路面工程试验讲义

1、路面工程试验讲义邓伯龙 随着高速公路的飞跃发展，路面工程在建筑市场中占的比例越来越大，即使高速公路趋于饱和，但高速公路的维护与保养任务又会增加，因此，拓展路面建筑市场在本公司显得犹为重要。 工程试验在路面工程施工中，从原材料到配合比、现场施工以及工程竣工验收各个环节都起着引导和监督作用。但路面工程试验又是一个比较繁杂且严谨的系统工程，因此，学好路面工程试验，管好路面工程试验，对于路面项目的成败将起着决定性的作用。下面，就试验方面作个介绍。试验室的建立试验室的选址路面工程试验是路面工程施工的指挥中心，中心试验室应设在离沥青拌合站较近的地方，考虑试验室电子设备较多，试验室应建在当地年主导风向的上风

2、口，以减少拌合站带来的灰尘。另外，试验室设备较多，工作时噪音较大，试验后有较多的试验废品，所以建设试验室时要考虑与项目部保持一定的工作距离，以减少工作上的相互干扰。试验设备的最低配制（见附录一：路面工程试验仪器设备配制表）试验室的面积及分布情况 路面工程试验室的面积不低于20m2,分为样品室（18m2）、力学室（m）、水泥砼室（m2）、水泥室（m2）、化学分析室（m2）、土工集料室（m2）、办公室m2）、沥混合料室（m2）、沥青室（m2）、标准养分护室（m2）。其中水泥室、沥青室和沥青混合料室应配置相应功率的空调，沥青室和沥青混合料室还应设置大功率的排气扇，以保持试验室的环境温度和环境空气。试

3、验人员 路面工程工地试验室要求试验技术人员3-5人，试验员7-9人，上岗前必须进行岗前培训，对试验检测过程和重要仪器设备的操作进行专项培训。底基层试验工作路面工程底基层多数设计为石灰粉煤灰稳定粘土、水泥石灰综合稳定土或级配砂砾等。土场的选择土场的选择应首先考虑土场所处位置（即运距），主要控制指标为土的塑性指数（一般要求12-16为最佳）、有机物含量、硫酸盐含量以及土的天然含水量（一般不应超过20%，因天然含水量过大，在施工过程中石灰粉煤灰还要带进一部分水，会造成混合料在不外掺水的情况下使自身含水量超过了最佳含水量而无法正常施工），待各项指标均满足要求后，应考虑土场的有效取土方量。项目应根据工程

4、数量的大小，选择3-4个取土场，综合考虑征地拆迁等诸多问题，还应考虑1-2个备用土场。石灰原材料的调查 路面工程底基层或基层所用石灰，要求生石灰的有效钙镁含量应大于80%，消石灰的有效钙镁含量应大于55%（达到三级石灰标准）。石灰质量的好坏，是影响路面底基层施工的关键，如石灰等级不符合要求，采用了等外级石灰，在施工过程中，为了满足灰剂量的要求，我们便增加了石灰的用量，这对于成本控制是不允许的，从底基层施工质量来讲，混合料中增加了石灰的相对掺量，就减少了土的相对掺量，石灰的最大干密度在1.1g/cm3左右，素土的最大干密度在1.8g/cm3,这样就人为的降低了混合料的真实最大干密度，如果施工还按

5、试验室内进行配合比设计的最大干密度控制施工，压实度肯定不合格，另外，等外级石灰的强度较低，成型的七天无侧限抗压强度也会不合格，因此，我们应严格控制进场石灰的质量，以确保工程效益和进度。粉煤灰的调查 二灰底基层对粉煤灰的要求不是很高，只要其烧失量不超20%，其次一定要控制好粉煤灰的含水量，含水量过小，会产生大量扬尘；含水量过大，会给混合料带来大量水份使其超过最佳含水量，施工时还得晾晒粉煤灰。配合比设计 先将拟用的各种材料晾晒干或烘干，然后以2%的石灰剂量为差值进行五个灰剂量的灰土击实。试验时一般固定一种材料比例不变（粘土），然后调整其它材料的比例进行击实，得出不同比例下的最大干密度和最佳含水量；

6、由击实所得结果，以现场要求压实度为标准成型无侧限抗压强度试件，得出不同剂量下的无侧限抗压强度值；根据设计需要，选择一组最佳的配合比例；由最佳配合比例进行灰剂量标准曲线的建立。 配合比一旦选定，应立即报监理或业主审批，取得审批结果，每天施工前还应进行如下试验检测：石灰粉煤灰底基层原材料试验检测项目试验项目材料名称频度含水量土每天用前测两个样品液限、塑限土每2000m3测两个样品有机质和硫酸盐土有土有怀疑是作此试验有效钙镁含量石灰作配比时测两个样品烧失量粉煤灰作配比时作两个样品试验段的铺筑 试验段的生产必须是全体动员，投入与正式生产一样的机械设备和人员组织，在统一领导下进行。同时还应有监理及业主的

7、相关人员参加，通过试验段的施工，主要确定以下主要项目：松铺系数、配合比例、配比的控制、拌和运输及摊铺碾压组合、质量检测程序和方法以及生产能力的验证。 试验路段应选择在经验收合格并整理好的路床上，长度为500米左右的路段上进行，并以100米左右为一个施工艺段，以便更好的收集数据和确定施工方案。 试验路段的试验检测工作为：含水量：拌和站在给混合料加水时应扣除当天实测的各组成材料的天然含水量，现场检测混合料的含水量时，应充分考虑燃烧法对二灰的火山灰作用。为加快施工进度，宜用微波炉烘干测试，其烘干的时间可通过对比试验来确定；石灰剂量：石灰剂量测定采用EDTA滴定法，保证剂在-0.5%-+1.0%范围内

8、波动，如保证不了应查明原因，对拌和设备进行调控，直到正常后方可大面积生产；压实度：试验段压实度的检测应加大频率，对二灰土底基层施工，因采用羊足碾进行碾压，碾压速度较慢，羊足碾行走一遍就应测试一次压实度，直至压实度合格后，再要求羊足碾行走一遍，如压实度较前一次略有上降，则取前一次的碾压遍数作为施工控制压实遍数，以此来保证工程质量种加快工程进度；强度：二灰土底基层的设计强度较低，试验的每个环节不小心都会造成强度不合格，因此在每一步的工作中都应加以注意，正确反映工程实际情况。首先，试验室要配制合适的路面材料强度试验仪和测力环（3KN），其次在成型试件时考虑混合料的质量损失，一般按现场压实度加上3-5

9、g作为装料质量，最后，在养生时一定要严格密封试件，保证标养室的温度。粉煤灰掺量试验：在标准配合比设计进行击实试验时，我们已严格称量进行了混合料的击实，得出了标准最大干密度，在大面积施工时，再次取拌好的混合料进行击实，计算其干密度，得出的干密度与配合比最大干密度相比较，可以从侧面反映出粉煤灰的掺量是否合格，如干密度较最大干密度小，则粉煤灰掺得过多；如干密度较最大干密度大，则粉煤灰掺量过小，这样可以粗略作出粉煤灰的掺量判断。施工 待一切准备工作都准备就序，并经试验段总结，确定施工艺及施工方法报监理业主审批同意后可进入大面积施工。（略）质量管理及检查验收一般规定：根据全面质量管理的要求，建立建全有效

10、的质量保证体系，实行严格的目标管理责任制，对施工各阶段质量进行检查、控制、评理，达到所规定的质量标准，确保工程质量；必须实行严格的工程监理制度，施工单位要进行100%自检，监理单位应按规定的频率进行抽检，进行质量检查与认定；必须建立建全工地试验室，即使是最为临时的拌和点，也应配足试验仪器，满足施工控制的需要；工地试验室能进行原材料的各种性能试验，并具备底基层质量的检测，如压实度、平整度、厚度、弯沉等质量指标检测的能力。实测项目：拌和站主要对混合料的灰剂量、含水量进行检测与控制；施工现场主要检测平整度、压实度、厚度等；后场试验室主要是成型无侧限抗压强度试件；高温季节在7-10天、正常季节10-1

11、5应对成型并经养生的底基层路段进行钻芯取样，进一步观察成型路段的厚度和芯样的完整性。外观鉴定：表面平整无坑洼、无明显轮迹，表面无软弹和松散现象，接缝密实平整。基层试验工作 路面工程基层设计多为石灰粉煤灰稳定碎石或水泥稳定碎石，在砂砾较为丰富的地方也设计为水泥或石灰稳定砂砾。就二灰碎石作以说明。碎石材料调查 二灰碎石主要以石灰岩轧制为主，随着高速公路的飞速发展，质量要求也越来越重要，很多单位在设计基层时，考虑基层的功能作用，均采用密实骨架结构以提高基的承受能力，因此对碎石的级配和规格就有较为严格的要求。一般将碎石材料分为四级：A级为19-31.5mm、B级为9.5-19mm、C级为4.75-9.

12、5mm、D级为0-4.75mm。其规格如下表：料号规格mm通过下列筛孔的质量百分比（%）31.5199.54.752.360.60.075A19-31.595-1000-150-5B9.5-1990-1000-150-5C90-1000-150-5D0-4.7590-10060-9020-555-12 基层用级配碎石针片状含量应小于15%，压碎值不大于30%，塑性指数不大于9，对于细集料当无塑性指数时，小于0.075的颗粒含量不应超过7%；碎石存料场必须用贫混凝土硬化，且各储料仓应用砖墙隔开，分类存放，严禁有混料现象发生。粉煤灰与石灰的要求同底基层要求相同。（略）配合比设计 该二灰碎石配合比设

13、计采用了填充试验与击实试验相结合的方式进行。进行B级料向A级料填充时，取用空隙率最小的填充比例作为AB两种材料的相对掺量，以此类推，最后确定出ABCD四种材料的掺配比例；另外，对四种原材料进行大量的筛分试验，收集各种规格料的筛分结果，取平均值作为其中一种材料的筛分，用计算法确定出符合设计要求级配范围的各种材料的掺配比例，从而进行击实试验，确定最大干密度和最佳含水量，成型七天无侧限抗压强度试件，选择符合设计要求的一组作为最佳配合比。在灰剂量标准曲线的建立时，我们不能盲目的采用规范上规定的方法进行，因为二灰碎石是松散的集料，如按规范上把所有材料进行配料滴定，则施工时也应取所有材料进行，这样，即使经

14、验再丰富的试验人员也难取出刚好符合设计要求的混合料，因此，我们在建立标准曲线时，采用所有材料参与配料后，取湿的混合料过4.75mm筛，再取4.75mm以下材料300g进行滴定，这样建立的标准有利于施工控制检测的准确性，提高了试验的侦断能力。试验路段的铺筑 试验室已经作出最佳配合比后，应及时报请审批，取得监理及业主的同意后，方可进行试验路段的铺筑。试验室配合比毕竟是通过室内各项标准计量设备经过认真操作得到的，要使生产出的混合料达到试验配合比的预期目的，在生产配合比调式时，应严格标定二灰拌合厂各料仓的流量（有动态称重系统的可省略），然后按标定流量及配合比的要求比例输入各料仓的相应转速，由此验证混合

15、料的级配、灰剂量、含水量是否符合标准，只有在各项指标均满足要求后，才能生产拌料运往工地进行摊铺作业。 铺筑二灰基层的目的是为了：验证用于正式施工的混合料配合比是否正确；确定二灰碎石基层的松铺系数；确定二灰基层的标准施工方法；确定混合料在满足各项指标要求是的最佳碾压遍数；确定混合料的摊铺工艺以及确定每一作业面的最佳长度。松铺系数计算表桩号底基层顶标高松铺标高压实标高松铺系数平均松铺系数左中右 基层试验检测工作为： A：含水量，考虑快速得出结果以便指导施工，建议采用微波炉进行含水量检测，其含水量的控制宜在拌合后场进行，对于松散类混合料在检测含水量时，粗细集料的相对比例对含水量的结果影响极大，因此，

16、我们应根据规范要求的级配范围要求，将湿混合料分为几个粒径段，然后按比例配成1000g左右进行含水量的检测； B：级配检测：二灰碎石混合料属松散类集料，经验较为丰富的人也难于取到代表整体生产的实际情况，因此，在二灰碎石混合料取样时，目前最好的办法是待拌合站拌料比较正常时，让拌合机紧急停机，然后在混合料皮带上切割出一至两个断面，将切割出的整个断面混合料进行总体筛分，以此结果作为混合料的级配值； C：石灰剂量：在石灰剂量的标准曲线建立时，我们考虑了取样的代表性，因此，在混合料的灰剂量检测时，也应将湿混合料过4.75mm方孔筛，然后取筛下物进行滴定以此确定混合料的灰剂量； D：强度：按照最大干密度的9

17、8%计算每个试件应该称取的材料质量，考虑制作试件的水平（在成型过程中材料损失的多少）在称料时应增加10-30g左右，以保证成型试件的压实度符合设计要求。成型后应将试件密封后放入标养室进行六天养生和一天的饱水养生，然后进行七天饱水无侧限抗压强度试验。施工 试验段结束后，相关数据及参数已经得出，在报请监理及业主同意后，可进入大面积施工。对于二灰碎石基层的施工，为了保证二灰基层的边部压实度以及边坡污染和节约材料，建议采用不超宽碾压，即在基层边线以外预留10-20cm处架设模型，用三角钢支架支承，这样，在人工及材料方面可能有所投入，但从成本角度考虑，并不会影响成本，因为架设了模型以后，虽然投入了部分材

18、料及人工，但与超宽碾压浪费的材料相比较，架侧模施工相对来说是比较划算的，而且保证了工程质量和文明施工工地。（其它略）质量管理及检查验收一般要求：石灰剂量的测定应在拌合机拌合后立即取样，除用滴定法测定检测石灰剂量要求外，还必须进行总量控制，即要求每天的实际石灰用时、粉煤灰用量、集料用量和实际工程数量，由此计算对比石灰剂量的一致性。实测项目：拌和站主要对混合料的灰剂量、含水量、级配进行检测与控制；施工现场主要检测平整度、压实度、厚度等；后场试验室主要是成型无侧限抗压强度试件；高温季节在7-10天、正常季节10-15应对成型并经养生的基层路段进行钻芯取样，进一步观察成型路段的厚度和芯样的完整性。外观

19、鉴定：表面平整无坑洼、无明显轮迹，表面无离析和松散现象，接缝密实平整。沥青面层 在作沥青下面层之前，在基层底面还应作透层和封层，工地试验室主要能检测乳化沥青的洒布量及乳化沥青中沥青的含量就行了，其它试验需委托的可进行委托试验，在此略。沥青原材料 对于路面工程，为了控制沥青材料的质量，对于沥青的采购多为甲方指定采购，即使是甲供产品，在质量上也不容忽视，还得加强质量控制，满足施工的需要。 沥青标号的种类选择，应根据项目所在地的自然、地理、气候环境的特点，及沥青面层各层的功能性要求，合适地选用沥青的种类及沥青标号，工地试验室主要应作以下沥青试验：针入度：针入度试验的关键是严格控制试针与试样表面的接触

20、情况及水浴温度延度：控制好水温软化点：软化点试验应控制好水温的加热起点温度，在升温过程中应严格控制升温速率，升温过快会造成软化点偏高，升温较慢会造成软化点偏低 根据工地试验室的设备情况，还可进行沥青原材料其它方面的试验，如：老化试验（抵抗自然的老化）、蜡含量试验（粘附性）、脆点试验（抗低温能力）、密度试验（配合比设计用）、粘度试验（流动性）、闪点燃点试验（使用安全性）等。粗集料 粗集料应洁净、干燥、表面粗糙、形状接近于立方体（主要由母材情况决定），且无风化、无杂质，并有足够的强度、耐磨耗性。粗集料必须用反击式破碎机或锤式破碎机加工的碎石（用得较多的为反击破，锤破换锤率太高），不得采用鄂式破碎机

21、进行加工（片状太多）。上面层所用碎石还应用水洗法进行加工，以保证碎石的洁净。另外，在选择石材时，应避免使用酸性材料，因为沥青是碱性材料，酸碱中和会降低沥青与碎石的粘附等级。进场碎石应分类存放，场地必须作硬化处理，和规格材料之间应有足够高度和宽度的隔墙。 沥青混合料用粗集料应进行以下试验：集料表观密度、堆积密度、毛体积密度以及捣实密度；集料压碎值；坚固性；洛杉矶磨耗试验；集料吸水率（吸附沥青）；针片状含量；磨光值；破碎面（主要针对对卵石轧制的碎石）；与沥青的粘附等级；软石含量；筛分。细集料 对于路面工程细集料的划分是以2.36mm方孔筛为划分界线的，小于2.36mm以下的部分称为细集料。根据项目

22、特点，有的项目同意使用水洗中粗砂、石屑及水洗机制砂等同时作为细集料，有的项目只允许使用机制砂作为细集料。同时使用多种细集料时，各种细集料的掺配比例很难确定，作为施工单位，如果石屑或水洗中粗砂较为便宜，自然会增大此两项的用量，但应严格控制石屑的质量，特别是0.075以下粉尘的含量，以保证工程质量。 沥青混合料用细集料应进行以下试验：含泥量（水洗法0.075mm以下含量）；砂当量；亚甲蓝值；视密度；筛分；上面层还应进行棱角试验（细集料流动时间）填料 沥青混合料用填料多为石灰岩等憎水性集料经磨细得到的矿粉，原料中不得有泥土等杂质。矿粉要求干燥洁净，能自由地从矿粉仓流出，现在的高速公路均要求不得使用回

23、收粉，很多项目要求使用水泥厂磨制的矿粉，其实很不现实，原因有二，一是水泥厂的生料是用于煅烧水泥的，不可能有富余部分销售，二是水泥厂所用的生料粉是掺有粘土的，并不是纯粹的石灰岩，因此建仪使用自己用小型球磨机加工矿粉。 矿粉主要进行如下试验：表观密度；亲水系数；塑性指数（关键指标，由此可间接辩别矿粉的洁净程度）；含水量（矿粉不加热，含水量应小于1%）；筛分。外加剂 沥青混合料用外加剂主要有抗剥落剂（酸性石料用）、SMA沥青玛蹄脂用木质素纤维等，从略配合比设计目标配合比设计 目标配合比设计的目的是通过对进场材料进行不同级配的组合，再加不同的沥青用量进行马歇尔试验，由沥青混合料马歇尔试验所得的空隙率、

24、饱和度、密度、稳定度、流值、矿料间隙率等指标均满足要求时所选择一个最合适的沥青用量，称为最佳沥青用量比，级配范围是在符合规范的前提下，一般由科研单位提供一个符合本项目特点的一个级配范围。目标配合比设计的目的就是确定混合料的级配范围和最佳沥青用量，由原材料的若干次筛分（一般不少于二十次）平均值作为每种材料的筛分试验结果进行配料，组成符合级配范围要求的配合比，以供沥青拌合楼冷料仓的上料比例调式。在进行目标配合比设计时，为了减速少因材料离析给试验带来的影响，因作配合比时，马歇尔试件每次只拌一个，各种规格材料的用量较小，材料离析或取料不均会造成试验结果无规律，建议将所用粗集料和细集料全部筛为纯单粒径料

25、，0.075mm以下部分由矿粉代替，然后按拟定的级配进行组合填充，这样，同一沥青用量的每个马歇尔试件就会有相接近的马歇尔指标，便于我们找到一个合理的最佳沥青用量。 目标配合比所作的试验有：进行原材料的大量筛分，取平均值作为筛分结果；按级配范围要求组合配合比，确定各种材料的用量；集料及填料的一些密度前面已作，取其有代表性的数据，用于马歇尔相关指标的计算；将粗细集料全部筛分为单粒径；按给定级配范围（如未提供，可根据规范自己拟定，使其中值与规范中值相同或形成“S”形，即粗料少，细料多，中间料居中）上限、中值、下限分别填充，组成混合矿料；对级配上限、中值、下限分别给予五个不同的油石比进行马歇尔试验，得出相关马歇尔指标；以级配中值所得的最佳油石比为目标配合比的最佳油石比，同时考虑在最佳油石比下，级配上限和级配下限的马歇尔指标是否合格，如合格，证明所给级配范围可以使用，如不合格，还应调整级配范围，直到范围上下限的马歇尔指标均合格为止。生产配合比验证 生产配合比的设计应结合沥青拌合楼进行，在此之前，应调整沥青拌合楼冷料仓的流量，最好是以回归方程的形式表征各冷料的流量。待冷料仓调完毕，应按目标配合比在扣除矿粉掺量（矿粉不加热）后换算成百分之百，以此比例输入各冷料，经烘干，二次