetheimprovedmethodandqualitycontrolpointsforeachlinkofconstructionprocess,includingthemanagementofrawmaterials,analysestheproblemsofproductingandcontrollingofmixingplant,transportation,pavingandrollingofasphaltmixture.ThispaperalsostudiedtheagingofasphaltmixtureunderdifferentpavingtemperatureandexploredtheapplicationofwarmmixtechniqueinQinghaiprovince.Theindoorresearchfoundthattheagingofasphaltmixturecausedbytemperatureisobvious,warmmixtechniquecaneffectivelyreducethetemperatureofasphaltmixtureanditsconstructionperformanceisstillgood.Accordingtotheresearchresults,theexperimentalroadwaslaidandthemixturegradationisgood,thepavementcompactioneffectisidealwhichhasreachedtheexpectedrequirement,whichprovidesthequalitycontrolexperienceofasphaltpavementforthesubsequentprojectinii Qinghaiprovince.Keywords:Qinghaiprovince,rawmaterials,asphaltmixtureperformance,qualitycontroliii 目录第一章绪论............................................................................................................................11.1本文研究的背景和意义...............................................................................................11.2相关研究综述...............................................................................................................11.3主要研究内容...............................................................................................................31.3.1路面集料的技术要求研究................................................................................31.3.2青海省不同地区沥青混合料性能指标研究....................................................31.3.3青海省沥青路面施工质量控制研究................................................................3第二章路面集料的技术要求研究..........................................................................................42.1青海省集料技术指标调研分析...................................................................................42.1.1青海省集料料源分布........................................................................................42.1.2青海省已建公路沥青路面集料岩性分析........................................................52.1.3上面层集料技术指标........................................................................................62.1.4中下面层集料技术指标..................................................................................122.2集料加工工艺和技术要求.........................................................................................152.2.1规范筛网规格...................................................................................................162.2.2合理配置破碎机组合.......................................................................................212.2.3增加除尘设备...................................................................................................222.2.4规范原材料的后场控制..................................................................................222.3本章小结.....................................................................................................................24第三章青海省不同地区沥青混合料的性能指标研究......................................................253.1水稳定性能................................................................................................................253.2低温稳定性能............................................................................................................283.3高温稳定性能............................................................................................................303.4本章小结.....................................................................................................................33第四章青海省沥青路面施工质量控制研究......................................................................344.1原材料堆放与装运.....................................................................................................344.2拌和厂生产和控制.....................................................................................................37v 4.3沥青混合料运输、摊铺及碾压控制..........................................................................394.4青海省施工质量实体工程检测.................................................................................464.5本章小结......................................................................................................................47第五章主要研究结论及建议...............................................................................................495.1研究结论......................................................................................................................495.2进一步研究建议..........................................................................................................50参考文献...................................................................................................................................51致谢.........................................................................................................................................53vi 第一章绪论第一章绪论1.1本文研究的背景和意义在大规模的公路建设中，优良的施工质量是保证路面长期使用性能的根本前提，良好的公路建设质量和必要的前期投入是降低后期养护压力的关键。多年来，我国的公路建设一直深受“早期损坏”的困扰，公路在建成后不久就面临巨大的养护维修压力。虽然近年来，经过广大公路建设者的努力，随着施工管理技术的不断提高，早期损坏已经大大减轻，但各地区之间差异仍然较大，早期损坏仍然不同程度地存在于部分路段。随着我国“一路一带”战略方针的提出，丝绸之路经济带上各省份将参与到这一经济盛宴中，青海省作为丝路上一个重要的省份，经济发展离不开交通规划和建设的支撑，可以说，青海省的公路建设即将迎来新一轮的高潮。在新的建设高潮来临之际，对青海省以往的公路建设经验进行总结，在此基础上提高青海省公路施工质量显得的意义重大。近些年来青海省公路建设处于爆发期，新修及改扩建工程都在增加，公路通车里程也迅猛增加。青海省虽然涌现出了一批优质工程，但依然存在很多路面施工质量控制方面的问题。青海省独特的气候环境往往会对路面的施工质量造成较大的影响，综合来看，[1][2][3]新修公路使用寿命短、早期损坏严重、水损害及冻融破坏等依然是青海公路沥青路面的突出问题。调查显示，青海省独特的气候环境导致筑路原材料的差异性较大，原材料岩性复杂，这些因素影响了沥青路面碎石加工的的使用质量，而原料块石是保证沥青路面筑路质量的关键，必须从严进行源头控制。此外，青海省路面建设往往忽视室内试验、面层施工前场控制和后场控制的内在联系，施工环节脱节和不重视试验对工程质量的反馈作用，以及沥青路面施工的粗放式管理往往导致施工质量不受控。因此，鉴于青海省特殊的自然气候条件和考虑因地制宜的资源利用情况，对路面原材料的从严把控，加强相应沥青路面的施工管理和提高相关施工的技术水平，已成为青海省工程建设中需要迫切解决的问题。本文结合青海省沥青路面施工技术水平现状，重点研究影响沥青路面工程质量的几[4][5]个关键问题：青海省筑路原材料的优化选择和质量管控、沥青混合料室内性能优化、[6]路面施工工艺提升等质量控制体系。1.2相关研究综述原材料是公路工程施工质量的重要保障，我省地域辽阔，筑路原材料存在很大的差1 长安大学硕士学位论文异，青海省内环境复杂，路面原材料的岩性特征复杂，砂岩、花岗岩、解理岩石及风化岩等材质的碎石在加工时，经常导致集料针片状颗粒含量过大，压碎值不足，粘附性差等问题，造成沥青混合料施工时的潜在质量隐患。据调查，青海省的公路建设中经常遇到不合格的原材料，这种情况大多归于母材的因素，G214线某标段碎石加工时曾检测到集料的针片状颗粒含量达40%，远远超过规范的使用要求，其碎石加工的岩石为解理岩。S101线在建设初期，由于当地路面原材匮乏，风化岩的针片状颗粒含量也远远超出指标要求。海西察德高速某标段在建设初期使用花岗岩，造成沥青混合料施工质量缺陷，被要求整改，可见原材料的母材是青海省工程建设需要考虑的首要问题。青海省碎石加工常用的工艺有：颚式破碎机+反击破；颚式破碎机+破圆锥破；颚式破碎机+圆锥破+冲击式破碎机，虽然破碎工艺在逐步更新和完善，但不同岩性的碎石破碎效果也不尽相同。因此，碎石加工需要综合把控，既要重视源头管理，还要兼顾碎石加工工艺。客观而言，丰富的岩石分布使得青海公路建设在原材料方面具有一定的特殊性。那么如何结合地方特色，充分考虑利用地区材料特点，更好地为当地公路建设服务，这是交通管理部门需要面对的问题，也是科研人员需要研究解决的问题。在对于路面施工质量问题的调查中，路面混合料离析是造成沥青路面早期损坏较多的一个重要原因。沥青路面离析就是路面某一区域内沥青混合料主要性质的不均匀，包括：沥青含量、集料组成、添加剂含量以及路面的空隙率等，从而引起沥青路面的损害。[7][8]沥青混合料离析大致可分为两种类型：级配离析和温度离析。级配离析出现时，沥青路面上一些区域粗料集中，另一些区域细集料集中，导致混合料不均匀，在级配及沥青用量上与设计不一致，导致路面呈现出较差的结构和纹理特性，一些区域由于细料集中、孔隙率小，可能出现泛油、车辙；而另一些区域又可能由于粗料集中、孔隙率太[9]大，而出现水损坏现象。温度离析是指沥青混合料在储存、运输及摊铺中受天气、施工机械影响，由于热量损失而出现温度差异的状况。由于温度离析，路面会出现压实度不均匀的现象，摊铺面温度较低的区域将导致路面较高的空隙率和较高的粗糙度。这些区域由于透水将出现松散、坑洼现象。温度离析造成的后果与骨料离析一样严重，都会导致沥青路面的早期损坏，大大缩短沥青路面的使用寿命。研究表明，由于离析的影响，沥青路面的使用寿命大大缩短，严重离析的路面使用寿命可能会减少50%以上。目前公路沥青路面的一些早期损坏，如松散、网裂、坑洞、局部严重辙槽、局部泛油、横向裂2 第一章绪论缝多、新铺沥青路面的构造深度不均等，都与沥青混合料的离析相关。随着我国公路沥青路面早期损害的出现，越来越多的道路施工人员和研究人员开始重视沥青路面的离析问题。[10]另外，路面压实是沥青路面质量的关键，很多沥青路面的早期损害与路面的压实度不足有直接的关系。压实度不足可能导致沥青路面出现剥落、松散、坑槽和车辙等病害。但目前国内道路界对沥青路面的压实理论研究较少，对碾压操作人员的理论知识培训不够重视。青海省后续还有大量的新建路面，这些公路基本都采用沥青路面结构。因此开展沥青路面施工工艺与质量控制的研究，对于提高沥青路面施工、管理技术水平，提升沥青路面质量有着重要的意义。1.3主要研究内容1.3.1路面集料的技术要求研究集料的性质直接关系着沥青路面的施工和使用质量。集料强度、颗粒形状、表面纹理、化学性质和集料的吸水率都影响着沥青路面的使用性能。青海省碎石岩性复杂，导致沥青路面施工时原材料的使用性能不尽相同，本文将重点研究不同区域沥青路面施工时对碎石的选用要求。1.3.2青海省不同地区沥青混合料性能指标研究青海省地域辽阔，气候复杂，沥青混合料的使用质量与其息息相关，调查我省不同地区沥青混合料性能指标的适应性；主要研究水稳性能、低温稳定性能和高温稳定性能。1.3.3青海省沥青路面施工质量控制研究结合青海省路面施工的情况，针对性地研究施工工艺各环节的改进方法和质量控制要点，包括原材料的管理、拌和厂生产与控制、沥青混合料的运输、摊铺和碾压等。3 长安大学硕士学位论文第二章路面集料的技术要求研究沥青路面的施工和使用质量与集料的性质有着密切的关系。集料强度、颗粒形状、表面纹理、化学性质和集料的吸水率都影响着沥青路面的使用性能。研究表明，强度高、颗粒形状好、表面纹理粗糙、吸水率小、呈碱性的集料是生产沥青路面最好的集料。但通过本文的调研表明，目前青海省的公路沥青路面集料存在如下问题：1、青海省优质石料供应紧张，天然砂砾却非常丰富青海省地处青藏高原北部，全省均属高原范围之内，地形复杂，地貌多样。气候上太阳辐射量大，日照时间长，热量充沛，昼夜温度变化剧烈，夏季雨热同期，冬季严寒时间较长。恶劣的自然条件对青海各地区筑路材料提出了较高的要求。但是，青海深居内陆腹地，本地优质石料产量少，外地供应则增大了经济成本，导致青海省优质石料供应紧张，天然砂砾却非常丰富的现状。2、集料加工工艺的精细化和标准化不足，集料不合格指标多为加工性指标导致集料加工工艺的精细化和标准化不足，集料不合格指标多为加工性指标的主要原因，一方面由供应商的加工水平及料源特性决定；另一方面是供应商按照施工单位的要求进行石料加工，由于施工单位对石料规格的要求各不一样，导致供应商的工艺不断改变，在特定工艺满足施工单位需求之后，该工艺加工剩余的材料在掺配后将被供应给下一个不同工艺要求的施工单位。对于后者，与其耗费人力物力对供应商进行生产过程监督，不如建立地方性技术指南，统一公路用集料的合理加工规格，这样不仅从一定程度上可以缓解原材料规格的各种问题，同时也给施工质量控制带来一定的保障。为此，本文对青海省当地的集料技术指标进行研究，分析加工工艺和设备对集料加工特性的影响，以指导青海省沥青路面集料的标准化、规范化加工，提高集料的加工质量，满足技术指标要求。2.1青海省集料技术指标调研分析为了确保集料性质能满足沥青路面使用质量的要求，同时有利于沥青路面施工过程中对集料质量的控制，必须从青海省当地的实际情况出发，分析其集料的岩性和技术指标，并针对其技术指标研究青海省集料的料源特性和加工特性，并对其提出指导意见。2.1.1青海省集料料源分布青海省部分地区经济仍然以农牧业为主，受经济条件限制已建公路里程相对较少，地区之间通常只要一条公路便可满足交通需求。青海省山脉众多，岩石种类繁杂、产量4 第二章路面集料的技术要求研究丰富，但供公路建设的岩石却不多。很多地区的岩石风化严重，多种岩性的石料混杂在一起，优质的玄武岩和石灰岩相对匮乏。以海东地区某公路两旁山体为例，基岩裸露在沿线山岭丘陵和基座台地上，以变质岩中的各类片麻岩、片板岩和沉积岩中的碎屑岩、各类砂岩为主，相对缺乏石质较为优良的石灰岩或玄武岩。在料源受限的情况下，青海省部分公路面层所用集料直接由沿河开采的天然圆砾石破碎加工而成，造成有些公路同一路段的面层集料中，可能掺杂多种岩性，如石灰岩、片岩、砂岩等；青海省石屑主要以天然河砂代替，并且天然河砂的用量通常较高，达到15%以上。这种情况在青海省公路建设中普遍存在，优质原材料匮乏已经成为阻碍青海省公路建设水平提高的一个因素，因此当前的解决措施必须基于青海省集料生产现状，提出相应的技术措施，以提高沥青路面的建设质量。同时，青海省地广人稀，省内公路大多要跨越大型山脉，这对建设固定料场提出了重大难题。一方面，受经济成本限制业主和施工单位只选择离建设工程较近的料场，另一方面，料场本身受地理条件制约经营成本较高。因此，青海省固定料场较少，在公路建设中，一般临时把料场建在工程部附近，而且料场规模较小，生产设备简单。这种小规模料场只在附近有公路建设工程时才投入生产，等工程结束后原来料场一般都废弃处理，新的料场继续建设在新的工程项目附近。这对调查青海省料源分布增加了很大难度，现有的调研结果表明，青海省公路建设所需的优质石料匮乏，料场的各项质量管理和质量保证体系尚不够完善。图2.1集料岩性混杂2.1.2青海省已建公路沥青路面集料岩性分析青海省用于沥青路面面层的集料料源方面，料源比较匮乏，早期还使用过河卵石破碎石料作为上面层集料，现阶段青海省沥青路面上面层主要以石灰岩为主，部分公路采5 长安大学硕士学位论文用玄武岩、花岗岩、白云岩和砂岩；在集料加工工艺上，集料主要来自当地中小型私营料场加工破碎生产，一些施工单位也自己生产。本文调研了青海省部分公路筑路集料的岩性，见表2.1。表2.1青海省部分路段面层筑路集料岩性路段层位岩性上面层石灰岩海西某路下面层石灰岩上面层玄武岩海东某路中面层石灰岩下面层石灰岩上面层玄武岩海东某路下面层石灰岩上面层玄武岩海南某路下面层石灰岩上面层玄武岩玉树某路下面层石灰岩上面层石灰岩海北某路下面层石灰岩海西某路某标段上面层花岗岩果洛地区某标段上面层破碎砾石海南某路某标段上面层花岗岩海北某路某标段上面层砂岩海西某路某标段上面层白云岩2.1.3上面层集料技术指标用于沥青路面上面层的集料应该选用强度高、颗粒形状好、表面纹理粗糙、吸水率小的集料，最好选用玄武岩，石灰岩、砂岩也可用沥青路面上面层，但要保证具有优良的品质，白云岩和花岗岩则应关注与沥青的粘附性，在使用时可通过添加抗剥落剂或水泥以提高与沥青的粘附性。青海省沥青路面上面层集料目前主要采用的为玄武岩和石灰岩集料，部分公路采用花岗岩、白云岩和砂岩。所调研的上面层集料的技术指标见表2.2。6 第二章路面集料的技术要求研究表2.2青海省部分路段上面层集料检测指标MMNOOPPQQR路段I路I路J路J路GHKL路路路路路路路路路路A路B路C路D路E路F路A1A2B1B2路路路路ABAABABAAA指标标标标标标标标标标标标标标标压碎值16.923.015.421.515.816.415.31811.313.516.114.31519.523.923.211.721.517.428.110.718.618.517.5（%）洛杉矶磨耗值16.722.216.822.613.41616.221.218.818.618.416.417.828.522.922.512.622.018.222.119.318.523.116.8（%）磨光值474747-484835-39393840393536373936383637383938（BPN）粗集料坚固性442333-02121222222221322（%）细集料坚固性543433313232333333222333（%）软石含-2.1-2.2-1.40.91.35.01.92.82.32.73.52.62.52.42.52.72.52.42.22.72.6量（%）砂当量49777180---8473793465925896868285865094727886（%）大于9.5mm扁2.74.24.02.83.85.36.53.58.35.65.45.85.68.76.45.59.914.818.81.82.12.04.84.8平颗粒含量（%）7 长安大学硕士学位论文表2.2青海省部分路段上面层集料检测指标（续）MMNOOPPQQR路段I路I路J路J路GHKL路路路路路路路路路路A路B路C路D路E路F路A1A2B1B2路路路路ABAABABAAA指标标标标标标标标标标标标标标标小于9.5mm扁2.93.83.04.35.45.45.82.811.47.56.46.612.010.47.49.212.015.412.42.43.23.06.86.2平颗粒含量（%）细集料水洗法＜16.410.610.27.7---11.16.810.219.38.34.218.23.99.02.16.74.115.63.37.613.67.80.075mm颗粒含量（%）与沥青的粘附454544444344345553335334性8 第二章路面集料的技术要求研究1）根据料源特性表2.2进一步分析集料。（1）压碎值上面层集料的压碎值作为相对衡量石料强度的一个指标，用以评价公路路面使用集料的质量。规范要求高速及一级公路所用石料压碎值小于等于26%，而青海省已建沥青路面上面层集料压碎值检测值在15.3%~28.1%，大部分集料的压碎值低于26%，只有一条路上面层集料的压碎值超过规范要求，达到28.1%。因此，青海省沥青路面用于面层的集料无论是石灰岩还是玄武岩、花岗岩、砂岩、白云岩压碎值指标很好地满足了规范要求。（2）洛杉矶磨耗损失洛杉机磨耗损失是用于评定抗滑表层的集料抵抗车轮磨耗的能力。洛杉矶磨耗损失越小，表明集料的耐磨性越好。我国洛杉矶磨耗损失标准为高速、一级公路28%，其他等级公路为35%。青海省沥青路面上面层集料检测值能很好地满足这一要求，其值在13.4%~28.5%，只有一条路的上面层集料的洛杉矶磨耗损失超过28%。（3）视密度集料视密度在沥青混合料体积计算时是一个非常重要的参数，但是否需作为集料的一个指标值得讨论。规范要求粗细集料的视密度大于等于2.50g/cm3，青海省沥青路面上面层1#、2#、3#、4#集料及石屑视密度检测值在2.6g/cm3~2.9g/cm3（砂和矿粉除外）之间，符合这一要求。表2.3青海省部分路段上面层选用集料视密度##1料视密度2料视密度3#料视密石屑视密砂视密度矿粉视密应用标段333333（g/cm）（g/cm）度（g/cm）度（g/cm）（g/cm）度（g/cm）海西某路上面层2.7042.7062.678-2.7042.667海南某路上面层2.7012.702-2.7042.664-海东某路上面层2.8842.882-2.824--海北某路上面层2.8492.7972.792-2.7492.79玉树某路上面层2.8642.854-2.7742.678-果洛某路上面层2.8812.853-2.826--高速、一级公路≥2.60≥2.60≥2.50≥2.50≥2.50≥2.50技术要求其他等级公路≥2.60≥2.60≥2.45≥2.45≥2.45≥2.45技术要求（4）吸水率9 长安大学硕士学位论文集料的吸水率是集料空隙率和质量的一个重要指标，且集料吸水率过大，给烘干带来困难，影响沥青混合料的拌和生产。由试验得出，含水量每提高1%，燃油能耗增加10%，规范要求吸水率高速、一级公路≤2.0%，其他等级公路≤3.0%青海省沥青路面上面层集料吸水率检测值在0.56%~1.74%之间，满足规范要求。石灰岩、白云岩吸水率比玄武岩低，砂岩和花岗岩的吸水率相对大一些，石灰岩吸水率小是相对玄武岩的一个优势。表2.4青海省部分路段上面层选用集料吸水率##应用标段1料吸水率（%）2料吸水率（%）中砂吸水率（%）4#料吸水率（%）海西某路上面层0.861.061.081.15海南某路上面层0.580.971.111.21海东某路上面层1.071.440.941.08海北某路上面层0.620.801.611.74玉树某路上面层0.520.781.011.08果洛某路上面层0.911.231.101.30共和某路上面层0.280.301.011.06循化某路上面层0.280.301.011.06高速、一级公路≤2.0≤2.0≤2.0≤2.0技术要求其他等级公路≤3.0≤3.0≤3.0≤3.0技术要求（5）对沥青的粘附性沥青路面在水与交通荷载的同时作用下，可能引起沥青与集料界面粘附性的降低，并导致剥落、掉粒、松散、坑洞等破坏，在潮湿多雨及春融期是一种常见的路面病害。一般来说碱性集料与沥青有良好的结合力，而酸性集料结合力较弱，遇水极易剥落。石灰岩、安山岩、玄武岩等碱性或中性集料与大多数沥青有较好的粘附性，且三者按照粘附性等级排序为石灰岩>玄武岩、白云岩、砂岩>花岗岩，因此石灰岩对沥青的粘附性是最强的，可以有效地提高抗水损害能力。青海省沥青路面上面层集料除花岗岩外其他集料对沥青的粘附性检测值均满足规范不小于4级的要求。多条路所用花岗岩集料对沥青的粘附性为3级，为提高花岗岩粘附性，必须添加抗剥落剂或水泥。（6）坚固性规范对高速公路、一级公路坚固性指标要求不大于12%，青海省上面层集料坚固性检测值在2%~5%之间，远小于12%，很好地满足了规范的这一要求。（7）石料磨光值沥青路面在使用过程中，经过车轮反复滚动摩擦的作用，集料表面会被逐渐磨光，10 第二章路面集料的技术要求研究从而导致道路表面光滑，尤其在雨季会因此酿成车祸。为满足行车安全、舒适的要求，路面表面需满足宏观平整、微观粗糙的要求，尤其是高等级公路，对路面的抗滑耐磨性能提出了较高的要求，现行规范要求年降雨量500~250mm地区集料的磨光值不小于38BPN。青海省22个标段的沥青路面上面层集料磨光值检测值有14个大于38BPN，8个小于38BPN。同时我们发现，磨光值超标的集料有10个为石灰岩、3个为花岗岩、1个为砂岩，对于石灰岩用于沥青路面面层能否都满足沥青路面的抗滑要求，要根据所用集料的磨光值进行选择。2）根据加工特性表2.2进一步分析集料。（1）细长扁平颗粒含量对于细长扁平颗粒，我国采用3:1的标准，规范要求高速公路、一级公路上面层集料大于9.5mm的扁平颗粒含量不大于12%，小于9.5mm的扁平颗粒含量不大于18%。其他等级公路扁平颗粒含量都要求不大于20%。青海省沥青路面细长扁平颗粒含量检测值大部分低于规范要求，范围在2.7%~18.2%之间，但也有个别标段因集料加工时未设置反击式破碎机造成细长扁平颗粒含量超标。（2）水洗法小于0.075mm的颗粒含量对于粗集料，规范要求该指标控制在1%以内；对于细集料，规范要求该指标控制在15%以内。由于青海省各石灰岩石料加工厂除尘力度不够，部分料场没有采用旋风、布袋二级除尘装置，更无水洗装置，因此该指标一直难以控制，粗集料水洗法<0.075mm的颗粒含量范围在0.2%~2.7%之间，细集料水洗法<0.075mm的颗粒含量范围在0.4%~19.3%之间。部分标段细集料水洗法<0.075mm的颗粒含量明显超标，细集料含泥量过大。（3）破碎砾石的破碎面积规范要求该指标不小于90%是针对卵石而言的，青海省用于沥青路面上面层的集料均为碎石，可以说达到了100%，这个指标不成问题。（4）细集料砂当量细集料的砂当量是影响沥青路面的重要指标，它反映细集料中泥土颗粒的含量。泥土颗粒的含量大，影响沥青与石料的粘附性，降低沥青胶结料的粘附力，从而降低沥青路面结构强度和沥青路面的抗水损害能力，细集料的砂当量主要受石料性质和生产加工厂的除尘能力影响。规范要求高速、一级公路细集料砂当量大于60%，其他等级公路细集料砂当量大于50%。青海省部分沥青路面路段使用集料检测结果为34%~96%，部分标段超标非常严重，表明青海省沥青路路面存在细集料含泥量过大的情况，对此，必须加以严格控制。11 长安大学硕士学位论文（5）软石含量规范对高速公路、一级公路要求软石含量不大于3%，其他公路不大于5%，青海省沥青路面上面层集料软石含量检测值在0.9%~5.0%之间，满足要求。2.1.4中下面层集料技术指标青海省沥青路面中、下面层使用的集料问题同上面层使用的问题相同，细集料不够洁净，含水量和细集料含泥量偏高，砂当量也普遍超标。其它技术指标能够符合《公路工程沥青路面的技术规范》（JTGF40-2004）的要求，具体见表2.5。表2.5青海省部分路段中、下面层集料检测指标技术要求依托工程A路C路C路D路E路F路G路其他下面层中面层下面层下面层下面层下面层下面层公路/一指标等级级公路公路公路等级二级二级高速高速一级一级二级--岩性石灰石灰石灰石灰石灰石灰石灰--压碎值（%）16.919.719.515.415.325.114.9≤28≤30高温压碎值—21.821.516.316.6—13.4——（%）洛杉矶磨耗值16.721.621.719.620.423.019.6≤30≤35（%）磨光值（BPN）——474748—50——粗集料坚固性433332—≤12—（%）细集料坚固性544342—≤12—（%）软石含量（%）-----1.41.4≤3≤5砂当量（%）495656686266-≥60≥50大于9.5mm扁平颗粒含量2.83.33.23.13.12.411.3≤15≤20（%）小于9.5mm扁平颗粒含量2.74.04.04.04.62.98.8≤2020（%）4#料水洗法＜0.075mm颗粒16.419.219.216.423.5—0.4≤15—含量（%）砂水洗法＜0.075mm颗粒5——2.8123.6—≤3≤5含量（%）2）集料料源特性（1）压碎值12 第二章路面集料的技术要求研究规范要求沥青路面中、下面层集料的压碎值高速、一级公路≤28%，其他公路≤30%.。青海省已建沥青路面中、下面层集料压碎值检测值在14.9%~19.7%，低于28%，因此，青海省沥青路面中、下面层的集料压碎值指标很好地满足了规范要求。（2）洛杉矶磨耗损失规范要求沥青路面中、下面层集料洛杉矶磨耗损失高速、一级公路低于30%，其他等级公路低于35%。青海省沥青路面中、下层集料检测值满足这一要求，其值在16.7%~23.0%，低于30%。（3）视密度规范要求粗细集料的视密度≥2.50g/cm3，青海省沥青路面上面层1#、2#、3#、4#集料石屑视密度检测值都大于2.50%，符合这一要求。（4）吸水率规范要求吸水率高速、一级公路≤2.0%，其他等级公路≤3.0%。青海省沥青路面上面层集料吸水率检测值在0.42%~1.36%之间，满足规范要求。表2.6青海省部分路段中、下面层选用集料吸水率##应用标段1料吸水率（%）2料吸水率（%）3#料吸水率（%）A路下面层1.141.201.36C路中面层0.831.36-C路下面层0.420.831.36D路下面层0.821.28-E路下面层0.561.21-F路下面层0.460.48-G路下面层0.500.540.61高速、一级公路≤2.0≤2.0≤2.0技术要求其他等级公路≤3.0≤3.0≤3.0技术要求（5）对沥青的粘附性除个别标段采用花岗岩、白云岩、砂岩外，青海省沥青路面中、下面层集料与沥青的粘附性检测值均满足规范不小于4级的要求。（6）坚固性规范对高速公路、一级公路坚固性指标要求不大于12%。青海省上面层集料坚固性检测值在2%~5%之间，远小于12%，很好地满足了规范的这一要求。13 长安大学硕士学位论文（7）软石含量规范对高速公路、一级公路要求软石含量不大于3%，其他公路不大于5%。青海省沥青路面上面层集料软石含量检测值在1.4%左右，满足规范要求。2）集料加工特性（1）细长扁平颗粒含量规范要求高速公路、一级公路上面层集料大于9.5mm的扁平颗粒含量不大于15%，小于9.5mm的扁平颗粒含量不大于20%，其他等级公路扁平颗粒含量都要求不大于20%。青海省沥青路面细长扁平颗粒含量检测值低于规范要求，范围在2.4%~11.3%之间。（2）水洗法<0.075mm的颗粒含量用于沥青路面的粗集料，规范要求该指标控制在1%以内；而规范要求细集料控制在15%以内。青海省沥青路面中、下面层集料该指标同样严重超标，粗集料水洗法<0.075mm的颗粒含量在0.2%~2.7%之间，细集料水洗法<0.075mm的颗粒含量在0.4%~23.5%之间。细集料水洗法<0.075mm的颗粒含量明显超标，细集料粉尘含量过大。表2.7青海省部分路段选用集料水洗法<0.075mm颗粒含量##1料水洗法＜2料水洗法＜3#料水洗法＜4#料水洗法＜砂水洗法＜应用标段0.075mm颗粒0.075mm颗粒0.075mm颗粒0.075mm颗粒0.075mm颗粒含量（%）含量（%）含量（%）含量（%）含量（%）A路下面层0.60.80.716.45C路中面层0.40.8-19.2-C路下面层0.30.40.819.2-D路下面层0.50.6-16.42.8E路下面层0.30.4-23.512F路下面层0.62.715-3.6G路下面层0.20.21.50.4-技术要求≤1.0≤1.0≤15.0≤15.0≤3.0（3）破碎砾石的破碎面积规范要求该指标不小于90%是针对卵石而言的，青海省用于沥青路面中、下面层的集料均为碎石，可以说达到了100%，这个指标不成问题。（4）细集料砂当量规范要求高速、一级公路细集料砂当量大于60%，其他等级公路大于50%。青海省部分沥青路面路段使用集料检测结果为49%~68%，三分之一超标，超标非常严重，表14 第二章路面集料的技术要求研究明青海省沥青路面普遍存在细集料粉尘过大，对此，各部门必须高度重视，在集料生产和管理过程中严格控制。青海省沥青路面使用的集料总体情况良好，面层集料大部分指标满足要求，但部分样品不满足细集料水洗法<0.075mm颗粒含量、磨光值和细集料砂当量的要求，而这些指标均为集料加工特性，与集料的加工工艺和设备有直接关系。部分石灰岩的磨光值不满足规范要求，而花岗岩粘附性较差是普遍问题，这些指标与集料的料源特性关系较大。从初步调研分析来看，规范的技术指标即能满足青海省公路建设和使用条件对集料的要求，对于一些不合格的指标主要是碎石加工控制不严和选择原材料不当又未采取必要的措施来改善造成的。容易不合格的指标是细集料水洗法<0.075mm颗粒含量、集料的磨光值和细集料的砂当量。因此，青海省必须严格控制细集料的含泥量，从石料加工工艺和进场检测控制做起，含泥量过高的细集料不得用于沥青面层。在考虑石灰岩粗集料用于高等级公路沥青路面上面层时要慎重，其磨光值应不小于38BPN，花岗岩与沥青粘附性普遍偏低，在考虑用于沥青路面时则须添加抗剥落剂或水泥用以改善花岗岩与沥青的粘附性。本文调研中还发现，青海省部分（个别料场）用于沥青路面面层的粗集料还存在棱角性较差的问题，集料过于圆滑，棱角磨损严重，给目标配合比设计和生产配合比设计造成了较大的困难。过于圆滑的粗集料将造成集料之间的嵌挤作用降低，从而使沥青混合料的高温稳定性降低。同时，也造成混合料容易压实，空隙率过低，VFA过大，在车辆作用下，容易发生泛油病害。粗集料过于圆滑，还造成配合比设计时，必须增加粗集料的数量来获得合格的体积指标，包括VMA、VFA和空隙率等。粗集料用量过多，一方面将限制拌和楼的产量，一方面也可能对备料造成困难。2.2集料加工工艺和技术要求12]集料性质可以分为两类：料源特性与加工特性。料源特性包括石料强度、压碎值、洛杉矶磨耗值、磨光值、视密度、吸水率、石料与沥青的粘附性、坚固性等，这些指标主要由料源决定，与集料的强度、物理结构、化学特性等相关，与集料的加工工艺关系不大；集料加工特性与集料的加工工艺有直接关系，包括粗集料棱角性、细集料棱角性、针片状含量、砂当量、＜0.075mm颗粒含量、软石含量等。事实上，在青海料源紧张的情况下，集料加工特性应受到更多的关注和控制，并且对沥青混合料的性能有很大的影响。如上一节的分析，青海省当前集料加工不合格的指标主要是碎石加工控制不严和选15 长安大学硕士学位论文择原材料不当又未采取必要的措施来改善造成的。通过选用合适的石料加工设备和最佳的加工工艺，将会生产出更高品质的集料。根据本文的调查以及前期工程实践，对于青海省沥青路面的集料加工工艺，主要在如下方面影响较大，分别提出改进措施。2.2.1规范筛网规格石料是公路建设基本原材料，工程当中使用量巨大，青海省在公路建设当中往往选择就地取材，且碎石加工一般都委托给个人承包商代为加工，由于粗放型的管理模式，碎石加工设备、筛网设置条件、母岩的选材、大块石的优化选择及缺乏源头的有效管理，导致成品集料的质量参差不齐。同规格的成品集料内部粒径分布情况不尽相同，虽然拌和机生产中经过几层筛网筛分，但无法保证每一个热料仓粒径分布稳定，实际工程中沥青混合料的粒径差异很大，这就造成沥青混凝土矿料级配组成发生变化，导致沥青混凝土各项指标变异性大，影响沥青混凝土路面的结构稳定性和使用寿命。因此为了保证路面结构材料颗粒组成的一致性，统一轧石机的型号及筛网网孔尺寸，对保证沥青混凝土质量很重要。当前，青海省公路建设逐步朝向高标准、严要求方向迈进，各建设主管部门及质量监管部门日益加大对路用材料准入标准的重视。对于路面用碎石材料，青海省公路建设单位率先开展了面层用碎石备料监控，本文结合青海省公路面层碎石备料工作，以各种规格碎石单粒级配为对象，通过碎石加工筛网控制前后碎石加工质量的对比，分析碎石加工筛网对于加工质量的影响。筛网控制前各档碎石规格为：（10~20mm）、（5~10mm）、（3~5mm）、（0~3mm），对应的筛网筛孔尺寸为：20mm、12mm、8mm、4mm，各规格碎石单粒级配筛分结果如表2.8所示，级配曲线图如图2.2-2.5示。表2.8筛网控制前石屑（0~3mm）筛分结果筛孔尺寸（mm）4.752.361.180.60.30.150.075级配级配1100.073.944.633.621.018.014.9级配2100.074.849.239.529.118.010.816 第二章路面集料的技术要求研究表2.9筛网控制前（3~5mm）碎石筛分结果筛孔尺寸（mm）9.54.752.361.180.6级配级配1100.055.70.90.40.4级配2100.056.81.20.70.7表2.10筛网控制前（5~10mm）碎石筛分结果筛孔尺寸（mm）13.29.54.752.361.18级配级配1100.080.33.90.20.2级配2100.081.85.00.20.2表2.11筛网控制前（10~20mm）碎石筛分结果筛孔尺寸（mm）26.5191613.29.5级配级配1100.091.560.425.21.1级配2100.092.764.226.61.0石屑（0-3mm）10090级配上限80级配下限70级配160级配2(%)50通过率4030201000.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0筛孔尺寸(mm)图2.2网控制前石屑（0-3mm）单粒级配曲线17 长安大学硕士学位论文3#料（3-5mm）10090级配上限80级配下限70级配160级配2(%)50通过率4030201000.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0筛孔尺寸(mm)图2.3筛网控制前（3-5mm）碎石单粒级配曲线2#料（5-10mm）10090级配上限级配下限80级配170级配260(%)50通过率4030201000.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0筛孔尺寸(mm)图2.4筛网控制前（5-10mm）碎石单粒级配曲线1#料（10-20mm）10090级配上限80级配下限70级配160级配2）%50通过率（4030201000.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.019.0筛孔尺寸（mm）图2.5筛网控制前（10-20mm）碎石单粒级配曲线筛网控制后各档碎石规格为：（10~20mm）、（5~10mm）、（3~5mm）、（0~3mm），对应的筛网筛孔尺寸为：18mm、11mm、6mm、3.5mm，各规格碎石单粒级配筛分结果见18 第二章路面集料的技术要求研究下表（其中级配1、级配2分别代表两次不同的结果），单粒级配曲线图如图2.6-2.9。表2.12筛网控制后石屑（0~3mm）筛分结果筛孔尺寸（mm）4.752.361.180.60.30.150.075级配级配1100.086.565.750.431.121.312.5级配2100.088.869.354.032.722.210.4表2.13筛网控制后（3~5mm）碎石筛分结果筛孔尺寸（mm）9.54.752.361.180.6级配级配1100.087.98.60.60.6级配2100.087.49.20.60.6表2.14筛网控制后（5~10mm）碎石筛分结果筛孔尺寸（mm）13.29.54.752.361.18级配级配1100.093.62.50.70.7级配2100.095.93.71.01.0表2.15筛网控制后（10~20mm）碎石筛分结果筛孔尺寸（mm）26.5191613.29.5级配级配1100.097.076.639.40.2级配2100.095.875.136.60.219 长安大学硕士学位论文石屑（0-3mm）10090级配上限80级配下限70级配160级配2(%)50通过率4030201000.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0筛孔尺寸(mm)图2.6筛网控制后石屑（0-3mm）单粒级配曲线3#料（3-5mm）100级配上限90级配下限80级配170级配260(%)50通过率4030201000.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0筛孔尺寸(mm)图2.7筛网控制后（3-5mm）碎石单粒级配曲线2#料（5-10mm）10090级配上限80级配下限70级配160级配2(%)50通过率4030201000.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.0筛孔尺寸(mm)图2.8筛网控制后（5-10mm）碎石单粒级配曲线20 第二章路面集料的技术要求研究1#料（10-20mm）10090级配上限80级配下限70级配160）级配2%（50通过率4030201000.0750.150.30.61.182.364.759.513.216.019.026.5筛孔尺寸（mm）图2.9筛网控制后（10-20mm）碎石单粒级配曲线2.2.2合理配置破碎机组合目前青海省常用的集料生产设备有：颚式碎石机，旋回式碎石机，圆锥式碎石机，[13]辊式碎石机，反击式碎石机，锤式碎石机。国内其他地区有的料场生产设备青海省基本都有，但要生产出优质石料，合适的做法是将不同型号的生产设备合理组合，以形成较好的生产组合。在当前的技术条件下，较佳的方案为：对于玄武岩，一破用颚式破碎机，将500mm的石料破碎至130mm以下；二破用圆锥式破碎机，将130mm的石料破碎至40mm以下；三破用反击式破碎机，将石料破碎成最终产品即20~50mm，10~20mm，5~10mm，3~5mm即可。对于石灰岩，一破用颚式破碎机，将500mm的石料破碎至130mm以下；二破用[14]反击式破碎机，将石料破碎成最终产品。图2.9加工生产设备——轧石机21 长安大学硕士学位论文2.2.3增加除尘设备青海省沥青路面用集料普遍存在细集料水洗法<0.075mm颗粒含量和细集料砂当量超标的现象，细集料含泥量过大。这一方面与青海省目前集料加工厂普遍未设置除尘设备有关，另一方面与料场管理有关。对此我们可以采取如下措施进行控制。严格要求青海省各料场生产石料时对粉尘含量较大的石料要加强吸尘力度，并配合雾状喷水（但必须确保水不接触石料）做到二级除尘（一级除尘宜采用旋风吸尘；二级除尘宜采用布袋吸尘），必要时还必须在皮带机机头加装筛粉筛网和溜槽，用来进一步降低成品中的粉尘，使成品石料的含粉率达到要求；为防止集料的二次污染，必须做到加工现场“日产日清”，并用洒水设备对场地洒水，以减少空气中的粉尘含量。各施工单位在开始大规模备料之前，对原材料进行检测，并在施工过程中，按照一定频率对原材料进行检测，重点控制石屑和砂的含泥量，保证集料的洁净。从源头开始控制，对石料场的生产过程进行要求，不合格的原材料不允许进场。2.2.4规范原材料的后场控制石料的后场控制对公路工程建设质量非常重要，是公路建设质量的第一关。料场必须牢固树立“质量第一”的思想，把好公路建设质量的第一关。1）原料块石的质量保证（1）原料块石是整个产品质量的源头，必须从严进行控制，应有专人对原料块石的供应负责把关，杜绝方解石、有水锈块石、风化石和含泥块石进入圆锥破或反击破生产线；（2）必须保证进入破碎机的块石粒度，可通过带条筛的振动给料机对进入破碎机的块石进行最后一次筛选，以筛除原料块石中的碎石和泥块，确保进入破碎机的块石质量；（3）建立健全现场石料质量跟踪体系。现场必须有专人负责巡视检查，发现不符合要求的矿石和杂物要及时清除，对现场的筛子、皮带要定期检查，对筛面的磨损、料流、成品石料的含粉率要严格控制，发现问题及时处理；（4）对粉尘含量较大的石料场要加强吸尘力度，并配合雾状喷水（但必须确保水不接触石料）做到二级除尘（一级除尘宜采用旋风吸尘；二级除尘宜采用布袋吸尘），必要时还必须在皮带机机头加装筛粉筛网和溜槽，用来进一步降低成品中的粉尘，使成品石料的含粉率达到要求；为防止集料的二次污染，必须做到加工现场“日产日清”，并22 第二章路面集料的技术要求研究用洒水设备对场地洒水，以减少空气中的粉尘含量；（5）针对细集料中的粉尘含量较多的现象，可采用进一步筛选的方法，使细集料的质量达到标准。2）成品石料的质量保证（1）建立健全标准试验室的各种配套设施，加强对试验人员的培训和管理，坚持做到每天进行一次筛分试验，每周进行一次针片状、压碎值试验；做好相应的试验记录与报告，发现问题及时汇报并整改；（2）成品集料必须按规格标准分类堆放，保证砌有隔墙（高≥1.5m，厚度≥15cm，可用片石或砖砌筑），严禁混料，场地须用水泥混凝土硬化（厚度≥20cm，抗压强度≥30MPa，抗弯强度≥5MPa）。场地应清洁、规整，不允许有其他杂物；为保证集料质量，成品料要加以覆盖，细集料应有防雨、防尘措施（如放入有顶棚及侧墙的料库，不宜采用防雨布覆盖），细集料的转场打堆，严禁用装载机、汽车爬坡进行作业（可采用移动式皮带机进行作业）。（3）成品集料的发运，必须按要求、按标准、按比例进行，统一指挥，严禁出现抛、洒、滴、漏现象，防止对料场及其他石料的污染；（4）及时跟踪、收集、了解产品质量的信息，及时反馈，不断提高产品质量。3）建立设备管理制度从生产设备的操作、日常维护、定期保养，到试验检测设备的计量标定、操作规程等一系列的规章制度，必须加以制定并上墙明示，且落实到生产活动中。4）增强环保意识、加强环保措施（1）制定具体措施减小生产过程中的空气污染、噪音污染，并落实到生产活动中去，做到文明生产；（2）合理利用水资源，保护水环境和周围的土壤环境，加强对周围生态环境的保护。5）青海省沥青路面中、下面层集料检测指标虽然大部分满足要求，但有关技术人员对进一步提高中、下层沥青路质量还存在着一些疑惑。（1）有些集料各项技术指标都满足要求，但在施工过程中发现该种集料明显易于压碎。这种压碎程度会不会影响沥青路的使用质量，怎样从石料技术标准要求的角度来减少石料在施工中的压碎程度。[15]（2）石料的强度是石料的一个非常重要的指标，而事实上施工单位在进料时无23 长安大学硕士学位论文法进行石料的强度试验。而仅进行压碎值的试验。因此，为了确保石料的质量，需要建立强度与压碎值的相互关系，通过压碎值标准来确保强度，避免将强度不足的石料应用于沥青路面。（3）为了进一步提高沥青路面的建设质量，对石料各种规格的级配应该建立一个更加合理、更加严格的使用范围。2.3本章小结1．调研分析了青海省沥青路面集料的岩性和技术指标，并针对其技术指标研究青海省集料的料源特性和加工特性，并对其提出指导意见。2、根据调研，青海省沥青路面集料存在的主要问题在于优质料源缺乏，同时集料加工工艺不完善，其技术指标不合格的多为加工特性指标，较多存在细集料水洗法<0.075mm颗粒含量和细集料砂当量超标的现象。针对当前现状，本文提出了对集料加工工艺和技术要求。24 第三章青海省不同地区沥青混合料的性能指标研究第三章青海省不同地区沥青混合料的性能指标研究沥青混合料性能是影响沥青路面性能的主要因素。为提高沥青混合料的性能，对沥青混合料自身及其设计方法的研究一直都是工程界关注的重点。由于青海省不同地区的高温、低温与降水量有较大的差异，因此对于沥青路面的高温性能、低温性能和抗水损坏性能都有不同的要求。通过对青海省近年来公路建设工程相关资料的收集与整理，分别从抗水损坏性能、低温抗裂性能以及高温稳定性能三个角度，提出青海省常用沥青混合料的路用性能指标。资料范围涉及到全省各地区的国省道干线公路的新建或升级改造，沥青混合料类型包括常用的AC-13、AC-16以及AC-20，沥青种类包括110#和90#普通沥青。3.1水稳定性能[16]沥青路面水损坏是青海省公路沥青路面早期损坏的主要病害类型之一，这一现象在青南高原和祁连山地较为普遍。造成这一现象的根本原因一方面在于以往设计或施工过程中对于水稳定性的重视不够，缺少相关试验评价环节；另一方面，试验评价指标本身并不明确。沥青混合料水稳定性能是指沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力。对于沥青混合料而言，在浸水条件下，由于沥青与矿料的粘附力降低，导致损坏，最终表现为混合料的整体力学强度降低，因此沥青混合料的水稳定性最终是由浸水条件下沥青混合料物理力学性能降低的程度来表征的。按照浸水条件的不同，沥青混合料常用的评价方法可分为浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验。本文分别针对90#和110#两种沥青，对青海省不同地区沥青混合料的浸水马歇尔试验以和冻融劈裂试验结果进行统计，结果如下表所示：表3.1110#沥青混合料浸水马歇尔试验结果混合料空隙率（％）马歇尔稳定度（kN）MS0（％）项目编号类型非条件条件非条件条件结果规范要求海西-A44.110.748.6580.5海西-B4.14.19.467.4578.8海北-A3.94.112.389.4676.4海北-B4411.318.8478.2AC-13≥75海东-A3.93.910.558.1477.2海东-B4.1412.6910.1179.7海南-A43.99.867.5276.3海南-B4.24.111.269.0480.325 长安大学硕士学位论文表3.1110#沥青混合料浸水马歇尔试验结果（续）混合料空隙率（％）马歇尔稳定度（kN）MS0（％）项目编号类型非条件条件非条件条件结果规范要求海东某路4.34.212.249.6378.68海西某路4.1410.888.7680.51AC-16≥75海北某路43.911.048.5777.63海南某路4.24.113.2510.3978.42表3.290#沥青混合料浸水马歇尔试验结果项目混合料空隙率（％）马歇尔稳定度（kN）MS0（％）编号类型非条件条件非条件条件结果规范要求海西某路4.14.113.7211.2181.7海南某路AC-134.24.312.819.9777.8≥75海北某路4.1412.479.7878.4海南-A4.24.112.3910.1281.7海南-B44.110.658.4479.2海北-A4.14.213.4710.8580.5AC-16海北-B4.34.212.8410.1378.9≥75海西-A44.111.589.3380.6海西-B4412.7410.3281.0海南-A4.14.111.369.1580.5海南-B4.24.111.389.0179.2海北-A4.14.212.7410.1779.8AC-20海北-B4.14.111.499.1679.7≥75海西-A4.24.112.7810.3280.8海西-B4.34.210.858.4177.5表3.3110#沥青混合料冻融劈裂试验结果项目混合料空隙率（％）劈裂强度（MPa）TSR（%）编号类型非条件条件非条件条件结果规范要求海西-A4.44.512.8210.2179.6海西-BAC-134.14.113.1610.3778.8≥75海西-C4.24.212.6810.1480.0海西-A4.24.112.3210.0881.8海西-B4.1411.258.6777.1海东-A4.54.411.869.2978.3AC-16≥75海东-B4.34.210.868.3476.8海南-A4.1411.489.1679.8海南-B4412.5110.1781.326 第三章青海省不同地区沥青混合料的性能指标研究表3.3110#沥青混合料冻融劈裂试验结果（续）混合料空隙率（％）劈裂强度（MPa）TSR（%）项目编号类型非条件条件非条件条件结果规范要求海西-A4.14.112.9410.3179.7海西-B4.24.310.418.1878.6海南-A4.24.111.789.2978.9AC-20海南-B4.34.210.658.3778.6≥75海东-A4.14.111.629.4381.2海东-B4.24.310.938.5478.1表3.490#沥青混合料冻融劈裂试验结果项目混合料空隙率（％）劈裂强度（MPa）TSR（%）规范要编号类型非条件条件非条件条件结果求海西某路5.25.10.95820.687671.8海南某路AC-135.25.21.0350.796276.9≥70海北某路5.35.21.01450.752174.1海南-A5.55.61.01250.781277.2海南-B5.85.71.03860.813878.4海北-A5.45.51.02590.762874.4AC-16海北-B5.65.50.98370.739375.2≥70海西-A5.65.60.98750.712572.2海西-B5.85.90.99010.791179.9海南-A5.55.40.92170.698175.7海南-B5.65.70.96240.689771.7海北-A5.75.60.97410.719573.9AC-20海北-B5.55.60.99810.745774.7≥70海西-A5.55.61.01580.813280.1海西-B5.75.60.99480.803780.8规范要求规范为现行的《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004），相应的水稳定性要求取自规范正文，在选定气候分区时，结合文中关于青海省各地区气候特征的概述，综合考虑年降水量及气候分区，认为青海省整体定位半干区和干旱区比较合理。由表3.1~表3.4的试验结果可知，两种沥青共计五种沥青混合料的浸水马歇尔试验残留稳定度均在75%以上；冻融劈裂试验的残留强度比均在70%以上，这与规范对于半干区和干旱区的沥青混合料水稳定性检验要求较为相符。对于同一种沥青混合料而言，冻融劈裂试验结果在百分比数值上普遍小于浸水马歇尔试验结果，主要因为冻融劈裂试验条件要更加严苛于浸水马歇尔试验。综上所述，本文认为现行规范关于沥青混合料水稳定性检验技术要求适用于青海省，但青南高原大部分地区，以及祁连山脉西北部山区的指标控制应进行适当调整，建27 长安大学硕士学位论文议浸水马歇尔残留稳定度不小于80%，冻融劈裂残留强度比不小于75%，以作为验证参考。3.2低温稳定性能[17]青海省地处青藏高原东北部，属高原大陆性气候，沥青路面低温裂缝自然成为青海省公路沥青路面必须面临的主要病害之一。用于评价沥青混合料低温抗裂性能的试验方法多种多样，包括间接拉伸试验、等速拉伸的直接拉伸试验、拉伸蠕变、简支梁弯曲试验、约束梁的三点弯曲试验、C*线积分试验、温度膨胀系数。本文根据收集的资料，将结合-10℃小梁低温弯曲试验对青海省常用沥青混合料的低温稳定性能予以论述。表3.5110#沥青混合料小梁低温弯曲试验结果劲度破坏应变（με）项目混合料最大荷载跨中挠度弯拉强度模量编号类型结果规范要求(kN)（mm）（MPa）（MPa）海西LM-C0.8340.5656.812315.12964.0海西LM-D1.0360.5288.463052.62771.1玉树YZ-A0.8060.4886.582568.62564.6玉树YZ-B0.9540.5007.792969.82627.3海北XG-AAC-130.9860.4618.053327.82419.6≥2300海北DD-A0.9780.4797.983178.32515.3海北MD-A1.0140.4618.283426.72421.8海南GC-B0.9420.5027.692930.52633.8海南GC-D1.2100.4899.883852.72569.2海南GC-B0.9430.4827.73055.72530.9海南GC-D1.2190.4659.954076.42443.2AC-16≥2300海西LM-C0.9700.5687.922656.52983.5海西LM-D1.1250.5559.183152.22915.728 第三章青海省不同地区沥青混合料的性能指标研究110#沥青混合料小梁低温弯曲试验结果32002800）2400με200016001200破坏应变（8004000海西LM-C海西LM-D玉树YZ-A玉树YZ-B海北XG-A海北DD-A海北MD-A海南GC-B海南GC-D海南GC-B海南GC-D海西LM-C海西LM-D图3.1110#沥青混合料小梁低温弯曲试验结果表3.690#沥青混合料小梁低温弯曲试验结果劲度破坏应变（με）项目混合料最大荷载跨中挠度弯拉强度模量编号类型结果规范要求(kN)（mm）（MPa）（MPa）海西DD-A1.0770.4918.793412.82576.6海西DD-BAC-130.9890.5258.072931.32754.1≥2300海西DD-C1.0840.5328.853177.52791.7海西CD-A1.0930.5028.923401.92637海西DX-A1.0740.4858.773449.42544.3海西DC-AAC-161.0720.5698.752940.92986.2≥2300海西DC-C1.1180.4639.133753.42432.6海西DD-B1.0680.5748.722898.63013.5海西CD-A1.0880.4728.883585.92478.4海西DX-A1.0310.4668.423444.82448海西DC-AAC-201.0270.4638.3834532428.6≥2300海西DC-C1.0770.4918.793412.82576.6海西DD-B0.9890.5258.072931.32754.129 长安大学硕士学位论文90#沥青混合料小梁低温弯曲试验结果32002800）2400με200016001200破坏应变（8004000海西DD-A海西DD-B海西DD-C海西CD-A海西DX-A海西DC-A海西DC-C海西DD-B海西CD-A海西DX-A海西DC-A海西DC-C海西DD-B图3.290#沥青混合料小梁低温弯曲试验结果由以上试验结果可以看出，两种沥青共计五种沥青混合料的-10℃小梁低温弯曲试验的破坏应变均在2400以上，而规范对于冬寒区的沥青混合料低温弯曲试验破坏应变的技术要求为不小于2300；试验数据与规范要求较为接近，说明现行规范关于沥青混合料低温稳定性能检验技术要求适用于青海省，具体指标要求为：沥青混合料低温弯曲试验破坏应变的技术要求为不小于2300。表3.7青海省公路沥青混合料低温弯曲试验破坏应变（με）技术要求技术指标破坏应变（με）试验方法普通沥青混合料，不小于2300T07283.3高温稳定性能随着公路交通的快速发展，交通量日渐增多，重载、超载现象严重，加之全球温室效应不断显现，2010年青海省经历了自2000年以来最为严重的极端高温天气，导致青海省沥青路面出现了不同程度的车辙、推移等病害，沥青路面的高温稳定性能已经成为青海省公路沥青路面必须关注的路用性能指标。目前，可用于评价沥青混合料高温性能试验的方法很多，包括试验室圆柱试件的单轴、三轴静载、径向静载、动载重复试验，简单剪切静载、重复加载和动力试验。此外还有真空圆柱试件的动力、剪切试验，棱柱形梁试件的弯曲蠕变试验，小型模拟试验设备的车辙试验，大型环道、直道试验、足尺路面高温性能试验和现场试验，路面的加速加载试验等。本文根据收集资料，采取常用的车辙试验的动稳定度指标评价沥青混合料的抗车辙性能，试验温度为60℃，试验结果如表所示：30 第三章青海省不同地区沥青混合料的性能指标研究表3.8110#沥青混合料车辙试验结果动稳定度（次/mm）项目混合料油石比编号类型（%）试件1试件2试件3平均规范要求海西LM-C5.21465165714001507海西LM-D5.21465121114001359玉树YZ-A5.52032175019091897玉树YZ-B5.51657136916151547海北XG-AAC-135.31465150014001455≥600海北DD-A5.31211121114311284海北MD-A5.31340131214311361海南GC-B5.12423252022502398海南GC-D5.21321121112111248海南GC-B4.91702165715751645海南GC-D4.81909161517501758AC-16≥600海西LM-C4.9134011259841150海西LM-D4.91369170213401470110#沥青混合料车辙试验结果30002500200015001000动稳定度（次/mm）5000海西LM-C海西LM-D玉树YZ-A玉树YZ-B海北XG-A海北DD-A海北MD-A海南GC-B海南GC-D海南GC-B海南GC-D海西LM-C海西LM-D图3.3110#沥青混合料车辙试验结果表3.990#沥青混合料车辙试验结果项目混合料油石比动稳定度（次/mm）编号类型（%）试件1试件2试件3平均规范要求海西DD-A5.11448110514481334海西DD-BAC-1351178133211671226≥600海西DD-C5121110671340120631 长安大学硕士学位论文表3.990#沥青混合料车辙试验结果（续）项目混合料油石比动稳定度（次/mm）编号类型（%）试件1试件2试件3平均规范要求海西CD-A4.81963205219501988海西DX-A4.81394109914131302海西DC-AAC-164.81400131212111308≥600海西DC-C4.82172286324232486海西DD-B4.81324114813611278海西CD-A4.51800165719681808海西DX-A4.51448205216581719海西DC-AAC-204.51400170216571586≥600海西DC-C4.51909180021721960海西DD-B4.5210021002423220890#沥青混合料车辙试验结果30002500200015001000动稳定度（次/mm）5000海西LM-C海西LM-D玉树YZ-A玉树YZ-B海北XG-A海北DD-A海北MD-A海南GC-B海南GC-D海南GC-B海南GC-D海西LM-C海西LM-D图3.490#沥青混合料车辙试验结果[18]由以上试验结果可知，两种沥青共计五种沥青混合料的车辙试验动稳定度均在1000次/mm以上，而规范对于青海省对应的夏热区（2-1）及夏凉区（3-2）所要求的沥青混合料动稳定度检验要求仅为600次/mm；采用90#沥青的沥青混合料车辙试验动稳定度整体上要高于110#沥青，说明采用较低标号的沥青有助于提高沥青混合料的高温稳定性能；对于采用同一种沥青不同级配类型的沥青混合料，高温稳定性随级配由细到粗而呈逐渐提高的趋势，说明沥青混合料的高温稳定性能不仅与沥青种类有关，还与级配类型有关。综上所述，考虑到近年来青海省所面临的气候异常现象以及快速增长的交通需求，根据沥青路面不同结构层的功能要求，建议海西地区沥青混合料高温稳定性能指标相对32 第三章青海省不同地区沥青混合料的性能指标研究于现行规范要求，整体上可予以适当提高，建议海西柴达木盆地及西宁周边河湟谷地提高后的沥青混合料动稳定度检验要求为800次/mm；祁连山地部分矿产资源丰富的地区，考虑到极端高温和超载重车的综合作用，沥青路面中下面层的沥青混合料动稳定度检验要求可提高至800次/mm，上面层仍侧重水稳定性能和低温稳定性能。青南高原、祁连山地高寒低温地区，沥青混合料高温稳定性能指标仍沿用现行规范要求，即沥青混合料动稳定度检验要求为600次/mm。表3.10青海省公路沥青混合料高温车辙试验动稳定度（次/mm）技术要求技术指标相应于下列气候分区的车辙动稳定度（次/mm）试验方法Ⅰ、ⅡⅢ、Ⅳ普通沥青混合料，不小于T0719800600表3.11青海省公路沥青混合料浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂残留强度比技术要求试验指标相应于下列气候分区的技术要求（%）年降水量（mm）500～1000250～500<250试验方法注及气候分区湿润区半干区干旱区浸水马歇尔残留稳定度（%），不小于普通沥青混合料80.075.0T0790冻融劈裂残留强度比（%），不小于普通沥青混合料75.070.0T07293.4本章小结1.本文认为现行规范关于沥青混合料水稳定性检验技术要求适用于青海省，但青南高原大部分地区，以及祁连山脉西北部山区的指标控制应进行适当调整，建议浸水马歇尔残留稳定度不小于80%，冻融劈裂残留强度比不小于75%。2.青海省各地区的小梁试验结果表明，其与规范要求较为接近，说明现行规范关于沥青混合料低温稳定性能检验技术要求适用于青海省，即：沥青混合料低温弯曲试验破坏应变的技术要求为不小于2300。3.青海省各地区的车辙验结果表明，青海省地域差异较大，建议海西地区、祁连山地部分矿产资源丰富地区的沥青混合料高温稳定性能指标相对于现行规范要求，整体上可予以适当提高，建议提高后的沥青混合料动稳定度检验要求为800次/mm，青南高原、祁连山地高寒低温地区，沥青混合料高温稳定性能指标仍沿用现行规范要求，即沥青混合料动稳定度检验要求为600次/mm。33 长安大学硕士学位论文第四章青海省沥青路面施工质量控制研究青海省沥青路面的典型病害特征与其路面施工的粗放式管理以及施工关键环节的控制把握不足息息相关。通过本文前期研究发现，青海省目前公路沥青路面的典型病害也较为普遍，尤其是沥青混合料施工环节产生的质量隐患加剧了后期路面病害产生的概率。在青海省苛刻的气候、交通条件作用下，极容易在路面薄弱位置产生早期损坏。鉴于当前青海省沥青路面施工中存在的问题，施工的各个环节进行质量控制成为急需要重点研究的问题，本章节将围绕施工的过程控制展开重点研究。4.1原材料堆放与装运实地调研过程中发现，施工单位对场地建设均没有给予充分的重视，不同程度的存在场地硬化不足，料场排水系统设置不完备，成品分档集料料仓之间缺乏有效的隔离措施，缺少对细集料的有效覆盖等问题。施工当中，成品集料场地建设不完善常常导致各种质量隐患，具体如下：（1）冷料堆之间由于隔离不充分，存在不同程度的串料现象，对拌和楼的稳定生产有一定的影响。（2）场地硬化不足、沥青随意堆放，同时，后场与前场之间的主要道路硬化不足，对于集料以及新摊铺路面都造成不同程度的污染。场地硬化不足，集料很容易被泥土污染，导致工程最后收尾底脚集料，其含泥量偏高，含水量偏大，影响施工质量。沥青露天随意堆放，由于没有遮盖，沥青暴露在外，受太阳辐射影响，容易老化。（3）本文在调研过程中发现，由于青海省部分地区雨热同期，一年的降雨主要集中在7、8两月，而这两个月正是青海省公路建设的黄金时期。由于降雨的过度集中，一周内甚至降两三次雨，施工单位后场料堆没有覆盖，导致细集料无法及时晾干，含水量过高，造成拌合楼烘干时消耗大量燃油，增大了施工单位的经济成本。有些施工单位为了节省成本，细集料没有完全烘干，影响了集料与沥青的粘附能力，使沥青膜容易从集料表面剥落，从而影响沥青混合料的强度。（4）青海省普遍采用克拉玛依110#沥青，由于该沥青为纸质包装箱包装，使用时需要熔化后打入沥青罐。现场处置沥青时施工单位大多采取土作坊式的煤窑直接加热方式，加热方式原始，基本无专有设备。该方式存在加热不均匀，加热温度不易控制等缺点，容易造成沥青提前老化，从而对沥青路面的质量产生直接影响。此外，部分施工单位对沥青进场后的堆放也没有采取必要的措施，而是简单将纸质包装箱包装的沥青堆放34 第四章青海省沥青路面施工质量研究在未经硬化的场地，并且缺少必要的覆盖，积水严重。细料（石屑）没有进棚或覆盖不同规格集料之间缺少隔挡措施场地硬化、排水不良集料污染严重土煤窑式明火加热沥青沥青露天堆放、积水图4.1青海省碎石料场原材存放方式要保证原材料的加工质量，同样也要保证原材料的正确储存方式。首先要确保原材料加工的均匀性，避免材料污染。其次，不同成品集料规格的原材料要单独分开堆放。原材料的堆放要注意避免和减少集料的离析。35 长安大学硕士学位论文图4.2正确的堆料方法料堆转移的方法直接影响堆料离析的发生。装载机的装卸方式对料堆的离析和料堆级配的变化很关键，集料应垂直地在料流下移走，操作员应当对整个料堆面工作，不能污染料堆。当料堆取样确定冷料仓的比例时，多取几个点取平均值，得到的筛分结果才能代表料堆的级配。对于大粒径的1＃料，可以用两个冷料仓同时提供1＃料，可以减少堆料的离析。为防止集料污染及串料，拌和厂通过集料堆放场地清洁硬化，排水设施顺畅，来防止泥土污染集料。堆放场地则可制定有效的措施防止集料混掺，场地应有足够空间分开堆放不同规格的集料，不同料堆之间必须分隔储存，防止集料交叉污染。细集料储存通过设防雨顶棚，以确保细集料的质量。拌和厂中储存的沥青胶结料数量既要满足拌和厂均衡生产的需要，还要考虑到由于运输拖期和试验所占用的时间。拌和厂应设置多个沥青胶结料罐，一个作为工作罐，其余的作为储存罐。若该工程所需的沥青胶结料不止一个等级，则每个等级的沥青胶结料应分别储存，至少要分别配一个储存罐，确保沥青胶结料不混掺。对于改性沥青胶结料，为避免长期储存会发生不同程度的离析，改性沥青储存期不要超过1个月。当有多个不同等级的沥青胶结料贮罐时，必须要有分别的管道装置。有时为了使用合适的改性胶结料，也需要能改变沥青管道，每一个储存罐都要求有一个取样阀门。沥青胶结料在储存过程中可能会要求有不同的储存温度。特别是当某些胶结料要求36 第四章青海省沥青路面施工质量研究储存温度较高，而有些胶结料储存温度较低，因此，不同储存罐应具有独立的温度控制系统。沥青胶结料储存温度可根据供应商提供的数据来设定。对在现场改性或储存改性沥青来说，建议采用垂直的储存罐。实际使用表明，垂直罐在改性沥青储存中的效果比水平混合罐好，另一方面垂直罐占地面积也小，可增加储存场地。4.2拌和厂生产和控制[19]部分施工单位集料堆放缺少必要的避护措施，导致细集料受潮严重，未经加热干燥直接装入冷料仓，拌和生产过程中冷料仓出口不能自由卸料，需人工干预导致不均匀进料，如下图所示，从而加剧集料离析。此外，拌和楼没有做到实时打印生产记录，没有配备打印设备，很难保证各冷料仓的进料比例，增加级配变异的可能性。图4.2人工干预冷料仓卸料青海省普遍采用克拉玛依110#道路石油沥青，用该沥青拌制沥青混合料其拌和温度应沥青胶结料的粘温曲线确定，但实地调研发现，部分施工单位对于拌和温度的选定经验性较大。拌和生产过程中，由于拌和楼机械方面的原因，沥青加热温度时常出现较大波动。为保证工期，提高拌合楼常量，可配置型号较高的拌合楼，一般配置3000型以上间歇式沥青混合料拌和楼即可，为保证格挡料都能稳定添加，至少应配有5个冷料斗，成品沥青混合料储料仓的容量和个数视拌和楼能力及施工组织设计而定（一般情况下不宜低于100吨）、2个粉仓（一个用于正常生产，另一个备用或用于添加抗剥落剂）。为保证沥青混合料的稳定，可通过拌合楼打印记录分析沥青混合料级配和油石比的波动情况，则要求拌和楼全部生产过程由计算机自动控制，配有良好的打印装置。为减少粉尘对沥青混合料性能的影响，拌和楼应配备良好的二级除尘装置。拌和楼冷料仓之间通过增设挡板，可防止不同规格集料的“串料”现象，如下图所示。37 长安大学硕士学位论文图4.3拌和楼冷料斗之间须设有隔离挡板因回收粉吸水率较高，塑性指数偏大，使用回收粉拌影响沥青混合料的高温和低温性能。因此拌合楼二级除尘的回收粉尘排放过程中须注意减少扬尘，为防扬尘回至冷料堆中，可集中排放至粉罐后排放，或直接通过螺旋输送排出，直接排出需要加湿处理，如下图示。图4.4回收粉加湿处理排放为减少离析现象，拌和楼成品料卸料口高度不宜过高，以不影响料车正常作业尽量减少高度为宜。当高度过高时，可通过垫高地基来改善。建立拌合楼控制系统偏差分析，通过各档集料设定值与实际值的偏差关系，进行沥青混合料生产配合比级配控制，如下图示为青海省海西某标段的施工拌合楼控制动态。大通-4000各热骨料仓偏差15.0010.005.000.00计量相对偏差值%-5.00-10.00-15.001#仓2#仓3#仓4#仓沥青矿粉图4.5拌合楼级配控制38 第四章青海省沥青路面施工质量研究由上图可以明显看出混合料和集料档的控制偏差，对大通4000型拌和楼热料仓生产数据进行动态分析，从热料仓称量数据分析，该拌和楼1#仓和2#仓热仓料计量波动较大，其余各仓料计量相对较稳定。4.3沥青混合料运输、摊铺及碾压控制青海省部分路段施工组织设计阶段对总运输能力不够全面，表现为车辆总数和总运输能力小于拌和楼生产能力和摊铺速度，导致铺筑现场时常出现等料现象。运料车装料次序不当，运料车没有采取“前-后-中”的方式，而是由前往后依次推进，容易导致放料时混合料离析。前-中-后依次装料摊铺机等料图4.6沥青混合料运输存在的问题[20]青海省沥青路面摊铺主要存在的问题表现在：摊铺开始前粘结层破坏严重，并且没有得到及时修补；摊铺机单幅摊铺富裕宽度不足，为后期两幅路面拼接处纵向裂缝的产生埋下隐患；摊铺料温度偏低，有时甚至需要人工强制铲料；摊铺厚度控制不准；摊铺机经常抖料，引发中缝离析；两幅拼接时，拼接处处理不良，污染、松散等；经常人工补料，补料随意性较大；铺面表面处理不良，具体如图4.7所示。摊铺前粘结层破坏严重摊铺厚度控制不严39 长安大学硕士学位论文两幅拼接宽度不足人工补料铺面表面清理不良铺面表面处理不良（积水、灰尘）图4.7沥青混合料摊铺存在的问题[21]实地调研发现，部分路段在碾压施工时，压路机施工操作存在较大的随意性，尤其是碾压工序和碾压次数上，现场观察发现，压路机碾压遍数并没有按照实现试验段确定的碾压遍数控制，而是现场负责人员根据摊铺温度、碾压效果而进行“实时调整”，主观性、随意性较大；由于施工组织不够完善，有时会出现压路机司机任务不明确的现象，局部路段出现漏压或过压现象。此外，压路机水量的控制也是值得注意的问题，由于摊铺温度本身就低，再加之压路机行进过程中水量偏大，更容易导致碾压温度不足，影响压实效果。图4.8沥青混合料碾压存在的问题沥青混合料施工过程中，应尽量避免各环节的粗放式施工，规避运输和摊铺时的陋习，并加强施工控制的规范性。路面压实是沥青路面质量的关键，青海省气候环境相对较差，沥青混合料的碾压控制主要在于沥青混合料的碾压温度控制以及外界的气候环境40 第四章青海省沥青路面施工质量研究影响。混合料温度是影响压实的重要因素，表4.1列出了推荐的压实最低温度，其是建立在层厚及铺层温度的基础上。表下的数字列出了铺筑后开始碾压的时间。表4.1最小的压实温度（对不同的层厚）推荐的最小压实温度下承层温度C13mm19mm25mm38mm50mm75mm-7～0℃---------------1411～4℃---------1521461385～10℃------15414914113511～16℃---15414914613813217～21℃15414914314113512922～27℃14914314113813212928～32℃143138135132129127>32℃138135132129127124压实时间（min）468121515+注：混合料铺于处治材料的基础上，而不是冻土或未经处治的粒料层之上。如上所述，只有当沥青胶结料作为润滑剂可以流动时，才可以压实。当沥青胶结料冷到具有粘性时，再多的压实也不会有作用，最佳的压实时间为：当混合料抵抗压实的阻力最小，同时又具有足够的力支持压路机而不产生过多的推移。最佳压实温度取决于集料间的摩阻力、混合料级配、混合料体积性质以及沥青粘度，如果其中一个因素变化，压实温度也会发生变化。热拌沥青混合料（HMA）施工中最关键的温度是压实温度，压实时混合料温度应足够高以允许集料颗粒移动。对于难压实的混合料，可以在高温下，用重一些的压路机压实。对于大多数混合料，只要铺层表面以下6mm～12mm的温度不低于85℃，均可以通过压实来提高路面密实度。达到规定的密实度，不同混合料所需的压实温度不同。尽可能在沥青混合料温度比较高时碾压，只要摊铺料能承受压路机的重量，粒料不被钢轮沾起，或有过大的压痕，或推移物料，就应当开始碾压。初压所达到的密实度越高，最终密实度也越高。通常在130℃～160℃时，集料颗粒上的沥青膜粘度最低，颗粒之间容易互相滑动，实现重新排列，使之更密实，在这个温度范围能达到最高的初始密实度。初时温度低将导致较低的初压密实度和较低的最终密实度。考虑到高寒地区施工周期较短、运距较远等外部因素。研究此种情况下混合料的施工性能。110号沥青混合料正常出料温度为135~155℃，废弃温度为185℃。研究到场温41 长安大学硕士学位论文度提高10℃、20℃的施工状况和混合料性能，即温度条件155℃、165℃、175℃。并设定混合料的老化时间到为2H、3H和4H。选择相同级配下的AC-13沥青混合进行室内马歇尔试验，研究混合料的常规性能，同时对两种提高温度老化2小时后的混合料进行回收沥青针入度试验，并与正常未老化前的沥青进行对比，研究沥青混合料的老化衰减性能。试验所用AC-13沥青混合料级配如图4.9所示。100级配上限90级配下限试验级配807060(%)50通过率4030201000.0750.150.30..61.182.364.759.513.216.0筛孔尺寸(mm)图4.9对比试验所用AC-13沥青混合料级配图在上述级配下，温度为155℃、165℃、175℃，老化时间到分别为2H、3H和4H时的AC-13沥青混合进行室内马歇尔试验结果如表4.2~4.4所示。表4.2140℃下混合料随老化时间延长的马歇尔性能指标h234稳定度13.1412.2716.45流值41.340.651.9孔隙率4.23.32.2表4.3160℃下混合料随老化时间延长的马歇尔性能指标h234稳定度15.3816.2317.68流值47.653.857.3孔隙率3.22.22.45表4.4180℃下混合料随老化时间延长的马歇尔性能指标h234稳定度16.8717.8216.33流值63.239.949孔隙率2.632.532.9642 第四章青海省沥青路面施工质量研究考虑到青海省110号沥青混合料正常出料温度为135~155℃，按正常的出料温度140℃，沥青混合料碎老化时间延长的马歇尔性能指标变化趋势如图4.10所示。4.5184163.514312102.582孔隙率/%稳定度/KN61.54120.500234234时间/h时间/h60504030流值/mm20100234时间/h图4.10140℃下混合料随老化时间延长的马歇尔性能指标变化趋势图由表4.3-2和图4.3-5可知，随着老化时间的延长，140℃下沥青混合的稳定度先降低后升高，孔隙率逐步下降，流值在2H和3H的变化不大，4H后增大约25%，表明随老化时间的延长，沥青混合料的整体性能出现突变。稳定度值和流值的增大说明混合料的刚性变强而柔性变差，不利于混合料的低温性能发展。流值增大间接表明沥青胶结料的粘性下降，变形性增大，实际路面施工时较容易出现松散现象，孔隙率变小会导致超密现象对比研究马歇尔试件在不同温度下随老化时间延长三大指标的变化趋势，如图4.11所示。4.52h3h4h2h3h4h19418173.5163152.514空隙率/%稳定度/KN132121.511110140160180140160180温度/℃温度/℃43 长安大学硕士学位论文702h3h4h65605550流值4540353025140160180温度/℃图4.11马歇尔性能指标随老化时间延长的变化趋势图[22]以上实验对比结果表明，随着温度升高和老化时间的延长，沥青混合料马歇尔指标整体表现为孔隙率降低，稳定度升高，但流值出现较大偏差，在老化4h后，各温度下沥青混合料的空隙率和稳定度变化基本趋于一致，而流值在老化2h时随温度升高而升高，老化3h和4h的流值曲线表现出明显的拐点，即在160℃出现峰值后再降低，三个温度下3h老化曲线的流值幅度变化最剧烈，说明老化3h对沥青混合料的变形性影响最大。实际施工过程当中混合料的老化时间也应控制在3h以内。结合稳定度和孔隙率控制指标来看，从140℃到160℃，混合料的指标变化幅度最大，说明这个区间混合料的对老化的敏感性最强。随着温度升高到180℃，混合料基本指标均不满足规范要求，建议混合料的老化温度不超过160℃。对各温度下的马歇尔老化试件进行抽提试验，并与原样沥青进行针入度值比较，研究各温度下不同老化时间时沥青的残留针入度比（25℃），试验结果如表4.5所示。表4.5各温度下混合料随老化时间延长抽提沥青残留针入度比值残留针入度比（25℃）时间2h3h4h140℃72.770.368.3160℃68.466.064.4180℃64.162.160.6140℃160℃180℃75.072.570.067.565.062.560.0残留针入度比（25℃）57.555.0234老化时间/h图4.12各温度下不同老化时间抽提沥青残留针入度比值变化趋势图44 第四章青海省沥青路面施工质量研究由图可知，不同温度时，随着时间的延长，残留针入度比值不断减小，同时随温度的升高残留针入度比值也逐渐减小，但温度的影响因素明显大于时间延长的影响，说明温度引起的老化比时间延长引起的老化对沥青混合料性能的影响更大。青海省大部分地区深处内陆高原，其纬度低、海拔高，具有气候寒冷，紫外线辐射强，昼夜温差大，有效工期短等明显区域特点，沥青路面施工技术有较高的要求。在青海的许多工程上，都经常需要面对低温施工环境，这对沥青路面的质量保证造成较大的困难，也常常导致工期的延长。即使满足规范要求的最低施工气温，由于风速大、气候多变、地表温度低、运距远等原因，沥青混合料的有效碾压时间往往很短，尤其在每年的施工期末，仅靠加强碾压和运输保温，有时也难以保证合格的压实度。在我国实行节能减排大方针的前提下，温拌技术的采用将为改善青海省寒冷地区施工条件差的状况提供很好的选择。为了进一步验证温度对沥青混合料压实度的影响，本文通过室内试验，按照不同击实温度成型马歇尔试件，并测量空隙率，表4.6~表4.8为试验结果。表4.6填加温拌剂混合料室内马歇尔试验结果指标毛体积理论最大相对空隙率稳定度流值温度相对密度密度(%)(KN)(0.1mm)120（℃）2.3412.4765.58.7631.6125（℃）2.3742.4764.19.6529.4130（℃）2.3692.4764.39.4230.7技术要求/实测生产配合比±1≥5.020～45表4.7未掺加温拌剂室内马歇尔试验结果指标毛体积理论最大相对空隙率稳定度流值温度相对密度密度(%)(KN)(0.1mm)120（℃）2.3182.4716.27.4334.8125（℃）2.3412.4715.38.2132.2130（℃）2.3622.4714.49.0631.9技术要求/实测生产配合比±1≥5.020～45表4.8沥青混合料性能比较混合料指标原配合比设计结果温拌沥青混合料（125℃）浸水马歇尔稳定度比（%）82.680.245 长安大学硕士学位论文7106.5掺加温拌剂9.5不掺加温拌剂965.58.558空隙率%4.5稳定度，KN7.57掺加温拌剂46.5不掺加温拌剂3.563118120122124126128130132118120122124126128130132温度℃温度℃图4.13掺加温拌剂前后温度对混合料主要体积指标的影响过以上试验结果可知，掺加温拌剂后，混合料最大理论密度的变化不大；掺加温拌剂后，相同击实温度条件下，马歇尔试件的空隙率有所降低，说明温拌剂对于沥青混合料的压实起到积极作用；相比于热拌沥青混合料，温拌剂的加入在较低温度下可以保证混合料的体积指标满足要求，随温度的逐步降低，掺加温拌剂的沥青混合料性能指标也有衰减的趋势，说明温拌剂对沥青混合料性能的改善存在一定的温度区间范围。掺加温拌剂后，沥青混合料的水稳性能略有降低。综合来看，温拌剂加入后，在保证混合料体积指标的前提下可以有效降低施工温度。其拌和、生产温度比常规热拌沥青混合料降低约20℃，而路用性能与热拌沥青混合料相当，可提高路面压实度并延长施工季节。但应该注意，虽然温拌剂可以降低施工温度，但也不宜一味追求低温施工控制的下限温度。温拌沥青混合料实际施工过程中，应根据室内试验综合确定现场施工控制温度范围，尽量选择容易满足混合料体积指标要求的温度施工区间。4.4青海省施工质量实体工程检测根据上述研究成果，本文选择在是G214线进行试验路进行混合料级配的检测在对某标段沥青下面层AC-16混合料进行的11次抽检，油石比全部满足规范要求，级配超出规范要求的共4次，主要表现为矿粉添加量不足导致0.075mm筛孔通过率低和热料仓添加量不足导致的部分集料缺失。关键筛孔级配筛分结果见图4.14。46 第四章青海省沥青路面施工质量研究4.75mm筛孔通过率2.36mm筛孔通过率0.075mm筛孔通过率4.75mm筛孔控制上限4.75mm筛孔控制下限2.36mm筛孔控制上限2.36mm筛孔控制下限0.075mm筛孔控制上限0.075mm筛孔控制下限4844403632282420关键筛孔通过率（%）16128401234567891011试验次数图4.14试验段某标段下面层抽提筛分试验关键筛孔通过率[23]对路面进行厚度和压实度检测。在对G214线试验路下面层AC-16进行的24次取芯检测中，芯样厚度平均值52.7mm，代表值51.1mm；芯样压马氏实度平均值98.5%，代表值98.2%；芯样理论压实度平均值93.8%，代表值93.5%。检测结果见图4.15。压实度检测结果1009896949290压实度（%）8886848280K9+050K9+150K9+450K13+340K13+850K10+020K13+350K15+500K16+100K18+400K19+000K19+600K0+070右K0+120左K0+170左K0+290右K0+450左K0+565右K10+500右K10+900左K11+300右K11+700左K11+925右K12+200左理论压实度马氏压实度理论压实度上限理论压实度下限马氏压实度下限图4.15S101线试验路上面层芯样压实度检测结果4.5本章小结1、针对青海省沥青路面施工过程中的存在的问题，提出了施工过程中的控制措施。2、结合对沥青混合料压实特点，针对性地提出了施工工艺各环节的改进方法和质量控制要点，包括原材料的管理，分析了拌和厂生产与控制、沥青混合料的运输、摊铺和碾压各环节存在的问题，同时研究了不同摊铺温度下沥青混合料的老化现象，探索了温拌技术在青海省施工中的应用，室内研究发现温度引起的老化现象较明显，温拌技术可以有效降低沥青混合料的施工温度，其施工性能依然良好。47 长安大学硕士学位论文3、根据研究成果，本课题铺设了试验路，经检测，混合料的级配控制良好，路面的压实效果理想，达到了预期的要求，为青海省后续工程沥青路面的质量控制提供了经验参考。48 第五章主要研究结论及建议第五章主要研究结论及建议5.1研究结论本文重点研究了影响沥青路面施工质量的几个关键技术，对青海省路面施工的环境适应特点、筑路原材料质量控制、沥青混合料离析、压实工艺和质量控制体系展开研究。主要结论如下：1.针对青海省不同的地域特点，对沥青和集料的技术要求进行研究，提出青海省碎石加工工艺的质量要求和沥青的选用参考指标。2.本文研究了青海省沥青混合料的使用性能指标，认为现行规范关于沥青混合料水稳定性检验技术要求适用于青海省，但青南高原大部分地区，以及祁连山脉西北部山区的指标控制应进行适当调整，建议浸水马歇尔残留稳定度不小于80%，冻融劈裂残留强度比不小于75%；青海省各地区的试验结果表明，其与规范要求较为接近，说明现行规范关于沥青混合料低温稳定性能检验技术要求适用于青海省，即：沥青混合料低温弯曲试验破坏应变的技术要求为不小于2300；青海省各地区的车辙验结果表明，青海省地域差异较大，建议海西地区、祁连山地部分矿产资源丰富地区的沥青混合料高温稳定性能指标相对于现行规范要求，整体上可予以适当提高，建议提高后的沥青混合料动稳定度检验要求为800次/mm，青南高原、祁连山地高寒低温地区，沥青混合料高温稳定性能指标仍沿用现行规范要求，即沥青混合料动稳定度检验要求为600次/mm；3.针对青海省沥青路面施工过程中的存在的问题，结合对沥青混合料压实特点，提出了施工工艺各环节的改进方法和质量控制要点，包括原材料的管理，分析了拌和厂生产与控制、沥青混合料的运输、摊铺和碾压各环节存在的问题，同时研究了不同摊铺温度下沥青混合料的老化现象，探索了温拌技术在青海省施工中的应用，室内研究发现温度引起的老化现象较明显，温拌技术可以有效降低沥青混合料的施工温度，其施工性能依然良好。根据研究成果，本课题铺设了试验路，经检测，混合料级配良好，路面的压实效果理想，达到了预期的要求，为青海省后续工程沥青路面的质量控制提供了经验参考。49 长安大学硕士学位论文5.2进一步研究建议（1）根据青海省的地质、气候、水文等条件调查各区域内的岩石类型，同时分析优质路面碎石的分布，为青海省内不同区域的路面碎石选择提供依据，以指导省内沥青混凝土路面的设计及施工工作。（2）建议根据青海省祁连山地、柴达木盆地和青南高原的地形及气候条件差异分类研究分析不同沥青混凝土路面结构层的适应特性，以便在今后的公路建设过程中更好地确定设计、施工方案，提高公路质量及投资效益。50 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