高速瀝青混合料施工質量變異性控制研究

劉成

摘要 瀝青路面是當前高速的主要路面類型，但在具體的設計與使用中，路面質量和使用效果會受到多種因素影響，因此長期耐久性難以保證。對瀝青混合料施工質量變異性進行研究，結合混合料的原材料、級配、生產、使用等方面進行分析，根據影響因素提出具體的優化控制措施，從細節上保障瀝青路面施工質量，提高高速公路工程效益。

關鍵詞 高速瀝青混合料；施工質量；變異性

中圖分類號 U416.2文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0131-03

0 引言

瀝青混合料是高速路面的關鍵用料，根據業界研究表明：瀝青混合料的變異性與瀝青、集料、顆粒級配、溫度、壓實度、平整度、離析情況等關聯，并且與路面水損壞、車轍、開裂等相關病害有直接因果關系[1]。從工程經驗分析，瀝青混合料的變異性與工程的實際要求和環境等因素相關，變異性的分析應結合工程特征進行，但應當有一種相對科學有效的方法論體系，即結合工程實際，該文從材料、工藝方面著手分析變異性相關問題，并給出具體的優化控制建議。基于此，該文嘗試提出一種具有普遍性參考價值的分析與應對方法，旨在進一步提高高速公路瀝青路面的施工質量。

1 工程概況

某高速公路是省高速公路網的重要路段，對地區經濟建設和產業發展意義重大。高速公路路面結構形式為底基層水泥穩定碎石，厚度20 cm；基層水泥穩定碎石，厚度35 cm；下面層粗粒式連續密級配瀝青穩定碎石（ATB-25），厚度8 cm；中面層中粒式SBS改性瀝青混凝土（AC-16），厚度6 cm；上面層細粒式SBS改性瀝青混凝土（AC-13），厚度4 cm；路面總厚度為73 cm。根據現場情況，施工共分為3個標段進行，且考慮保障材料的質量，要求檢測單位對原材料逐一進行檢測，確保質量達標后分類入場堆放[2]。此外，因路段通行車輛較多，為提升道路的可靠性，考慮使用軟化點、延度等較高的改性瀝青（SBS），確保路面的抗疲勞度和耐久性等，降低后期維護難度。

2 高速瀝青混合料材料變異性分析與控制

2.1 集料變異性分析與控制

2.1.1 集料變異性分析

在高速公路瀝青面層中，各種規格的集料在黏結后組成面層骨架，粗集料成為骨架的主要受力材料，而細集料則是空隙填充的主要材料，如何實現級配決定了路面層受力效果[3]。在該項目中，為確保集料級配的合理性，對現場使用的各種不同規格的集料進行采樣抽檢和統計分析，將集料的規格從0～15 mm進行細分，統計過篩率與變異系數如表1所示。

由表1可知，不同規格的集料在變異系數上呈現規律為在同一規格下，篩孔尺寸較小時，通過率降低，由此出現的集料變異系數變大。此外，礦料是公路瀝青面層中的關鍵原料，依據國家相關規定篩孔在4.75 mm以上時礦料級配誤差應不超過4%，篩孔在0.075～2.36 mm時礦料級配誤差不超過3%。

含泥量是瀝青混合料的影響同樣明顯，以細集料為例，該項目中細集料為石灰巖加工的機制砂，通過試驗獲得砂當量相關參數如表2所示。

集料中砂當量與規范要求趨同時，集料含泥量變異性相對較低，瀝青混合料的質量越佳，相反則混合料的穩定性不足。

針片狀材料對于粗集料的影響較大，在相關標準要求中，針片狀材料的含量不得超過15%，要想提高高速路瀝青路面層質量，應盡量控制針片狀材料的使用[4]，該項目在標段內抽取30組樣品進行統計分析，粗集料針片狀材料含量與變異系數分析結果如表3所示。

由表3可知，三種規格的樣本數量一共90份，針片狀材料含量為2.6～14.8，但變異系數波動范圍相對較大，結合現場情況分析，針片狀材料含量的影響因素是母材紋理發育情況和加工工藝：一是加工前原材料形狀決定，若原材料中針片狀含量較多，則加工后的粗集料同樣針片狀含量過高；二是粗集料經多次破碎加工而成，因此針片狀材料不受控制。

2.1.2 集料變異性控制措施

根據多次試驗和現場勘察，結合集料生產特點，提出集料變異性控制措施如下：①集料生產的設備和工藝應保持一致，集料加工所用的篩網應與瀝青拌和樓的篩網一致，做好檢查的工作，發現篩網破損及時更換。②定期對破碎機進行檢查，查看出料的情況，確保破碎機工作正常后，對集料加工的原材料進行初步篩選，降低針片狀原材料的占比。③必要時增設碎石整形機改變集料顆粒形狀減少針片狀集料，提高粗集料質量和均勻性。④增設除塵設備控制集料粉塵含量[5]。

2.2 瀝青材料變異性分析與控制

2.2.1 瀝青材料變異性分析

項目所使用的粗粒式連續密集配瀝青碎石（ATB-25）、中粒式SBS改性瀝青混凝土（AC-16）、細粒式SBS改性瀝青混凝土（AC-13），分批入場均依據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011）取樣并試驗，對樣品及結果進行保留。參考業界標準，將針入度、延度、軟化點作為主要技術指標進行變異性分析，在標段施工周期內，分析相關數據并獲取改性瀝青（SBS）三大指標參數及變異系數如表4所示。

如表4所示，改性瀝青（SBS）三大指標參數中，針入度25 ℃變異系數最小，延度5 ℃變異性最大。瀝青材料變異性的影響因素主要包括：①生產方式，如氧化法和蒸餾法在生產過程和效果上的差異導致瀝青材料性能差異。②瀝青的品質與原料的質量直接相關。③運輸與存儲工藝的差異性導致瀝青性能變化，改性瀝青（SBS）可能因為儲存方式不當而出現離析現象。④瀝青在試驗階段控制不夠精準，導致前期數據偏差影響后續生產。

2.2.2 瀝青材料變異性控制措施

瀝青材料變異性的控制，主要從以下方面進行：①選擇可靠的瀝青材料。②合理選擇生產方法。③加強瀝青生產監管，不得更換基質瀝青、改性劑品牌。④應對瀝青運輸采取定位跟蹤，以防途中更換。⑤儲存時應在罐里加裝攪拌器確保均勻性。

3 高速瀝青混合料生產變異性分析與控制

3.1 瀝青混合料材料含量變異性分析與控制

3.1.1 瀝青混合料材料含量變異性分析

瀝青含量決定了混合料最終骨架的密度，對路面層的結構性與強度有直接影響，通常情況下瀝青含量過低時則混合料的結構性下降，黏結的效果不足，當瀝青含量過高時，則路面層剛度不足，受力能力較差，因此瀝青的用量必須控制在合理階段。鑒于施工現場中不同批次的瀝青施工存在客觀差異，瀝青含量不能完全保障固定值，所以采取多次取樣控制其變異系數在合理區間內即可，具體檢測結果如表5所示。

由表5可知，通過不同的途徑所測得的瀝青含量有所差異，整體上上面層、中面層和下面層瀝青含量呈遞減趨勢，變異系數區間為0.024～0.053。

為了進一步研究瀝青含量變化對瀝青路面層性能的影響效果，以工程上面層細粒式瀝青混凝土（SBS改性AC-13）為例，進一步對不同含量下瀝青面層的基礎參數進行分析，具體情況如表6所示。

由表6可知，空隙率與瀝青含量成反比，瀝青含量越低空隙率越大，路面所受水損害的風險增加；當瀝青含量偏高，則高溫下變形系數增加，在極端條件下路面形變風險增加，容易出現車轍和裂縫等風險。

3.1.2 瀝青混合料材料含量變異性控制措施

①使用相對穩定的燃燒法進行檢測，對每一車瀝青混合料均進行取樣檢測。②對瀝青拌和樓的稱量系統定期標定。③對混合料拌和系統定期進行檢查，確保每次瀝青摻入量的精準度和瀝青混合料的均勻性。

3.2 瀝青混合料溫度變異性分析與控制

3.2.1 瀝青混合料溫度變異性分析

溫度是瀝青混合料生產中的敏感性指標，并且決定了瀝青老化的問題，當溫度過低時，攤鋪與壓實會存在困難，路面的壓實度與平整度得不到保障，當溫度過高時，瀝青混合料形變系數過高，成型質量也難以保障。該項目中為了保障瀝青混合料生產與攤鋪的質量，改性瀝青（SBS）溫度控制在165～170 ℃，出場溫度控制在170～180 ℃，超過195 ℃時廢棄，初壓溫度150 ℃以上，終壓溫度90 ℃以上。標段內上層瀝青混合料施工溫度與變異性分析結果如表7所示。

進一步分析溫度變異性，如圖1所示。

由圖1可知，通過對溫度進行控制，實現了瀝青混合料變異性的區間控制，但從出場溫度變異性分析可見，溫度超出標準值越多變異性越強，因此控制溫度是保障瀝青混合料質量的有效途徑。

3.2.2 瀝青混合料溫度變異性控制措施

主要從四個方面控制瀝青混合料溫度的變異性：①做好全程溫度監管與保溫工作，在運輸車輛上加裝保溫措施。②根據氣溫和天氣合理選擇溫控措施，雨天不得施工，溫度相對較低時出廠溫度按高限控制。③前后場加強聯系、做好準備工作，確保拌和、運輸、攤鋪連續進行，施工連續進行。④控制出廠到碾壓結束的時間，不宜超過8 h。⑤攤鋪后緊跟碾壓。

4 結語

通過對高速瀝青混合料施工質量的變異性進行分析和研究，瀝青混合料施工中的備料、生產、運輸、現場施工等環節均會對施工質量產生直接影響，如集料粒徑過篩率會左右集料變異系數、攤鋪溫度會影響混合料的穩定性和成型、集料級配變化會影響混合料空隙率等，因此需要采取相對全面的措施控制相關技術指標，確保高速瀝青混合料關鍵參數的科學性，進而實現變異性抑制，保障高速路工程質量。

參考文獻

[1]蔡觀新. 高速公路養護施工中橡膠瀝青的應用[J]. 交通世界， 2023（30）： 41-43.

[2]楊建鋒. 瀝青混凝土路面施工技術在高速公路中的應用[J]. 交通世界， 2023（30）： 56-58.

[3]勞春江. 高速公路瀝青路面施工質量控制與檢測方法[J]. 工程技術研究， 2023（20）： 219-221.

[4]楊澤來. 高速公路瀝青路面施工及質量控制要點研究[J]. 運輸經理世界， 2023（4）： 34-36.

[5]汪潔文. 高速公路SMA瀝青路面施工質量控制研究[J]. 居業， 2022（7）： 67-69.