瀝青路面工程質(zhì)量控制與技術(shù)管理講座

瀝青路面工工程質(zhì)量控控制與技術(shù)管理理講座長(zhǎng)沙理工大大學(xué)土木工程應(yīng)應(yīng)用技術(shù)研研究所武和平一、路面工工程主要原原材料質(zhì)量量現(xiàn)場(chǎng)控制制1、關(guān)于瀝青青指標(biāo)進(jìn)場(chǎng)瀝青按按批次現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)抽查項(xiàng)目目。表1編號(hào)項(xiàng)目單位指標(biāo)要求1針入度（25℃,100g,5s）0.1mm60～802延度（5cm/min15℃）cm≥1003延度（5cm/min10℃）cm≥154軟化點(diǎn)℃≥465殘留延度（5cm/min15℃）cm≥156殘留延度（5cm/min10℃）cm≥62.路面集料加加工性指標(biāo)標(biāo)的討論目前，瀝青青路面已成成為我國(guó)高高速公路和和重交通道道路主要路路面結(jié)構(gòu)類(lèi)類(lèi)型。在我我國(guó)高速公公路罩面大大修與國(guó)省省道高等級(jí)級(jí)公路大修修改造工程程建設(shè)中，，瀝青路面面發(fā)生早期期破壞現(xiàn)象象屢見(jiàn)不鮮鮮。瀝青路路面早期破破壞形式主主要表現(xiàn)為為二類(lèi)。一一類(lèi)為雨季季后出現(xiàn)的的水損害，，一類(lèi)為高高溫季節(jié)出出現(xiàn)的車(chē)轍轍。瀝青路路面早期破破壞發(fā)生的的原因應(yīng)當(dāng)當(dāng)說(shuō)是多方方面的，但但是路面集集料的質(zhì)量量管理失控控是其主要要原因之一一。集料質(zhì)質(zhì)量差是目目前公路大大修改造工工程建設(shè)中中比較嚴(yán)重重的問(wèn)題，，突出的表表現(xiàn)為：材材料不潔凈凈、粉塵多多、針片狀狀含量超標(biāo)標(biāo)、級(jí)配不不規(guī)格等。。我國(guó)工程程建設(shè)中的的路面集料料大多數(shù)取取自社會(huì)料料場(chǎng)，各料料場(chǎng)質(zhì)量、、規(guī)格參差差不齊，使使用時(shí)離析析嚴(yán)重，混混合料級(jí)配配波動(dòng)誤差差大，因此此，加強(qiáng)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)集料加加工質(zhì)量的的控制，這這是提高和和保證路面面使用性能能的重要措措施。在現(xiàn)行規(guī)范范關(guān)于集料料指標(biāo)的技技術(shù)要求中中，按其性性質(zhì)可分為二類(lèi)類(lèi)：一類(lèi)是是反映材料料來(lái)源的““資源特性性”，即材材料的天然特性性，它是石石料產(chǎn)地所所決定的，，如密度、、壓碎值、、磨光值等。另另一類(lèi)是反反映加工水水平的“加加工特性””，如石料料的級(jí)配組成、、針片狀含含量、棱角角型、砂當(dāng)當(dāng)量、亞甲甲藍(lán)值、細(xì)細(xì)粉含量等。屬屬于“資源源特性”的的指標(biāo)往往往受到產(chǎn)地地和成本的的制約，可選擇擇和變更的的余地不大大。因此，，正確理解解與合理選選擇集料的加工工性指標(biāo)，，且在施工工現(xiàn)場(chǎng)從嚴(yán)嚴(yán)控制，這這是加強(qiáng)路路面集料質(zhì)量管管理的重要要內(nèi)容。2.1粗集料針片片狀顆粒含含量指標(biāo)的的取值與試試驗(yàn)路面集料中中的細(xì)長(zhǎng)扁扁平形狀的的針片狀顆顆粒對(duì)瀝青青混合料的的性能有重重大影響。。由于針片片狀顆粒很很容易在施施工過(guò)程中中被剛性輪輪碾壓和振振動(dòng)碾壓所所粉碎、折折斷，施工工性能極差差，而且在在瀝青混合合料內(nèi)部遺遺留下相當(dāng)當(dāng)數(shù)量沒(méi)有有被瀝青膜膜裹覆的折折斷面，成成為混合料料內(nèi)部的微微裂縫。這這些微裂縫縫將使瀝青青路面在受受力作用時(shí)時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力力集中而導(dǎo)導(dǎo)致裂縫擴(kuò)擴(kuò)展開(kāi)裂。。集料的針片片狀顆粒含含量與石質(zhì)質(zhì)有關(guān)，越越堅(jiān)硬的石石料越容易易產(chǎn)生針片片狀顆粒。。而針片狀狀顆粒的數(shù)數(shù)量更取決決于破碎設(shè)設(shè)備的類(lèi)型型。壓碎式式的顎板式式破碎機(jī)生生產(chǎn)的碎石石中針片狀狀顆粒含量量較多，撞撞擊破碎的的沖擊式破破碎機(jī)、錐錐式破碎機(jī)機(jī)則要少得得多。即使使同樣為打打擊式破碎碎機(jī)，但錘錘重、錘的的數(shù)量、打打擊頻率對(duì)對(duì)針片狀顆顆粒的數(shù)量量也有較大大影響。因此，粗集集料針片狀狀顆粒含量量是集料的的一個(gè)重要要指標(biāo)，試試驗(yàn)結(jié)果表表明，針片片狀顆粒在在施工中和和在交通荷荷載作用下下容易破碎碎，路面集集料的破損損情況與粗粗集料的針針片狀顆粒粒含量關(guān)系系密切。關(guān)關(guān)于測(cè)定方方法，我國(guó)國(guó)《公路工程集集料試驗(yàn)規(guī)規(guī)程》（JTJ058—2000）已明確規(guī)規(guī)定，對(duì)于于瀝青混合合料及基層層、底基層層集料統(tǒng)一一采用游標(biāo)標(biāo)卡尺量取取，這與美美國(guó)ASTMD4791-95規(guī)定的針片片狀顆粒含含量測(cè)試方方法和測(cè)定定機(jī)具基本本上是相同同的。而規(guī)規(guī)準(zhǔn)儀適用用于水泥混混凝土集料料。關(guān)于采用什什么樣的指指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)來(lái)評(píng)價(jià)粗集集料針片狀狀顆粒含量量問(wèn)題，在在美國(guó)，SHAP的SUPERPAVE僅規(guī)定1：5一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，，要求在交交通量大于于100萬(wàn)輛的路段段不得超過(guò)過(guò)10%。但實(shí)際上上小于1:5的顆粒含量量很少，所所以NCAT（美國(guó)國(guó)家家瀝青技術(shù)術(shù)中心）的的研究認(rèn)為為以1:3或1:2來(lái)評(píng)價(jià)針片片狀顆粒含含量比1:5要好。盡管管NCAT對(duì)粗集料的的規(guī)定中有有1：3和1：5兩個(gè)不同標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的要求求，但實(shí)際際上只有1：3的有用，并并且要求針針片狀顆粒粒含量小于于20%。上世紀(jì)90年代，在我我國(guó)，采石石場(chǎng)集料破破碎機(jī)械仍仍比較落后后，針片狀顆粒含量量超標(biāo)的問(wèn)問(wèn)題非常突突出，所以以在制定規(guī)規(guī)范時(shí)對(duì)此此指標(biāo)的爭(zhēng)爭(zhēng)議較大，當(dāng)初在在制訂《公路瀝青路路面施工技技術(shù)規(guī)范》（JTJ032-94）時(shí)要求不不大于15%，是出于促促使我國(guó)集集料加工水水平的目的的從嚴(yán)要求求，為了達(dá)達(dá)到此要求，必須須改變破碎碎設(shè)備有顎顎板式破碎碎為錘擊式式才有可能能。后來(lái)《公路瀝青路面設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ014-97）的條文說(shuō)說(shuō)明中又提提到要求粗粗集料的針針片狀顆粒含含量應(yīng)不大大于10%，據(jù)施工單單位反映，，此要求有有時(shí)實(shí)在難難以達(dá)到，即使達(dá)達(dá)到要求，，但粗顆粒粒的棱角性性損失較多多，因此根根據(jù)國(guó)外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的具體體情況，目目前仍維持持要求小于于1：3比例的顆粒粒含量必須須不大于15%的要求是合合理的。即即要求小于于1：3的比例的顆顆粒含量不不大于15%。我國(guó)現(xiàn)行的的施工技術(shù)術(shù)規(guī)范針對(duì)對(duì)不同等級(jí)級(jí)、不同層層次的集料料針片狀顆顆粒含量做做出了規(guī)定定，見(jiàn)表2。瀝青混合料料用粗集料料質(zhì)量技術(shù)術(shù)要求表表2指標(biāo)單位高速公路及一級(jí)公路其他等級(jí)公路試驗(yàn)方法表面層其他層次針片狀顆粒含量不大于﹪151820T0312其中：粒徑＞9.5mm不大于﹪1215T0312粒徑＜9.5mm不大于﹪1820T0312在規(guī)范規(guī)定定的技術(shù)要要求中，加加工性指標(biāo)標(biāo)具有雙重重作用。首先它是針針對(duì)采石場(chǎng)場(chǎng)生產(chǎn)的每每一種集料料規(guī)格的，，用以檢驗(yàn)驗(yàn)集料是否合格格，達(dá)不到到要求的就就是不合格格產(chǎn)品，但但對(duì)施工單單位來(lái)說(shuō)可以理理解為對(duì)工工程所使用用的集料混混合料而言言。美國(guó)Superpave也規(guī)定“集料標(biāo)準(zhǔn)不不是針對(duì)個(gè)個(gè)別集料而而是針對(duì)集集料混合料的的”，所以，只只要綜合的的指標(biāo)合格格，也容許許在工程上使用，因因?yàn)閷?duì)針片片狀顆粒含含量、砂當(dāng)當(dāng)量等指標(biāo)標(biāo)，有的集集料規(guī)格難以達(dá)達(dá)到，有的的則容易符符合要求，，工程上允允許采用按按實(shí)際比例配制制的集料混混合料來(lái)評(píng)評(píng)價(jià)這些指指標(biāo)是否合合格。例如，某工工程瀝青混混合料采用用10~20mm、5~10mm兩種粗集料，，在配合比比中的比例例為39：22（其余為細(xì)細(xì)集料），，通過(guò)對(duì)拌合合場(chǎng)料堆指指標(biāo)檢測(cè)結(jié)結(jié)果這兩種種集料針片片狀含量分分別為12.2%和16.1%。作為采石石場(chǎng)的產(chǎn)品品而言，5~10mm的集料不符合要求求，應(yīng)當(dāng)要要求改進(jìn)生生產(chǎn)方式，，提高質(zhì)量量，另一方方面，也允許將將兩種集料料按配合比比例計(jì)算集集料混合料料針片狀含含量，即混合料料針片狀含含量為（39×12.2+22×16.1）/（39+22）=13.6%，符合不大大于15%的要求，可可見(jiàn)，作為為集料混合合料針片狀含量量是合格的的。2.2礦粉填料指指標(biāo)與使用用質(zhì)量控制制在瀝青混合合料中，礦礦料填料（（MineralFiller）通常是指指礦粉。礦礦粉在瀝青青混合料中中的作用非非常重要。。瀝青只有有吸附在礦礦粉表面形形成薄膜，，才能對(duì)其其他粗、細(xì)細(xì)集料產(chǎn)生生粘附作用用。所以，，礦粉的作作用就是吸吸附瀝青。。缺乏礦粉粉，就如瀝瀝青碎石混混合料，瀝瀝青加多了了，必然會(huì)會(huì)產(chǎn)生流淌淌現(xiàn)象，故故它的瀝青青用量很小小。真正起起到瀝青混混合料結(jié)合合料作用的的，不是瀝瀝青混合料料，而是瀝瀝青礦粉膠膠泥混合料料。粗、細(xì)細(xì)集料是通通過(guò)瀝青礦礦粉結(jié)合成成為一個(gè)整整體的。這這是礦粉的的最基本的的作用。因因此，礦粉粉與瀝青的的粘附性好好壞是評(píng)價(jià)價(jià)礦粉質(zhì)量量的首要因因素。普通瀝青混混合料使用用的填料，，除了磨細(xì)細(xì)石灰粉之之外，有時(shí)時(shí)還采用水水泥、消石石灰、粉煤煤灰代替礦礦粉，表3列出了幾種種填料的性性質(zhì)。不同填料的的性質(zhì)表表3填料品種來(lái)源固體密度（g/cm3）壓實(shí)空隙率（體積百分率）比表面（m2/kg）在水中溶解度（質(zhì)量百分比）活性Cao成分（質(zhì)量百分比）磨細(xì)石灰粉石灰?guī)r2.7833.1300磨細(xì)玄武巖玄武巖2.9238.6390粉煤灰發(fā)電廠(chǎng)2.0550540＜0.5水泥熟料水泥廠(chǎng)2.74445001213.7消石灰水泥廠(chǎng)2.3958.211008.6波特蘭水泥水泥廠(chǎng)3.245390在這些填料料中，玄武武巖粉與瀝瀝青的粘附附性要比石石灰?guī)r粉差差得多，是是不宜作瀝瀝青混合料料填料的，，水泥廠(chǎng)熟熟料和消石石灰有相當(dāng)當(dāng)數(shù)量的可可溶成分，，并有一定定的活性，，易形成水水泥石和碳碳酸鈣，過(guò)過(guò)度使用會(huì)會(huì)使瀝青混混合料變脆脆，所以應(yīng)應(yīng)限制使用用。另外，，我國(guó)粉煤煤灰質(zhì)量因因電廠(chǎng)不同同及排放管管理原因，，差別很大大，所以，，在高等級(jí)級(jí)公路中的的填料不宜宜使用。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)規(guī)范明確規(guī)規(guī)定：瀝青青混合料的的礦粉必須須采用石灰灰?guī)r或巖漿漿巖中的強(qiáng)強(qiáng)基性巖石石等憎水性性石料經(jīng)磨磨細(xì)得到的的礦粉，并并對(duì)其使用用質(zhì)量提出出了要求，，見(jiàn)下表4。瀝青混合料料使用礦粉粉質(zhì)量要求求表表4與國(guó)外的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)相比，，我國(guó)對(duì)礦礦粉的要求求幾乎只有有細(xì)度指標(biāo)標(biāo)。歐洲標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)礦粉粉規(guī)定了大大量的指標(biāo)標(biāo)，除細(xì)讀讀、含水量量外，還要要求進(jìn)行亞亞甲藍(lán)試驗(yàn)驗(yàn)，壓實(shí)干干礦粉的孔孔隙率，環(huán)環(huán)球法軟化化點(diǎn)差△TR﹪B、礦粉的水水溶性、水水敏感性、、氫氧化鈣鈣等。CEN還采用礦粉粉的“瀝青數(shù)”（Bitumen、Number）評(píng)價(jià)它與與瀝青的粘粘附性。在在日本，礦礦粉還要求求進(jìn)行遇水水膨脹、抗抗剝離性能能，受熱變變質(zhì)及流值值等多種試試驗(yàn)。因此此，我國(guó)應(yīng)應(yīng)重視對(duì)礦礦粉的技術(shù)術(shù)研究工作作。對(duì)干法除塵塵的集塵布布袋所回收收粉塵的使使用問(wèn)題，，美國(guó)和德德國(guó)規(guī)范并并沒(méi)有規(guī)定定，但歐洲洲Scherocman指出，在歐歐洲SMA不得使用回回收粉塵，，其理由是是回收粉中中含有不少少的塵土，，同時(shí)粗、、細(xì)集料的的石粉經(jīng)過(guò)過(guò)明火燃燒燒，高溫處處理，會(huì)變變得發(fā)脆。。我國(guó)北京京地區(qū)在路路面的大修修工程中，，對(duì)礦粉與與回收粉的的使用效果果進(jìn)行了對(duì)對(duì)比試驗(yàn)，，見(jiàn)表5。礦粉與回收收粉對(duì)SMA混合料性能能的影響表表5從表中試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)見(jiàn)，由于使使用了回收收粉，車(chē)轍轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度度和馬歇爾爾穩(wěn)定度都都比使用礦礦粉的要低低得多，因因此，在瀝青混混合料填料料使用回收收粉時(shí)要慎慎重，現(xiàn)行行規(guī)范也對(duì)對(duì)使用回收粉作作出了限制制，即每盤(pán)盤(pán)用量不得得超過(guò)填料料總量的25%，摻有回收粉粉的填料塑塑性指數(shù)不不大于4%。2.3路面集料加加工料場(chǎng)管管理措施的的建議根據(jù)施工現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情情況,目前,瀝青路面集集料加工料料場(chǎng)基本上是由由路面施工工單位在沿沿線(xiàn)購(gòu)買(mǎi)或或與沿線(xiàn)已已有的碎石石場(chǎng)合作開(kāi)采。。由于地方方料場(chǎng)的設(shè)設(shè)施簡(jiǎn)單，，路面施工工單位在這這方面的資金和和設(shè)備投入入不足，所所以，合格格的路面集集料大規(guī)模模供應(yīng)難以保證證，尤其到到了路面施施工后期，，集料的供供應(yīng)計(jì)劃往往往無(wú)法落實(shí)，，只好采取取大量收購(gòu)購(gòu)，這就導(dǎo)導(dǎo)致了集料料質(zhì)量波動(dòng)動(dòng)較大，在施工工進(jìn)度的壓壓力下，質(zhì)質(zhì)量檢測(cè)工工作嚴(yán)重失失控，這種種現(xiàn)象目前在大大型公路建建設(shè)項(xiàng)目中中是較為普普遍存在的的。為此，，必須在料場(chǎng)管管理模式和和合同管理理方面采取取切實(shí)可行行的措施來(lái)來(lái)確保路面集料料質(zhì)量和穩(wěn)穩(wěn)定供應(yīng)：：1.在項(xiàng)目施工工圖設(shè)計(jì)階階段，設(shè)計(jì)計(jì)單位應(yīng)加加大沿線(xiàn)筑筑路材料調(diào)調(diào)查深度，，同時(shí)提交交路面集料料料場(chǎng)調(diào)查查試驗(yàn)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)設(shè)計(jì)成果果，為項(xiàng)目目業(yè)主單位位制定整個(gè)個(gè)項(xiàng)目路面面集料生產(chǎn)產(chǎn)供應(yīng)規(guī)劃劃提供可靠靠依據(jù)。2．項(xiàng)目業(yè)主主單位與沿沿線(xiàn)地方公公路管理部部門(mén)共同協(xié)協(xié)商，采取取路面集料料加工與供供應(yīng)共同管管理模式，，在指定的的若干個(gè)路路面集料加加工料場(chǎng)加加工生產(chǎn)設(shè)設(shè)備、生產(chǎn)產(chǎn)規(guī)模能力力、集料規(guī)規(guī)格質(zhì)量，，包括誰(shuí)被被資金投入入和供應(yīng)價(jià)價(jià)格等方面面簽訂相關(guān)關(guān)協(xié)議，確確保整個(gè)項(xiàng)項(xiàng)目路面集集料的穩(wěn)定定供應(yīng)。3．在路面工工程招標(biāo)中中，項(xiàng)目業(yè)業(yè)主單位與與中標(biāo)施工工單位合同同談判時(shí)，，應(yīng)就路面面集料指定定供應(yīng)及合合同單價(jià)等等列入專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)條款，并并就路面集集料分階段段分批質(zhì)量量檢測(cè)程序序及責(zé)任劃劃分等，制制定專(zhuān)門(mén)的的質(zhì)量管理理?xiàng)l例或規(guī)規(guī)定。4．加強(qiáng)加工工料場(chǎng)及拌拌和站堆料料場(chǎng)的各種種集料防污污染和防雨雨措施，對(duì)對(duì)于材料堆堆放場(chǎng)地應(yīng)應(yīng)有規(guī)劃設(shè)設(shè)計(jì)，場(chǎng)地地必須硬化化，應(yīng)有通通暢的臨時(shí)時(shí)排水設(shè)施施，備料堆堆之間應(yīng)設(shè)設(shè)置隔墻，，細(xì)集料應(yīng)應(yīng)有防雨措措施，礦粉粉堆放必須須要有防潮潮設(shè)施。二、半剛性基基層質(zhì)量控控制與工藝藝參數(shù)要求求1、原材料技技術(shù)要求1.1水泥宜采用強(qiáng)度度等級(jí)較低低的普通硅硅酸鹽或礦礦渣水泥，，要求水泥泥初凝時(shí)間間在3小時(shí)以上，，終凝時(shí)間間不小于6小時(shí)，嚴(yán)禁禁使用快硬硬或早強(qiáng)水水泥。1.2集料碎石的最大粒徑徑不大于31.5mm，礫石的最最大粒徑不不大于20mm。備料規(guī)格格：0-5mm石屑料堆，，5-15mm、15-30mm碎石料堆。。0.075mm以下粉料含含量不大于于7%，碎石中含含泥量不大大于3%。2、水泥穩(wěn)定定碎石基層層的礦料級(jí)級(jí)配應(yīng)采用用骨架密實(shí)實(shí)型級(jí)配水穩(wěn)基層礦礦料級(jí)配指指標(biāo)表表6層位通過(guò)下列方孔篩孔（mm）的質(zhì)量百分率（%）31.519.09.54.752.360.60.075基層10068-8638-5822-3216-288-150-33、施工質(zhì)質(zhì)量控制制要求3.1混合料混合料生生產(chǎn)采用用帶電子子稱(chēng)量的的拌合設(shè)設(shè)備，拌拌合場(chǎng)地地必須硬硬化，材材料應(yīng)分分堆存儲(chǔ)儲(chǔ)?；旌虾狭系陌璋韬蠒r(shí)間間應(yīng)控制制在45s～60s之間。3.2基層施工工基層施工工采用攤攤鋪機(jī)作作業(yè)。底底基層必必要時(shí)可可采用人人工配合合挖掘機(jī)機(jī)作業(yè)，，但是必必須采用用立模施施工（至至少是立立中模））?；鶎?、底底基層強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)要求如如表7所示基層、底底基層7天無(wú)側(cè)限限抗壓強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)與壓實(shí)實(shí)度要求求表73.3壓實(shí)設(shè)備備與碾壓壓工藝的的要求施工壓實(shí)實(shí)設(shè)備必必須采用用一臺(tái)不不小于20T的鋼輪壓壓路機(jī)與與一臺(tái)小小型振動(dòng)動(dòng)夯設(shè)備備。碾壓壓工藝采采用：靜靜壓兩遍遍，振壓壓3～4遍，收壓壓1～2遍。每次次攤鋪?zhàn)髯鳂I(yè)前，，監(jiān)理單單位對(duì)立立模高度度進(jìn)行復(fù)復(fù)查。虛虛鋪系數(shù)數(shù)采用1.30～1.35。根據(jù)近幾幾年施工工實(shí)踐，，在保通通壓力較較大時(shí)，，可采用用增加一一臺(tái)膠輪輪壓路機(jī)機(jī)與鋼輪輪壓路機(jī)機(jī)聯(lián)合碾碾壓工藝藝。3.4基層施工工施工作業(yè)業(yè)面碾壓壓結(jié)束后后，應(yīng)立立即覆蓋蓋土工膜膜進(jìn)行保保濕養(yǎng)生生，當(dāng)?shù)椎谆鶎影氚敕ㄜ?chē)車(chē)期間，，必須灑灑水保濕濕養(yǎng)生。。當(dāng)基層層碾壓結(jié)結(jié)束，終終凝期到到后，應(yīng)應(yīng)灑布乳乳化瀝青青透層。?；鶎訂螁畏B(yǎng)生生到期后后，應(yīng)立立即攤鋪鋪稀漿封封層。三、瀝青青混合料料生產(chǎn)配配比調(diào)整整與攤鋪鋪現(xiàn)場(chǎng)控控制Ⅰ、瀝青混混合料設(shè)設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)與試驗(yàn)驗(yàn)方法瀝青混合合料設(shè)計(jì)計(jì)的主要要任務(wù)是是根據(jù)工工程項(xiàng)目目沿線(xiàn)的的氣候與與交通荷荷載條件件，選擇擇適合的的瀝青結(jié)結(jié)合料與與集料，，并按照照合理的的設(shè)計(jì)方方法把這這些材料料組合起起來(lái)，使使竣工的的瀝青路路面性能能滿(mǎn)足氣氣候與交交通荷載載條件的的要求。。瀝青混混合料設(shè)設(shè)計(jì)方法法均采用用體積設(shè)設(shè)計(jì)法和和體積分分析法。。熱拌瀝青青混合料料（HMA）設(shè)計(jì)的的目標(biāo)，，應(yīng)使路路面混合合料具有有以下優(yōu)優(yōu)良性能能：1.抵抗永久久變形的的能力在交通荷荷載的反反復(fù)作用用下瀝青青混合料料不應(yīng)被被破壞或或發(fā)生位移。。在炎熱熱季節(jié)瀝瀝青結(jié)合合料粘度度降低，，交通荷荷載主要要由集料結(jié)構(gòu)構(gòu)承受時(shí)時(shí)，抵抗抗高溫永永久變形形（車(chē)轍轍）就成成為關(guān)鍵鍵。永久變形形抗力是是靠選擇擇品種優(yōu)優(yōu)良、級(jí)級(jí)配合適適的集料料，選擇擇性能優(yōu)良的的瀝青結(jié)結(jié)合料與與混合料料中存在適當(dāng)當(dāng)空隙率率來(lái)進(jìn)行行控制的，當(dāng)路路面混合合料的空空隙率小小于3%時(shí)，發(fā)生生永久變變形的概概率將增高，，當(dāng)空隙隙率小于于2%時(shí)將顯示示極度的的塑性流流動(dòng)?；旎旌狭系挚褂谰镁米冃蔚牡哪芰煽捎幂嗈H轍試驗(yàn)與與蠕變?cè)囋囼?yàn)來(lái)進(jìn)進(jìn)行評(píng)價(jià)價(jià)。2、疲勞開(kāi)開(kāi)裂抗力力在正常情情況下疲疲勞開(kāi)裂裂（表現(xiàn)現(xiàn)為龜裂裂或網(wǎng)裂裂）是瀝瀝青路面面已經(jīng)承承受設(shè)計(jì)計(jì)軸載作作用次數(shù)數(shù)的標(biāo)志志。是瀝瀝青路面面結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)的一一項(xiàng)主要要標(biāo)準(zhǔn)。。如果疲疲勞開(kāi)裂裂出現(xiàn)于于設(shè)計(jì)末末期，則則表現(xiàn)路路面結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)是是成功的的。如開(kāi)開(kāi)裂發(fā)生生比設(shè)計(jì)計(jì)期早得得多，則則原因可可能是對(duì)對(duì)交通荷荷載估計(jì)計(jì)不足，，結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)不當(dāng)當(dāng)或?yàn)r青青混合料料設(shè)計(jì)不不當(dāng)?？朔陂_(kāi)開(kāi)裂的途途徑是：：充分考考慮設(shè)計(jì)計(jì)期的累累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載數(shù)數(shù)量；保保持土基基干燥；；采用較較厚的路路面結(jié)構(gòu)構(gòu)；采用用受潮后后不過(guò)度度變?nèi)醯牡穆访娌牟牧?。瀝瀝青混合合料設(shè)計(jì)計(jì)上在于于選擇具具有良好好彈性與與柔韌性性的瀝青青混合料料，主要要由滿(mǎn)足足瀝青結(jié)結(jié)合料的的勁度上上限來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)。足足夠的瀝瀝青含量量也是必必要的。。瀝青混混合料的的疲勞抗抗力是通通過(guò)常應(yīng)應(yīng)力或常常應(yīng)變重重復(fù)荷載載疲勞試試驗(yàn)進(jìn)行行評(píng)價(jià)的的。3、低溫開(kāi)開(kāi)裂抗力力該特性在在低溫寒寒冷地區(qū)區(qū)很重要要。低溫溫開(kāi)裂是是由不利利的環(huán)境境條件引引起的，，而與交交通荷載載無(wú)關(guān)。。低溫開(kāi)開(kāi)裂因?yàn)r瀝青路面面在寒冷冷氣候發(fā)發(fā)生收縮縮并受到到下層路路面的約約束，而而在路面面層中形形成拉應(yīng)應(yīng)力，當(dāng)當(dāng)路面某某點(diǎn)的拉拉應(yīng)力超超過(guò)其抗抗拉強(qiáng)度度時(shí)，則則瀝青層層發(fā)生開(kāi)開(kāi)裂。在在突然冷冷卻過(guò)程程之中或或之后的的降溫時(shí)時(shí)，最易易發(fā)生低低溫開(kāi)裂裂。低溫溫開(kāi)裂最最初由一一次低溫溫的單循循環(huán)引起起，但通通過(guò)多次次低溫循循環(huán)的重重復(fù)得以以發(fā)展。。路面低低溫開(kāi)裂裂的表現(xiàn)現(xiàn)形式為為按一定定間距發(fā)發(fā)生的橫橫向位移移。瀝青青結(jié)合料料在低溫溫開(kāi)裂方方面起關(guān)關(guān)鍵作用用。因此此在混合合料設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，必必須選擇擇柔韌性性好、不不易老化化的較軟軟結(jié)合料料，并控控制混合合料空隙隙率及密密實(shí)度以以避免結(jié)結(jié)合料過(guò)過(guò)度老化化。密度度低、空空隙率高高的混合合料將加加速瀝青青路面在在服務(wù)期期的老化化。4.耐久性要求混合合料含有有足夠的的瀝青結(jié)結(jié)合料含含量，保保證在集集料顆粒周周?chē)羞m適當(dāng)?shù)哪つず?，進(jìn)進(jìn)而減小小混合料料在施工工過(guò)程與與服務(wù)期期間的老老化。壓壓實(shí)混合合料不應(yīng)應(yīng)有很高高的空隙隙率，混混合料的的高空隙隙率不僅僅增大滲滲水性，，而且會(huì)會(huì)加速老老化過(guò)程程。5.水損害抗抗力一些HMA混合料在在受水的的影響時(shí)時(shí)，在集集料表面面與瀝青青結(jié)合料料之間將將失去粘粘結(jié)性。。雖然某某些瀝青青膠結(jié)料料容易造造成水損損害（剝剝落），，但集料料特性是是這一現(xiàn)現(xiàn)象的主主要原因因。如果果HMA容易造成成剝落，，則應(yīng)使使用抗剝剝落劑。。在混合合料設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，控控制混合合料空隙隙率，使使混合料料不滲水水，可將將問(wèn)題大大大減小小?；旌虾狭纤裘舾行缘牡脑u(píng)價(jià)。。方法，以以Root—Tunnicliff水敏感性性試驗(yàn)，，即AASHTOT283方法最最好。其其特點(diǎn)是是試件壓壓實(shí)到相相當(dāng)于路路面竣工工時(shí)可接接受空隙隙率7%±1%的相對(duì)不不利情況況，一組組試件按按規(guī)定進(jìn)進(jìn)行真空空飽水與與凍融處處理，另另一組試試件在室室溫下保保持干燥燥。對(duì)所所有試件件進(jìn)行間間接抗拉拉強(qiáng)度試試驗(yàn)，要要求抗拉拉強(qiáng)度比比TSR≥≥70%～80%。6.抗滑性這項(xiàng)要求求只適用用于上面面層（磨磨耗層））混合料料，上面面層混合合料一定定要設(shè)計(jì)計(jì)得能對(duì)對(duì)因轉(zhuǎn)彎彎與制動(dòng)動(dòng)產(chǎn)生的的滑溜提提供足夠夠抗力。。集料的的特性如如構(gòu)造、、形狀、、尺寸與與抗磨光光性能都都是抗滑滑的主要要因素。?？⒐ぢ仿访娴谋肀砻鏄?gòu)造造深度是是高速行行車(chē)時(shí)抗抗滑性的的主要標(biāo)標(biāo)志。因因此，混混合料不不應(yīng)含過(guò)過(guò)多的瀝瀝青結(jié)合合料，這這將會(huì)引引起路面面泛油并并產(chǎn)生光光滑表面面，從而而喪失抗抗滑性。。7、施工和和易性混合料必必須能用用合理的的工作量量進(jìn)行攤攤鋪與壓壓實(shí)現(xiàn)今今在室內(nèi)內(nèi)混合料料設(shè)計(jì)階階段，尚尚無(wú)試驗(yàn)驗(yàn)方法能能對(duì)施工工和易性性進(jìn)行定定。但是是對(duì)混合合料設(shè)計(jì)計(jì)進(jìn)行適適當(dāng)調(diào)整整可以迅迅速克服服施工和和易性問(wèn)問(wèn)題。7.1馬歇爾設(shè)設(shè)計(jì)方法法存在的的問(wèn)題我國(guó)熱拌拌瀝青混混合料配配合比設(shè)設(shè)計(jì)采用用以馬歇歇爾試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)方方法，并并對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)的瀝青青混合料料進(jìn)行浸浸水馬歇歇爾試驗(yàn)驗(yàn)作為水水穩(wěn)定性性檢驗(yàn)及及車(chē)轍試試驗(yàn)作為為抗車(chē)轍轍能力檢檢驗(yàn)。對(duì)對(duì)于瀝青青棍合料料設(shè)計(jì)，，馬歇爾爾設(shè)計(jì)方方法與國(guó)國(guó)際上較較先進(jìn)的的混合料料設(shè)計(jì)方方法比較較，存在在著概念念上和程程序上的的不足和和缺陷。。①關(guān)于最佳佳級(jí)配的的確定事實(shí)上，，我國(guó)在在進(jìn)行瀝瀝青混合合料馬歇歇爾設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，沒(méi)沒(méi)有一個(gè)個(gè)選擇級(jí)級(jí)配的概概念。當(dāng)當(dāng)進(jìn)行配配合比設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，，千方百百計(jì)的調(diào)調(diào)整級(jí)配配計(jì)算，，使合成成級(jí)配盡盡可能符符合規(guī)范范規(guī)定的的中值。。如果將將各級(jí)混混合料的的級(jí)配中中值點(diǎn)在在0.45次方級(jí)配配圖上，，可以發(fā)發(fā)現(xiàn)大多多數(shù)級(jí)配配的中值值接近最最大密度度線(xiàn)。事事實(shí)上，，隨著交交通量的的增長(zhǎng)，，軸重的的輪胎氣氣壓的增增加，接接近最大大密度線(xiàn)線(xiàn)的混合合料使用用性能不不一定是是最好的的。也就就是說(shuō)，，用級(jí)配配中值設(shè)設(shè)計(jì)的混混合料不不一定是是最佳的的混合料料。②關(guān)于體積積計(jì)算體體系我國(guó)瀝青青混合料料體積計(jì)計(jì)算體系系中，計(jì)計(jì)算壓實(shí)實(shí)混合料料的空隙隙方法用用的水重重法，測(cè)測(cè)量的是是壓實(shí)混混合料的的視密度度，而美美國(guó)Superpave設(shè)計(jì)方法法采用的的是飽和和面干毛毛體積密密度，因因此，用用我國(guó)馬馬歇爾方方法計(jì)算算出來(lái)的的空隙偏偏小。另另外，馬馬歇爾方方法最佳佳瀝青用用量計(jì)算算中沒(méi)有有考慮骨骨料孔隙隙吸收瀝瀝青，也也即沒(méi)有有一個(gè)有有效瀝青青的概念念，這就就有可能能導(dǎo)致瀝瀝青用量量偏少，，引起粘粘接力不不足和耐耐久性差差的后果果。③瀝青老化化對(duì)于相相對(duì)密度度和空隙隙的影響響?；旌狭显O(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)盡盡可能模模擬實(shí)際際情況，，包括瀝瀝青老化化。實(shí)際際生產(chǎn)中中，從混混合料拌拌制到攤攤鋪壓實(shí)實(shí)完成，，一般需需要2～4h時(shí)間。因因此，實(shí)實(shí)驗(yàn)室在在體積分分析時(shí)也也應(yīng)有一一個(gè)老化化程序，，因此得得出來(lái)的的體積參參數(shù)與實(shí)實(shí)際相差差較大。。美國(guó)曾曾對(duì)不同同老化時(shí)時(shí)間和不不同吸水水率的集集料作過(guò)過(guò)對(duì)比試試驗(yàn)，見(jiàn)表6。從表6可以看出出，即便便是吸水水率小于于2％的集料料，老化化2h后吸收瀝瀝青的數(shù)數(shù)量可達(dá)達(dá)到0.5～1.0％，因此此，不管管集料吸吸水率是是否小于于2％，都應(yīng)應(yīng)當(dāng)考慮慮集料孔孔隙吸收收瀝青的的數(shù)量。。7.2瀝青混合合料體積積參數(shù)分分析7.2.1混合料體體積參數(shù)數(shù)定義礦質(zhì)集料料表面是是多空隙隙的，并并能不同同程度地地吸收水水分和瀝瀝青，而而且水分分和瀝青青的吸收收率隨每每一種集集料的不不同而異異。因此此，對(duì)集集料的三三種不同同比值，，即毛體體積相對(duì)對(duì)密度、、視相對(duì)對(duì)密度和和有效相相對(duì)密度度的測(cè)試試方法分分別作了了考慮。。(1)毛體積相相對(duì)密度度——單位體積積的可滲滲透材料料（在正正常情況況下材料料體積包包括可滲滲透空隙隙與不可可滲透空空隙）在在規(guī)定溫溫度在空空氣中的的質(zhì)量，，對(duì)相同同體積同同一密度度的無(wú)氣氣蒸餾水水在規(guī)定定溫度在在空氣中中質(zhì)量的的比值，，見(jiàn)圖1所示。(2)視相對(duì)密密度——單位體積積的不可可滲透材材料在規(guī)規(guī)定溫度度在空氣氣中的質(zhì)質(zhì)量對(duì)相相同體積積同一密密度的無(wú)無(wú)氣蒸餾餾水在規(guī)規(guī)定溫度度在空氣氣中的質(zhì)質(zhì)量的比比值，見(jiàn)見(jiàn)圖1所示。(3)有效相對(duì)對(duì)密度——單位體積積的可滲滲透材料料(材料體積積除去被被瀝青滲滲透的空空隙)在規(guī)定溫溫度在空空氣中的的質(zhì)量對(duì)對(duì)相同體體積同一一密度的的無(wú)氣蒸蒸餾水在在規(guī)定溫溫度在空空氣中的的質(zhì)量的的比值，，見(jiàn)圖1所示。集料間隙率VMA、有效瀝青含含量空隙率及及瀝青填隙率率VFA的定義為：（1）礦質(zhì)集料間間隙率VMA——壓實(shí)鋪路混合合料集料顆粒粒間的空隙體體積率，包括括空隙率與有有效(未被集料吸收收)瀝青體積率，，見(jiàn)圖2所示。(2)有效瀝青含量量——鋪路混合料瀝瀝青總含量減減去被集料顆顆粒吸收的部部分瀝青。(3)空隙率——在壓實(shí)鋪路混混合料中被(瀝青)涂覆集料顆粒粒間的空氣氣小穴總體積積，表示為壓壓實(shí)鋪路混合合料的毛體積積百分率，見(jiàn)見(jiàn)圖2所示。(4)瀝青填隙率VFA——被有效瀝青填填充的集料顆顆粒間空隙體體積百分率，，表示為(VMA—)對(duì)VMA的比值，見(jiàn)圖圖2所示。Vma=集料中空隙體體積Vmb=壓實(shí)混合料毛毛體積Vmm=鋪路混合料中中無(wú)空隙體積積Vfa=瀝青填充空隙隙體積Va=空隙體積Vb=瀝青體積Vba=被吸收瀝青體體積Vsb=礦質(zhì)集料體積積（按毛體積積相對(duì)密度））Vse=礦質(zhì)集料體積積（按有效相相對(duì)密度）圖2HMA壓實(shí)時(shí)間成分分圖解7.2.2馬歇爾試驗(yàn)方方法的程序改改進(jìn)為了進(jìn)一步提提高瀝青混合合料設(shè)計(jì)質(zhì)量量，在我國(guó)現(xiàn)現(xiàn)行馬歇爾設(shè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，，結(jié)合美國(guó)Superpave設(shè)計(jì)思想，引引進(jìn)集料有效效比重概念及及混合料短期期老化的方法法，對(duì)馬歇爾爾設(shè)計(jì)方法最最佳集料級(jí)配配選擇從程序序上和計(jì)算方方法上進(jìn)行改改進(jìn)和補(bǔ)充。。式中：p1，p2，…，pn——各種集料組分分的質(zhì)量百分分率p1+p2+…，+pn=1000G1，G2，…，Gn——各種集料組分分的視比重（（毛體積積比重）（a）選擇混合料料初始瀝青含含量初試瀝青青含量L應(yīng)接近最佳瀝瀝青含量。用用下式計(jì)算：：pbt=1.18+0.982(VMA-Va)／Gsb(2-2)式中：pbi—初始瀝青含量量，按混合料料質(zhì)量百分率率計(jì)，%；VMA：壓實(shí)混合料料集料間隙率率，先可用規(guī)規(guī)定的最小值值+0．5％估算，在按試試驗(yàn)結(jié)果校正正。其最小值可參考表表7集料標(biāo)稱(chēng)最大尺寸（mm）26.519.016.013.29.5VMA最大值12.013.013.514.015.0Va：壓實(shí)混合料料空隙率，可可取設(shè)計(jì)空隙隙率4％；Gsb：混合料集料料組合毛體積積重。(b)將拌和好的試試樣放入烘箱箱在擬訂的壓壓實(shí)溫度平均均值保持2小時(shí)進(jìn)行短期期老化，然后后進(jìn)行制件。。7.2.3試件被壓實(shí)冷冷卻后，將其其脫模，測(cè)定定試件毛體積積比重Mmb。并用下列公式式計(jì)算壓實(shí)混混合料的空隙隙率Va、VMA和VFA。Va=100×（1－Gmb／Gmm）VMA=100－(Gmb×ps)／Gsb(2-3)VFA=100×(VMA－Va)／VMA式中：ps：混和料集料料百分率Gsb：組合集料毛毛體積比重Gmb：壓實(shí)試件毛毛體積比重Gmm：混和料理論論最大比重還要根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算組組合集料的有有效比重Gse：Gse=Ps／(100／Gmm－Pb／Gb)(2-4)式中：Gmm：混和料理論論最大比重Pb：混和料中集集料百分率％％，Ps=100－PbGb：瀝青結(jié)合料料比重根據(jù)確定的Gse計(jì)算集料吸收收瀝青百分率率Pba（％)Pba=(Gse－Gsb)×Ps×Pb／(Gse×Gsb)(2-5)并獲得有效瀝瀝青含量Pbe與粉油比DP：Pbe=Pb－Pba，粉膠比DP=P0.075/Pbe7.2.4試驗(yàn)結(jié)果分析析對(duì)三種試驗(yàn)級(jí)級(jí)配混和料進(jìn)進(jìn)行評(píng)價(jià)：其其中VMA、VFA、粉膠比、馬馬歇爾穩(wěn)定度度與流值均符符合設(shè)計(jì)要求求，空隙率又又接近4％設(shè)計(jì)值的一一種級(jí)配，被被確定為最佳佳級(jí)配或設(shè)計(jì)計(jì)級(jí)配。7.3瀝青混和料設(shè)設(shè)計(jì)指標(biāo)的修修訂和補(bǔ)充按照有關(guān)規(guī)范范要求，并結(jié)結(jié)合工程實(shí)踐踐成果，對(duì)瀝瀝青混和料的的體積參數(shù)和和技術(shù)要求指指標(biāo)見(jiàn)表8。密級(jí)配瀝青混混合料設(shè)計(jì)技技術(shù)指標(biāo)表表8技術(shù)指標(biāo)技術(shù)要求擊實(shí)次數(shù)（次）雙面各75次空隙率VV(%)4.0±0.5礦料間隙率VMA（%）≥14.0瀝青飽和度VFA（%）65～75粉膠比DP0.8～1.6馬歇爾穩(wěn)定度（KN）≥8.0流值（0.1mm）20～50殘留穩(wěn)定度（%）≥80%凍融劈裂強(qiáng)度比TSR(%)≥80%60℃動(dòng)穩(wěn)定度DS（次/mm）＞800Ⅱ、瀝青混合料設(shè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)調(diào)整整程序Ⅲ、工程設(shè)計(jì)級(jí)級(jí)配確定方法法與調(diào)整原則則《瀝青路面施工工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40—2004）在瀝青混合合料礦料級(jí)配選擇與調(diào)調(diào)整方面，根根據(jù)“瀝青混混合料礦料級(jí)級(jí)配和配合比比設(shè)計(jì)方法的的修訂”課題研研究成果，借借鑒美國(guó)和日日本等國(guó)的方方法，提出了了工程設(shè)計(jì)級(jí)級(jí)配的概念，對(duì)對(duì)最常用的密密級(jí)配瀝青混混合料分為粗粗型和細(xì)型，，它與原規(guī)范范根據(jù)空隙率分分為Ⅰ型和Ⅱ型的性質(zhì)不同同，粗型和細(xì)細(xì)型都屬于密密級(jí)配，空隙率都在3%—6%之間，之所以以這樣分成兩兩種型號(hào)，主主要是供不同同的氣候和交通條件選選擇級(jí)配范圍圍時(shí)作參考，，并要求設(shè)計(jì)計(jì)單位和工程程建設(shè)單位針針對(duì)所建設(shè)工程程的氣候條件件、交通條件件、公路等級(jí)級(jí)以及所處層層位確定和調(diào)調(diào)整工程設(shè)計(jì)級(jí)級(jí)配。相比原原規(guī)范直接為為工程確定一一個(gè)級(jí)配范圍圍，配合比設(shè)設(shè)計(jì)盡可能接近近中值有了很很大改進(jìn)?，F(xiàn)現(xiàn)行規(guī)范給出出了幾種類(lèi)型型瀝青混凝土土與瀝青碎石混混合料礦料級(jí)級(jí)配，列于表表9與表10密級(jí)配瀝青混混凝土混合料料礦料級(jí)配范范圍表表9密級(jí)配瀝青碎碎石混合料礦礦料級(jí)配范圍圍表表10由上述兩表可可以看出，規(guī)規(guī)范規(guī)定級(jí)配配范圍較寬，，這樣同一級(jí)配的上上限與下限所所拌混合料會(huì)會(huì)有較大的差差別。所以，，在設(shè)計(jì)時(shí)可根根據(jù)需要將目目標(biāo)級(jí)配線(xiàn)靠靠上一點(diǎn)，使使混合料總的的偏細(xì)一些，即即成所謂的細(xì)細(xì)型密級(jí)配（（AC-F）；或靠下一一點(diǎn)，使混合料總的的偏粗一些，，即成所謂粗粗型密級(jí)配（（AC-C）。在這種情況下下，給施工單單位的生產(chǎn)級(jí)級(jí)配范圍需作作必要的調(diào)整整，而不能完全全就將規(guī)范原原來(lái)的級(jí)配給給施工單位。。在級(jí)配設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，尤其要注注意控制幾個(gè)個(gè)關(guān)鍵篩孔的的通過(guò)率，即即4.75mm和2.36mm兩個(gè)篩孔。規(guī)規(guī)范給出了粗粗型和細(xì)型密密級(jí)配瀝青混混凝土的關(guān)鍵性篩篩孔通過(guò)率。。見(jiàn)表11粗型和細(xì)型密密級(jí)配瀝青混混凝土的關(guān)鍵鍵性篩孔通