浅析高速公路沥青路面集料质量控制

（长沙理工大学交通运输工程学院，长沙 410114）

1.概述

随着我国对高速公路沥青路面的应用研究不断深入，广大公路技术人员对高速公路建设的质量过程控制越来越重视。而公路工程质量会受到设计水平、施工单位施工手段及水平、施工环境的影响，也会受原材料的影响。在沥青路面中，集料是沥青混合料的重要组成部分，它自身的质量以及与沥青的粘结性能和相互作用是沥青混合料具备优良路用性能的根本保证[1]。由于我国在集料开采、加工、运输、管理与控制方面还存在很大不足，导致集料和沥青混合料的波动性较大，高速公路质量很难得到保证。因而，加强高速公路沥青路面集料的管理与控制[2]，确保给沥青混合料的生产提供稳定的料源，以提高施工的一致性和均匀性，这一工作显得非常重要。本文结合两条高速公路沥青路面施工，阐述了高速公路沥青路面施工中集料质量控制与管理方面存在的问题，提出了集料质量控制的要点，以期提高沥青路面的使用性能。

2.沥青路面集料质量控制要点

2.1 保证集料质量的重要性

沥青路面所用的集料通常包括粗集料、细集料、填料等，它们是沥青混合料强度的主要来源，可以说，集料的性能直接关乎沥青路面的质量[3]。高速公路沥青面层对集料的质量要求非常严格，既要求集料有较好的加工特性，如集料良好的级配、颗粒组成、洁净度，具有多个破碎面的立方体性状[4]等；另一方面，也要求集料具有较好的材质特性，如较好的力学、物理性能，稳定性较好等。

但实际情况是，目前国内对料场开采及加工的质量管理、集料原材的稳定性控制方面还有待进一步加强，实际操作过程中与料源的规范化管理与控制还存在一定差距。高速公路沥青路面使用的集料波动性较大，从试验数据分析表明集料的波动性主要体现在级配规格；细集料的砂当量、0.075mm 通过率；粗集料的针片状颗粒含量、0.075mm 通过率等方面。

2.2 影响集料质量的主要因素和控制措施

2.2.1 石料开采前的洁净质量控制路面石料生产前，首先应去除山口表层土、风化岩层或不合格的岩层，确保开采的块石不混杂泥土、风化岩石或不合格岩石，严格控制开采岩矿的均匀稳定性。

2.2.2 级配的影响

集料级配是反应集料质量的一项重要技术指标。集料级配的波动会导致沥青混合料性能的变化，从而影响沥青路面的路用性能[5]。找出集料加工生产过程中级配产生波动性的原因及规律，可以针对性的提出减小集料级配波动性的措施。

结合工程实践经验，总结出以下影响级配波动性的因素：

（1）料场破碎机筛孔的设置会对集料级配的变异性产生显著影响

（2）破碎机产量的不稳定和原石供给量的变化

（3）料场加工原材的变化

（4）筛分系统和破碎设备的状态

（5）取样方法的不同和级配波动范围的失控。在材料抽检时，应尽量在皮带出料口取样。

2.2.3 细集料的加工方式

常见的细集料加工方式有四种：

①常规工艺生产的石屑

②石屑水洗掺配，即将常规方式生产的石屑一部分水洗，一部分不水洗，两部分按照比例掺配，这种方法其优势是，两种石屑掺配较容易控制0.075mm通过率，但弊端是水洗工作量大、容易造成污染。

③石屑筛分掺配式生产：细集料的震动筛筛网多配置一些筛网，如1.2mm、0.8mm；然后按照掺配比例，把0.8mm 以下粉尘与0.8mm 以上集料混合，达到设计级配控制效果。

④采用专用机制砂机生产的机制砂。

对于交通量大、重载或长大纵坡路段，目前高速公路沥青混合料中越来越重视将0-3mm（机制砂）和3-5mm 集料组合使用。

2.2.4 集料针片状颗粒含量指标的控制

集料的形状对沥青混合料稳定性及结构强度的形成影响显著，集料的形状应该是越接近立方体越好，而细长扁平的针片状颗粒在施工过程中很容易被碾压粉碎或折断，施工性能极差；形成的折断面很多不能被沥青膜裹覆，后期在混合料内部形成许多微裂纹，容易导致沥青路面在受力作用时产生应力集中使裂缝进一步扩展。影响集料针片状颗粒含量的主要因素有：

（1）破碎机的类型

不同的破碎机破碎石块，产生的针片状颗粒的数量是不一样的，即使是同一种破碎机由于破碎频率等的影响，针片状颗粒的数量也有差异。

(2)原材的石质

集料针片状颗粒的数量与所加工块石的岩性特征密切相关，一般来说越坚硬的石材越容易产生针片状颗粒。

2.2.5 集料的处理、堆放与储存管理为了使集料堆放在坚硬、清洁的场地上，储料仓的地面必须采用混凝土硬化，为了保证储料区排水畅通，对于沥青拌和楼混合料运输通道均应进行硬化处理，避免雨天场地泥泞、泥土带入集料中。在集料的储存和使用过程中，还要注意以下几个方面：

①集料堆放要尽量较少离析；

②各储料仓应该插上醒目标志牌，搭篷保护，防止集料遭雨淋和潮湿，特别是细集料受潮将导致热料仓中的细集料偏少，特别是0.3mm 以下的细料偏少，沥青混凝土颗粒组成的变异性变大，空隙率增大和沥青含量相对偏小，成为开放交通后产生水损坏的主要原因。且各储料仓之间应设置足够高度与厚度的隔离墙，防止不同规格集料间的混杂；

③对用于要求最高的表面层的集料，当集料规格、级配差异变化较大时，宜选择二次筛分的方式来保证冷料规格的一致性。

3.施工过程中集料质量控制与管理存在的问题及探讨

本文结合湖南及福建两条高速公路，对沥青路面施工过程中集料的质量控制与管理方面存在的常见问题进行阐述，并且针对性的提出一些建议措施。从料场原材料的开采加工，到集料的后期处理、运输、堆放与管理、使用，主要存在的问题如下：

（1）在料场，主要存在的问题是集料的洁净质量控制不到位。为减小集料中含泥量及粉尘含量提出如下措施：

①开采块石之前必须清除泥土覆盖层，并舍弃风化岩石。

②控制喂料口的土石分离，喂料口的过滤网(口)必须保持畅通，长度不宜小于1.5m，开口不得小于5cm；且宜专人疏通。

③使用水洗法加工碎石时，必须增加水冲洗量、水压和次数，使集料彻底洁净。生产集料的破碎机必须配备除尘设备，并且在集料生产过程中，保证除尘设备处于工作状态；防尘土飞扬产生二次污染。

④加强料场排水设施建设，雨后雨水应该能够及时排除；要完善水洗污水排放系统，避免对集料的二次污染。

⑤集料场地要硬化，避免铲车在装料时，将软层泥土铲入集料料堆中。

（2）在拌和场，综合湖南以及福建两高速的情况，存在的主要问题是：料场也存在场地没硬化的情况，排水不畅，雨后泥水污染集料，且运输机械的轮胎很容易将泥土带入料堆中；各储料仓及拌和楼料料斗缺少醒目标志牌，这样很容易导致铲车操作手对料斗装料时出现混装的情况；各储料仓之间设置的隔离墙高度不够，导致储料仓储料较多时，不同规格集料间的混杂。

（3）此外，在拌和场，混合料生产施工过程，较容易出现的问题是不同料场集料的混用。以下图1是福建某高速连续两周内马歇尔试验毛体积相对密度波动图：

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从上图1 可以看出，在两周内毛体积相对密度有明显提高的趋势，但在这两周内混合料取样筛分结果一直处于正常波动范围内。究其原因，主要是混用了两个不同料场的集料，其级配规格差异不大而密度相差较大，掺入密度较大的集料（准备废弃的集料）之后，使马歇尔试件毛体积相对密度提高了。要防止出现这种类似情况的发生，一方面需要施工单位自觉，有高度的质量意识，另一方面也需要有监理方的有效监督以及检测方的及时抽检，将问题止于苗头。

（4）在沥青路面施工过程中，各档集料的波动性较大的情况很常见，尤其是石屑或机制砂的波动性最为明显。以下表1是湖南某高速一段时间内热料仓机制砂（0-2.36mm）筛分结果汇总：

从上表1各筛孔筛分结果极差值可以看出，在将近一个月内，热料仓机制砂各筛孔通过率波动性极大，究其原因可能是机制砂的原材、加工工艺不稳定，也可能是料场或者热料筛孔更换、异常所导致。

在沥青路面施工过程中，沥青混合料级配与标准级配出现偏差也很常见，出现这种情况时，采用半值纠偏原则进行调整的方法值得借鉴。所谓半值纠偏即是采用沥青混合料级配同标准级配的差值的一半做为调整值，使沥青混合料级配逐步接近标准级配曲线，以防止纠偏过度。

结语

集料是沥青混合料的重要组成部分，其质量的好坏直接关乎沥青路面的使用性能。高速公路沥青路面集料的质量控制应该从源头抓起，料场要加强责任意识，施工单位也应该源头控制，指定专人负责原材料的把关，加强对料场的约束机制，不定期对集料质量及履约情况进行评价，防止发生出了问题再找原因的情况；原材料进场，施工方、监理方及检测方也应该及时进行抽检，并加强原材料的储备管理；原材料的使用过程中，监理单位也应该加强监管，避免施工过程中出现少用、乱用、混用的情况。只有把好以上原材料质量控制的三关，才能为修出较高质量的高速公路沥青路面提供基本的前提保障。

[1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防【M】.北京：人民交通出版设，2001.

[2]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范【S】.

[3]张宜洛.沥青路面施工工艺及质量控制【M】.北京：人民交通出版设，2011.

[4]JTG E42-2005，公路工程集料试验规程【S】.

[5]张肖宁.沥青路面施工质量控制与保证【M】.北京：人民交通出版设，2009.