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浅谈沥青路面原材料技术标准及其质量控制

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2019-11-28 21:49

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沥青路面质量很大程度上取决于路面原材料品质及其质量控制，至于路面结构设计及混合料设计，基本上各个项目都差别不大，甚至很多省份都有了适合于自己地区的沥青路面典型结构形式，对于混合料设计，也基本上取得了一致的看法，即采用骨架密实型级配有助于提高沥青混合料的抗变形能力和抗水损坏能力，有助于提高路面结构的承载能力和使用寿命。沥青路面原材料主要包括沥青、集料和填料，其中沥青作为沥青混合料的胶结料对于混合料的路用性能起着关键性的作用，因此，多年来围绕沥青的相关研究一直未曾间断，各种改性沥青，特殊用途的沥青也纷纷出现。随着沥青路面技术的不断发展和进步，人们逐渐意识到除了沥青胶结料之外，集料的品质也在很大程度上影响沥青混合料的路用性能，尤其是集料的强度、形状、洁净程度对于混合料的品质有着直接的影响。

　　2. 沥青路面集料加工性指标

　　集料质量差是目前公路大修改造工程建设中比较严重的问题，突出的表现为：材料不洁净、粉尘多、针片状含量超标、级配不规格等。我国工程建设中的路面集料大多数取自社会料场，各料场质量、规格参差不齐，使用时离析严重，混合料级配波动误差大，因此，加强现场集料加工质量的控制，这是提高和保证路面使用性能的重要措施。

　　在现行规范关于集料指标的技术要求中，按其性质可分为二类：一类是反映材料来源的“资源特性”，即材料的天然特性，它是石料产地所决定的，如密度、压碎值、磨光值等。另一类是反映加工水平的“加工特性”，如石料的级配组成、针片状含量、棱角型、砂当量、亚甲蓝值、细粉含量等。属于“资源特性”的指标往往受到产地和成本的制约，可选择和变更的余地不大。因此，正确理解与合理选择集料的加工性指标，且在施工现场从严控制，这是加强路面集料质量管理的重要内容。

　　3. 粗集料针片状含量指标的取值与试验

　　路面集料中的细长扁平形状的针片状颗粒对沥青混合料的性能有重大影响。由于针片状颗粒很容易在施工过程中被刚性轮碾压和振动碾压所粉碎、折断，施工性能极差，而且在沥青混合料内部遗留下相当数量没有被沥青膜裹覆的折断面，成为混合料内部的微裂缝。这些微裂缝将使沥青路面在受力作用时产生应力集中而导致裂缝扩展开裂。

　　集料的针片状颗粒含量与石质有关，越坚硬的石料越容易产生针片状颗粒。而针片状颗粒的数量更取决于破碎设备的类型。压碎式的颚板式破碎机生产的碎石中针片状颗粒含量较多，撞击破碎的冲击式破碎机、锥式破碎机则要少得多。即使同样为打击式破碎机，但锤重、锤的数量、打击频率对针片状颗粒的数量也有较大影响。因此，粗集料针片状颗粒含量是集料的一个重要指标，试验结果表明，针片状颗粒在施工中和在交通荷载作用下容易破碎，路面集料的破损情况与粗集料的针片状颗粒含量关系密切。关于测定方法，我国《公路工程集料试验规程》（JTJ058-2000）已明确规定，对于沥青混合料及基层、底基层集料统一采用游标卡尺量取，这与美国ASTMD4791-95规定的针片状颗粒含量测试方法和测定机具基本上是相同的。而规准仪适用于水泥混凝土集料。

　　关于采用什么样的指标标准来评价粗集料针片状颗粒含量问题，在美国，SHAP的SUPERPAVE仅规定1:5一个标准，要求在交通量大于100万辆的路段不得超过10%。但实际上小于1:5的颗粒含量很少，所以NCAT（美国国家沥青技术中心）的研究认为以1:3或1:2来评价针片状颗粒含量比1:5要好。尽管NCAT对粗集料的规定中有1:3和1:5两个不同标准的要求，但实际上只有1:3的有用，并且要求针片状颗粒含量小于20%。

　　上世纪90年代，在我国，采石场集料破碎机械仍比较落后，针片状颗粒含量超标的问题非常突出，所以在制定规范时对此指标的争议较大，当初在制订《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032-94）时要求不大于15%，是出于促使我国集料加工水平的目的从严要求，为了达到此要求，必须改变破碎设备有颚板式破碎为锤击式才有可能。后来《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97）的条文说明中又提到要求粗集料的针片状颗粒含量应不大于10%，据施工单位反映，此要求有时实在难以达到，即使达到要求，但粗颗粒的棱角性损失较多，因此根据国外标准和我国的具体情况，目前仍维持要求小于1:3比例的颗粒含量必须不大于15%的要求是合理的。 [page]

　　我国现行的施工技术规范针对不同等级、不同层次的集料针片状颗粒含量做出了规定。在规范规定的技术要求中，加工性指标具有双重作用。首先它是针对采石场生产的每一种集料规格的，用以检验集料是否合格，达不到要求的就是不合格产品，但对施工单位来说可以理解为对工程所使用的集料混合料而言。美国Superpave也规定“集料标准不是针对个别集料而是针对集料混合料的”，所以，只要综合的指标合格，也容许在工程上使用，因为对针片状颗粒含量、砂当量等指标，有的集料规格难以达到，有的则容易符合要求，工程上允许采用按实际比例配制的集料混合料来评价这些指标是否合格。

　　4. 细集料棱角性指标与试验方法

　　细集料棱角性指标对于沥青混合料施工性能和使用性能起着至关重要的作用。如何评价细集料的表面粗糙程度、棱角性、以前没有标准方法。美国在战略性公路研究计划（SHRP）研究过程中特别强调了测定砂的棱角性指标的重要性，提出了标准试验方法AASHTO TP33“细集料未压实空隙率试验方法”。

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