瀝青混合料及穩定土基層定額材料消耗問題探討

王乃家

(遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 沈陽市 110166)

1 瀝青混合料的材料消耗計算

1.1 油石比與含油量

為便于混合料配制，設計和定額均采用油石比[1-2]作為技術指標，所謂油石比是指瀝青混凝土中瀝青與礦料質量的比例；在計算瀝青混合料的瀝青消耗量時，需將油石比換算為含油量，所謂含油量是瀝青質量與瀝青混合料總質量的比例；二者的關系為：

(1)

式中：Y為含油量；L為油石比。二者均以百分比形式體現。

1.2 瀝青混合料定額中瀝青消耗量計算

定額的瀝青消耗量由式(2)構成：

(2)

式中：Sd為定額中的瀝青用量；Ld為定額中標明的油石比；ρ為混合料干密度；DE為混合料的定額含量；SHcn為瀝青場內運輸及操作損耗。

以《公路工程預算定額》[2](JTG/T 3832—2018，以下簡稱“定額”)2-2-12瀝青瑪蹄脂碎石混合料(以下簡稱SMA)為例，DE為1020m3/1000m3；Ld、ρ按定額附錄一的基礎數據取值，分別為6.21%和2.365t/m3；SHcn按定額附錄四規定為3%。

1.3 瀝青用量換算的有關問題

按定額第二章第二節第10條：“當設計采用的油石比與定額不同時，可按設計油石比調整定額中的瀝青用量”，換算公式為：

(3)

式中：Si為按設計油石比換算后的瀝青用量；Sd為定額中的瀝青用量；Ld為定額中標明的油石比；Li為設計采用的油石比。

以SMA的設計油石比為7%對式(3)驗證計算，其中，混合料干密度、混合料定額含量、場內運輸及操作損耗等仍按定額的基礎數據取值。

出現差異的原因是式(3)直接采用油石比的比值而沒有換算為含油量比值，按含油量的比值將換算公式修正為：

(4)

按式(4)換算設計油石比為7%時， SMA定額的換算瀝青消耗量：

1.4 瀝青混合料中集料消耗量的有關問題

集料在混合料中的含量：

(5)

集料消耗量：

(6)

式中：K為集料在混合料中的含量；Ci為某種集料的定額消耗量；Li為某種瀝青混合料設計油石比；ρ為某種瀝青混合料干密度；DE為混合料的定額含量；SHcni為某種集料的場內運輸及操作損耗；BFLi為某種集料通過篩孔的百分率(按設計要求)。式(6)計算結果是集料質量，對于以m3為單位的碎石、機制砂等集料消耗，應按定額附錄四的單位質量進行換算。

按2-2-12SMA定額消耗，計算集料總質量=7.344t(纖維穩定劑)+148.12m3×1.5t/m3(機制砂)+207.64t(礦粉)+1236.02m3×1.5t/m3(碎石)=2291.19t/1000m3。

2 穩定土基層的材料消耗量計算

穩定土基層是用石灰、水泥、粉煤灰等結合料與土、砂礫、碎石或其它集料，經拌和、攤鋪、壓實而成的路面基層。可分為水泥穩定類、石灰穩定類、石灰粉煤灰穩定類、石灰煤渣穩定類、水泥石灰穩定類等五大類[2]。

2.1 水泥(石灰)穩定類的水泥(石灰)劑量與水泥(石灰)含量

水泥(石灰)穩定類的水泥(石灰)劑量以水泥(石灰)質量占全部干燥被穩定材料質量的百分率表示[2-3]，水泥(石灰)含量是水泥(石灰)質量與混合料總質量的比例，二者的關系：

(7)

式中：S為水泥(石灰)含量；L為水泥(石灰)劑量。二者均以百分比的形式體現。

2.2 水泥(石灰)穩定類定額中材料消耗量計算

以公路工程建設中廣泛采用的水泥碎石基層(2-1-7-5)為例對材料的消耗量進行計算：

(1)水泥消耗量計算

水泥消耗量由下式構成：

(8)

式中：Cd為定額中的水泥消耗量；Ld為定額中標明的水泥劑量；ρ為混合料干密度；DE為混合料的定額含量；SHcn為水泥場內運輸及操作損耗。

該定額標明Ld為5%；ρ按定額附錄一的基礎數據為2.3t/m3；DE為202m3/1000m2(20cm厚)；SHcn按定額附錄四規定為2%。

(2)碎石消耗量計算

碎石在混合料中的含量：

(9)

碎石消耗量：

(10)

式中：K為碎石在混合料中的含量；Ci為碎石的定額消耗量(m3)；Li為水泥劑量；ρ為混合料干密度；DE為混合料的定額含量；SHcn為碎石的場內運輸及操作損耗；Rk為碎石單位質量。

按式(10)計算2-1-7-5碎石消耗量：按定額附錄四，SHcn為2%；Rk為1.5t/m3；其他參數同式(8)取值。 則Cd=1/1.05×2.3t/m3×202m3/1000m2×1.02/1.5t/m3=300.88m3/1000m2；由于水泥與碎石的場內運輸及操作損耗均為2%，按水泥消耗量及水泥劑量換算碎石消耗量：Cd=22.566t/5%/1.5t/m3=300.88 m3/1000m2,上述二種計算方法結果一致，也進一步驗證了式(10)的理論計算公式成立。與現行定額中的碎石消耗量296.73m3/1000m2[2]相比，相差幅度1%，建議定額修編時對碎石消耗量進行核實修正。

2.3 水泥(石灰)穩定類定額中材料消耗量換算的有關問題

按定額第二章第一節第2條，“當設計配合比與定額標明的配合比不同時，有關材料可按下式進行換算”：

(11)

式中：Ci為按設計換算后的材料用量；Cd為定額中基本壓實厚度的材料數量；Bd為定額中壓實厚度每增減1cm的材料用量；H0為定額的基本壓實厚度。H為設計的壓實厚度；Ld為定額中標明的材料百分率；Li為設計配合比的材料百分率。

以設計水泥劑量4%，壓實厚度15cm的廠拌水泥碎石基層為例，對式(11)進行驗算：

(1)水泥消耗量驗算

出現差異的原因是式(11)直接采用水泥劑量的比值而沒有換算為水泥含量比值，按水泥含量比值將換算公式修正為：

(12)

按式(12)換算水泥劑量4%，壓實厚度為15cm的水泥消耗量：

(2)碎石消耗量驗算

出現差異的原因同樣是式(11)直接采用集料劑量的比值而沒有換算為含量比值，按集料含量比值將換算公式修正為：

(13)

式中：Ld、Li與定額式(11)的材料百分率不一致；Ld為定額中標明的水泥(石灰)劑量；Li為設計的水泥(石灰)劑量；其他參數同式(11)，但僅適用于集料。

按式(13)計算設計水泥劑量4%，壓實厚度為15cm的碎石消耗量，其中Cd按2.2的理論計算結果300.88 m3/1000m2取值；Bd按300.88m3/1000m2/20=15.044 m3/1000m2取值。

2.4 綜合穩定材料基層定額消耗量存在的問題

基于綜合穩定材料采用質量配合比的計算辦法，筆者對定額的材料消耗數量進行了驗算，以定額“Ⅴ.水泥石灰穩定類”為例，對比結果如表1。

表1 水泥石灰穩定類基層材料計算消耗量與定額消耗量對比表

通過以上對比可以發現，定額中的水泥、石灰材料消耗量普遍相差某一比例，該比例恰為混合料中水泥、石灰材料的質量百分比，說明定額中的結合材料消耗誤按外摻劑量計算；集料的定額消耗量也與理論計算有所差異，有必要在定額修編時核實修正或在現行定額中補遺。

另外，2-1-7-1、2-1-7-23、2-1-7-25、2-1-7-35等定額的材料消耗也與理論計算有較大差異；2-1-7-33、2-1-7-43定額的礦渣消耗量比理論計算少14.3%，經分析，礦渣的單位重是按1.2t/m3計算，而不是按定額附錄四的1.05t/m3計算，其他差異不再贅述，建議核實修正。

3 結論和建議

本文僅以預算定額的部分子目對瀝青混合料及穩定土基層定額材料消耗問題進行探討，《公路工程概算定額》(JTG/T 3831—2018)[4]、《公路工程估算指標》(JTG/T 3821—2018)[5]也存在同樣的問題，建議一并核實修正。在公路工程定額的歷史沿革過程中，《公路工程預算定額》(交工發〔1992〕65號)[6]、《公路工程預算定額》(JTG/T B06-02—2007)[7]也同樣存在本文所述問題，在當時對技術參數的處理手段有限的背景下采用較粗略的換算公式，一定程度上方便了計算工作，而在公路工程建設項目造價管理日趨精細化和技術手段日趨完善的背景下，在日后的定額修編中，有必要對材料的消耗量及換算公式進行精細化的計算和修正。

(4)按2.4的驗算結果，在定額修編中對綜合穩定材料定額的消耗量進行核實修正或在現行定額中補遺。

(5)鑒于具體項目瀝青混合料的礦料配合比設計及礦料種類通常與定額有較大差異，建議定額修編時在基礎數據中列出各種礦料所占比例；造價軟件中增加礦料種類、比例的調整功能。