沥青砼耐久性以及施工工艺质量控制

关于沥青砼的耐久性以及沥青砼施工质量控制山东铁正工程试验检测中心鲁爱民简介笔者86年毕业于同济大学，曾参加京津塘高速公路工程质量控制培训、济青高速公路、沪宁高速公路等六条高速公路建设。先后参加山东省交通厅科研方案研究工程?Superpave应用技术的研究?课题、?布敦岩沥青试验研究?。99年至今从事高速公路监理工作，现任山东铁正工程试验检测中心〔交通部甲级检测机构〕副主任。前言路面本身结构损坏的最重要的原因之一是由于水的侵蚀作用降低了路面结构和材料的使用寿命所造成的。这些损坏原因可以归结为三方面：第一是沥青路面材料矿质集料与沥青的亲和力的缺乏；第二是路面材料的渗透性能造成材料内部形成饱和水的动力冲刷；第三，是由于路面裂缝或层间的裂隙水产生的动力冲刷。介绍的主要内容高速公路半刚性基层沥青路面的渗透性破坏:路面沥青混合料的材料性破坏〔准均匀介质渗流〕路面层状体系间的渗透〔裂隙性介质渗流〕反射裂缝造成的渗透〔裂隙性介质渗流〕毛细现象的影响沥青路面材料或结构的渗透性对路面材料抗水损害能力的影响可能比集料与沥青之间的亲和力影响更大。而对于路面渗透及对路面性能的影响的相关研究路面工程中涉及较少。

沥青砼的耐久性沥青砼的耐久性解决了没有？沥青砼路面的破坏现象车辙、坑槽水损害、密级配表层的泛油、温度裂缝，所有破坏现象中尤以水损害造成的各种破坏最多。对水损害的认识缺乏问题。目前沥青砼路面破坏程度。目前过多的路面损坏是什么原因造成的？路面外表严重的坑槽破坏现象水损坏现象产生的原理〔外界因素〕空隙介质体雨后形成饱和以后，在行车荷载的动水压力作用下，产生潜力的冲刷，沥青剥离造成路面出现松散和坑漕破坏原因分析产生水损坏需要具备的条件：路面材料与路外表有一定的连通空隙；连通空隙内的水处于饱和状态，水体本身不能压缩；有较强的外界压力作用，使水对路面材料产生冲刷；沥青与集料间亲和力较差。沥青混合料的渗透性破坏原因分析产生水损坏通常的外界条件：较强或者较长时间的降水，路面材料内部积水到达饱和状态；温度相对较高，特别是雨后高温；重载的作用。结语沥青路面破坏呈现多样化，需要根据路面具体情况进行分析与判断。相同的破坏形式，其破坏原因可能截然不同；水的问题仍然是路面破坏的主要原因，主要要从路面结构等多方面综合考虑；重载、超载问题是路面早期损坏的重要原因。沥青砼结构悬浮密实结构、骨架空隙结构、骨架密实结构〔即嵌挤级配结构〕；I型密级配：粗集料悬浮状态，悬浮密实结构。密度与强度较高，水稳定性、低温抗裂性能、耐久性较好，但高温稳定性较差；II型开级配：悬浮半密实状态骨架空隙结构：高温稳定性较好，但空隙率较大，低温抗裂性能、耐久性较差。我国标准中的沥青碎石及国外使用较多的开式大空隙排水式沥青混合料〔OGFC〕结构；嵌挤级配：显然是较为理想的结构类型，兼备以上两种结构的优点。如SUPERPAVE设计沥青混合料以及SMA等都是典型的骨架密实结构。使用I型密级配能解决水损害问题吗？关于混合料的设计空隙率和路上实际空隙率。国内外对于空隙率的认识。以空隙率作为指标的结构设计。空隙率与压实度。有效空隙率或渗水系数概念。国内大局部高速公路沥青表层使用的沥青砼结构：SMA、SBS改性沥青砼以及根据SUPERPAVE设计沥青混合料或者兼而有之。明年实施的新标准。新标准对沥青砼结构设计的自由度。

结论：按现行标准设计，大局部普通沥青混合料仍然不是嵌挤级配结构，解决不了高温稳定和低温开裂的矛盾，空隙率和渗透系数不能有效控制，不能从根本上改变沥青混合料耐久性较差的弊端。沥青砼结构设计现行标准对沥青砼级配设计的要求。沥青砼对级配的敏感性。级配中值问题。

明年实施的新标准对沥青砼级配设计的要求。新标准对配合设计增加了“确定工程设计级配范围〞。这个级配范围应在新标准规定的级配范围内，它确实定应按“工程设计文件或招标文件的规定进行〞，“当无明确规定时，工程单位应根据工程所在地的气候条件、交通条件、公路等级、路面类型、混合料所处的层位，按标准规定的原那么对本标准规定的级配范围进行调整，确定级配范围。在经实践证明是合理、且有成功的把握的情况下，设计级配范围容许超出标准规定的级配范围。所确定的设计级配范围必须得到主管部门，包括设计单位、工程建设单位的认可。〞级配设计的灵活性。这个设计级配范围只是为了配合设计而用，配合设计进行完毕，它的使命也就结束了，施工中沥青砼级配控制仍以标准范围来控制。设计级配范围确定原那么：它的设计原那么即体积设计。“连续级配沥青砼的矿料级配曲线通常宜为S型的级配范围，即适当减少公称最大粒径附近的粗集料通过率，减少0.6MM以下局部细粉的用量,使中等粒径粗集料较多的级配曲线〞。引入“S型的级配范围〞，即：Superpave设计沥青混合料。SUPERPAVE设计沥青混合料技术70年代水损害为主，80年代主要是车辙等高温变形。十年的时间修复原来的公路，孕育出了“SHAP〞方案以及相应的研究结果Superpave沥青混合料设计体系。Superpave是SuperiorPerforformingAsphaltPavements的缩写，即高性能沥青路面，国内也有称为“超级路面〞。“SHAP〞方案是一项为期五年耗资5000万美元的沥青课题研究，研究方案使用Superpave沥青混合料设计方法全面取代马歇尔等经验型混合料设计方法，至今在美国大局部州执行此标准。国内Superpave的研究和应用情况SUPERPAVE混合料体积设计与现行沥青混合料马歇尔设计方法相比，Superpave混合料体积设计有很多重要不同之处。现行沥青混合料马歇尔设计方法多数采用级配中值作为设计级配，整个方法成为了获取最正确沥青用量的方法，缺少了评价不同混合料设计结构的过程。将混合料结构〔级配〕的选择作为设计过程的主要局部，使混合料的结构更合理其精华局部有：一是集料的级配组成；二是混合料体积设计的方法和标准；三是水损害试验及车辙、疲劳开裂、低温开裂的制样标准；四是限制区。“驼峰级配〞，在该区域内级配对沥青极为敏感，对于有些混合料，即使沥青少许变化都容易形成塑性。因此在选择矿料级配时应当尽可能避开限制区。按Superpave混合料体积设计，混合料级配范围与现行标准有较大的区别。SMA三多一少：粗集料多〔约75%〕，矿粉多〔约10%〕，沥青多〔约6%〕，细集料少〔10~15%〕。间断级配，细集料起非常大的作用。SMA对粗集料要求更高，对级配敏感程度更大。对工艺要求更高。SMA的通病是泛油：沥青用量，超压，级配变化，纤维不匀等。价格比普通沥青砼高。沥青砼施工质量控制〔要点〕国内沥青砼技术研究和施工质量控制的差距原材料的管理严格控制矿料中黏土成分和软弱颗粒成分，特别是黏土成分在水的作用下会引起沥青膜与矿料之间的剥离现象；控制天然砂的用量，按ASTM标准，不能超过20%，宜在15%〔争论〕，认为天然砂不宜用的专家认为，天然砂形状圆滑，角砾性差，而且含有一些有害成分；但有的专家认为，掺加天然砂可以增加混合料的和易性，使沥青混合料更均匀，不离析；原材料的覆盖：好象是一个小问题，但有时会它影响沥青混合料的质量。没有覆盖的原材料吸收很多的水分，在沥青路面施工有季节性，有时要抢进度，很容易在没有延长拌和时间的情况下生产，在矿料没有完全烘干的情况下生产出的沥青混合料质量会打折扣；原材料的混放：原材料的混放改变了目标配合比，容易造成拌和站溢料、待料；抗剥落剂。生石灰粉，矿粉的1-2%，可以明显提高沥青混合料的抗水毁能力。直接在生产厂家参加生石灰粉；不用回收粉；拌和机各层筛子的设置；粉料比小于0.075mm含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大，混合料级配中该局部含量必须考虑粗细集料本身带有的粉尘局部。小于0.075mm局部与沥青含量之间的比值即粉料比宜在1-1.2之间。沥青。国产、进口。关于改性沥青。高温稳定和低温开裂的矛盾。混合料的拌合拌和温度根据粘温关系曲线确定；储存时，应防止温度过高造成沥青混合料的老化；拌合厂的生产关键是集料，集料经常变化，几乎不可能控制混合料的生产，级配的一致性。摊铺

摊铺过程最主要问题是采取适当的摊铺速度，保证混合料的供给和连续摊铺。对于纵向接缝的处理，第一是保证摊铺出的沥青混合料不离析，第二是防止使用冷接缝；离析现象卡车末端离析中线离析接缝边缘离析随机离析SMA沥青含量的变化产生的离析温度离析影响离析的关键因素：保持料车有料防止溢料混合料以一种平稳的均匀的不间断的状态移动

压实

紧跟慢压，高频低幅，高温少水；混合料的不同和压实的关系；对轮胎压路机的认识；赶光的必要性；压路机的配备；混合料推移的原因；不稳定区某些混合料在温度93-115℃时有一个不稳定区，在这个温度范围内有时是不稳定的，不能获得足够的压实。混合料在这个不稳定区时可用轮胎压路机获得满意的压实。在到达不稳定区之前获得密度是最正确选择。在某些情况下，略微增加一点混合料温度可以提供更多的压实时间，然而，过高的温度将产生问题。可在不稳定区以上使用振动钢轮压路机初碾，然后用轮胎压路机，可以在不稳定区碾压，终碾可在混合料冷却到不稳定区以下进行。另一种可行的方法是用钢轮压路机，在不稳定区以上初碾，然后在混合料冷却到不稳定区以下完成全部压实过程。混合料冷却到93℃以下不应再用振动碾压试验段每一个工程工程开始之前，应修筑一试验段，来检验混合料体积性质是否满意和评价摊铺与压实技术。这个试验段必须用方案中的相同施工技术，在相同的混合料温度下摊铺与压实。建立相应的压实工艺和核子密度仪读数与路面岩芯的密度的关系。核子密度仪读数偏差。现场沥青混合料质量控制

空隙率和压实度双向控制。空隙率所需的最大理论密度可以计算或实测，但注意不是马歇尔击实密度。控制现场空隙率，极限值不超过8%，