淺析高速公路瀝青路面集料質量控制

（長沙理工大學交通運輸工程學院，長沙 410114）

1.概述

隨著我國對高速公路瀝青路面的應用研究不斷深入，廣大公路技術人員對高速公路建設的質量過程控制越來越重視。而公路工程質量會受到設計水平、施工單位施工手段及水平、施工環境的影響，也會受原材料的影響。在瀝青路面中，集料是瀝青混合料的重要組成部分，它自身的質量以及與瀝青的粘結性能和相互作用是瀝青混合料具備優良路用性能的根本保證[1]。由于我國在集料開采、加工、運輸、管理與控制方面還存在很大不足，導致集料和瀝青混合料的波動性較大，高速公路質量很難得到保證。因而，加強高速公路瀝青路面集料的管理與控制[2]，確保給瀝青混合料的生產提供穩定的料源，以提高施工的一致性和均勻性，這一工作顯得非常重要。本文結合兩條高速公路瀝青路面施工，闡述了高速公路瀝青路面施工中集料質量控制與管理方面存在的問題，提出了集料質量控制的要點，以期提高瀝青路面的使用性能。

2.瀝青路面集料質量控制要點

2.1 保證集料質量的重要性

瀝青路面所用的集料通常包括粗集料、細集料、填料等，它們是瀝青混合料強度的主要來源，可以說，集料的性能直接關乎瀝青路面的質量[3]。高速公路瀝青面層對集料的質量要求非常嚴格，既要求集料有較好的加工特性，如集料良好的級配、顆粒組成、潔凈度，具有多個破碎面的立方體性狀[4]等；另一方面，也要求集料具有較好的材質特性，如較好的力學、物理性能，穩定性較好等。

但實際情況是，目前國內對料場開采及加工的質量管理、集料原材的穩定性控制方面還有待進一步加強，實際操作過程中與料源的規范化管理與控制還存在一定差距。高速公路瀝青路面使用的集料波動性較大，從試驗數據分析表明集料的波動性主要體現在級配規格；細集料的砂當量、0.075mm 通過率；粗集料的針片狀顆粒含量、0.075mm 通過率等方面。

2.2 影響集料質量的主要因素和控制措施

2.2.1 石料開采前的潔凈質量控制路面石料生產前，首先應去除山口表層土、風化巖層或不合格的巖層，確保開采的塊石不混雜泥土、風化巖石或不合格巖石，嚴格控制開采巖礦的均勻穩定性。

2.2.2 級配的影響

集料級配是反應集料質量的一項重要技術指標。集料級配的波動會導致瀝青混合料性能的變化，從而影響瀝青路面的路用性能[5]。找出集料加工生產過程中級配產生波動性的原因及規律，可以針對性的提出減小集料級配波動性的措施。

結合工程實踐經驗，總結出以下影響級配波動性的因素：

（1）料場破碎機篩孔的設置會對集料級配的變異性產生顯著影響

（2）破碎機產量的不穩定和原石供給量的變化

（3）料場加工原材的變化

（4）篩分系統和破碎設備的狀態

（5）取樣方法的不同和級配波動范圍的失控。在材料抽檢時，應盡量在皮帶出料口取樣。

2.2.3 細集料的加工方式

常見的細集料加工方式有四種：

①常規工藝生產的石屑

②石屑水洗摻配，即將常規方式生產的石屑一部分水洗，一部分不水洗，兩部分按照比例摻配，這種方法其優勢是，兩種石屑摻配較容易控制0.075mm通過率，但弊端是水洗工作量大、容易造成污染。

③石屑篩分摻配式生產：細集料的震動篩篩網多配置一些篩網，如1.2mm、0.8mm；然后按照摻配比例，把0.8mm 以下粉塵與0.8mm 以上集料混合，達到設計級配控制效果。

④采用專用機制砂機生產的機制砂。

對于交通量大、重載或長大縱坡路段，目前高速公路瀝青混合料中越來越重視將0-3mm（機制砂）和3-5mm 集料組合使用。

2.2.4 集料針片狀顆粒含量指標的控制

集料的形狀對瀝青混合料穩定性及結構強度的形成影響顯著，集料的形狀應該是越接近立方體越好，而細長扁平的針片狀顆粒在施工過程中很容易被碾壓粉碎或折斷，施工性能極差；形成的折斷面很多不能被瀝青膜裹覆，后期在混合料內部形成許多微裂紋，容易導致瀝青路面在受力作用時產生應力集中使裂縫進一步擴展。影響集料針片狀顆粒含量的主要因素有：

（1）破碎機的類型

不同的破碎機破碎石塊，產生的針片狀顆粒的數量是不一樣的，即使是同一種破碎機由于破碎頻率等的影響，針片狀顆粒的數量也有差異。

(2)原材的石質

集料針片狀顆粒的數量與所加工塊石的巖性特征密切相關，一般來說越堅硬的石材越容易產生針片狀顆粒。

2.2.5 集料的處理、堆放與儲存管理為了使集料堆放在堅硬、清潔的場地上，儲料倉的地面必須采用混凝土硬化，為了保證儲料區排水暢通，對于瀝青拌和樓混合料運輸通道均應進行硬化處理，避免雨天場地泥濘、泥土帶入集料中。在集料的儲存和使用過程中，還要注意以下幾個方面：

①集料堆放要盡量較少離析；

②各儲料倉應該插上醒目標志牌，搭篷保護，防止集料遭雨淋和潮濕，特別是細集料受潮將導致熱料倉中的細集料偏少，特別是0.3mm 以下的細料偏少，瀝青混凝土顆粒組成的變異性變大，空隙率增大和瀝青含量相對偏小，成為開放交通后產生水損壞的主要原因。且各儲料倉之間應設置足夠高度與厚度的隔離墻，防止不同規格集料間的混雜；

③對用于要求最高的表面層的集料，當集料規格、級配差異變化較大時，宜選擇二次篩分的方式來保證冷料規格的一致性。

3.施工過程中集料質量控制與管理存在的問題及探討

本文結合湖南及福建兩條高速公路，對瀝青路面施工過程中集料的質量控制與管理方面存在的常見問題進行闡述，并且針對性的提出一些建議措施。從料場原材料的開采加工，到集料的后期處理、運輸、堆放與管理、使用，主要存在的問題如下：

（1）在料場，主要存在的問題是集料的潔凈質量控制不到位。為減小集料中含泥量及粉塵含量提出如下措施：

①開采塊石之前必須清除泥土覆蓋層，并舍棄風化巖石。

②控制喂料口的土石分離，喂料口的過濾網(口)必須保持暢通，長度不宜小于1.5m，開口不得小于5cm；且宜專人疏通。

③使用水洗法加工碎石時，必須增加水沖洗量、水壓和次數，使集料徹底潔凈。生產集料的破碎機必須配備除塵設備，并且在集料生產過程中，保證除塵設備處于工作狀態；防塵土飛揚產生二次污染。

④加強料場排水設施建設，雨后雨水應該能夠及時排除；要完善水洗污水排放系統，避免對集料的二次污染。

⑤集料場地要硬化，避免鏟車在裝料時，將軟層泥土鏟入集料料堆中。

（2）在拌和場，綜合湖南以及福建兩高速的情況，存在的主要問題是：料場也存在場地沒硬化的情況，排水不暢，雨后泥水污染集料，且運輸機械的輪胎很容易將泥土帶入料堆中；各儲料倉及拌和樓料料斗缺少醒目標志牌，這樣很容易導致鏟車操作手對料斗裝料時出現混裝的情況；各儲料倉之間設置的隔離墻高度不夠，導致儲料倉儲料較多時，不同規格集料間的混雜。

（3）此外，在拌和場，混合料生產施工過程，較容易出現的問題是不同料場集料的混用。以下圖1是福建某高速連續兩周內馬歇爾試驗毛體積相對密度波動圖：

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從上圖1 可以看出，在兩周內毛體積相對密度有明顯提高的趨勢，但在這兩周內混合料取樣篩分結果一直處于正常波動范圍內。究其原因，主要是混用了兩個不同料場的集料，其級配規格差異不大而密度相差較大，摻入密度較大的集料（準備廢棄的集料）之后，使馬歇爾試件毛體積相對密度提高了。要防止出現這種類似情況的發生，一方面需要施工單位自覺，有高度的質量意識，另一方面也需要有監理方的有效監督以及檢測方的及時抽檢，將問題止于苗頭。

（4）在瀝青路面施工過程中，各檔集料的波動性較大的情況很常見，尤其是石屑或機制砂的波動性最為明顯。以下表1是湖南某高速一段時間內熱料倉機制砂（0-2.36mm）篩分結果匯總：

從上表1各篩孔篩分結果極差值可以看出，在將近一個月內，熱料倉機制砂各篩孔通過率波動性極大，究其原因可能是機制砂的原材、加工工藝不穩定，也可能是料場或者熱料篩孔更換、異常所導致。

在瀝青路面施工過程中，瀝青混合料級配與標準級配出現偏差也很常見，出現這種情況時，采用半值糾偏原則進行調整的方法值得借鑒。所謂半值糾偏即是采用瀝青混合料級配同標準級配的差值的一半做為調整值，使瀝青混合料級配逐步接近標準級配曲線，以防止糾偏過度。

結語

集料是瀝青混合料的重要組成部分，其質量的好壞直接關乎瀝青路面的使用性能。高速公路瀝青路面集料的質量控制應該從源頭抓起，料場要加強責任意識，施工單位也應該源頭控制，指定專人負責原材料的把關，加強對料場的約束機制，不定期對集料質量及履約情況進行評價，防止發生出了問題再找原因的情況；原材料進場，施工方、監理方及檢測方也應該及時進行抽檢，并加強原材料的儲備管理；原材料的使用過程中，監理單位也應該加強監管，避免施工過程中出現少用、亂用、混用的情況。只有把好以上原材料質量控制的三關，才能為修出較高質量的高速公路瀝青路面提供基本的前提保障。

[1]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現象及預防【M】.北京：人民交通出版設，2001.

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范【S】.

[3]張宜洛.瀝青路面施工工藝及質量控制【M】.北京：人民交通出版設，2011.

[4]JTG E42-2005，公路工程集料試驗規程【S】.

[5]張肖寧.瀝青路面施工質量控制與保證【M】.北京：人民交通出版設，2009.