（交通运输工程专业论文）吉延高速公路沥青混合料施工质量控制研究.pdf

摘要 随着我国高速公路的迅速发展，沥青路面施工中所存在的问题也日益凸显。主要表 现在三个方面，一是原材料质量经常达不到规范要求；二是沥青混合料的设计未能充分 考虑实际环境，造成设计的沥青混合料不能满足路用性能要求；三是沥青混合料的拌合、 运输、摊铺、碾压等质量控制不力。由此造成了沥青路面的早期破坏。 本文从技术指标控制、生产工艺控制、施工管理控制三个方面入手，深入分析研 究了沥青、集料、填料以及沥青混合料的生产、储存、运输、使用四个过称中应重点注 意的问题，并提出了相应的解决办法。以吉延高速为工程依托，对沥青混合料的目标配 合比设计，生产配合比设计进行了优化与验证。最后以沥青混合料施工中经常出现的离 析、平整度不足以及压实度不足或过度为出发点，分别对这三个问题进行了分析研究， 提出了改善途径以及工程质量综合评价的标准。 关键词：沥青路面施工，生产工艺，配合比优化，质量控制，离析，平整度，压实度。 a b s t r a c t a ta n yt i m eo ft h er a p i dd e v e l o p m e n to fo u rc o u n t r yh i g h w a y ，a s p h a l tp a v e m e n t c o n s t r u c t i o ni nt h ee x i s t e n c eo ft h ep r o b l e mi sa l s ob e c o m i n gi n c r e a s i n g l yp r o m i n e n t m a i n l y r e f l e c t e di nt h r e ea s p e c t s ，f i r s t ，t h eq u a l i t yo fr a wm a t e r i a l s ，r e g u l a t o r yr e q u i r e m e n t so f t e nc a n n o t ；s e c o n d ，a s p h a l tm i x t u r ed e s i g nc o u l dn o tf u l l yt a k ei n t oa c c o u n tt h ea c t u a le n v i r o n m e n t ， r e s u l t i n gi nt h ea s p h a l tm i x t u r ed e s i g nc a nn o tm e e tt h ep e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t sb yr o a d ； n l i r d ，a s p h a l tm i x t u r e so ft h em i x i n g ，t r a n s p o r t a t i o n ，p a v e r ，r o l l e r , s u c ha sp o o rq u a l i t yc o n t r 0 1 t h i sc a u s e dt h ee a r l yd a m a g eo fa s p h a l tp a v e m e n t i nt h i s p a p e r , t h ec o n t r o lt a r g e tf r o mt h et e c h n o l o g y ，p r o d u c t i o np r o c e s sc o n t r o l ， c o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n tt oc o n t r o lt h et h r e e a s p e c t s ，i n d e p t ha n a l y s i so ft h ea s p h a l t , a g g r e g a t e ，f i l l e ra n dt h ea s p h a l tm i x t u r ep r o d u c t i o n ，s t o r a g e ，t r a n s p o r t a t i o n ，u s eo ft h ef o u r h a ds a i ds h o u l db et h ef o c u so fa t t e n t i o np r o b l e m ，a n dt h ec o r r e s p o n d i n gs o l u t i o n j i y a nf o r t h ep r o j e c tt or e l yo nh i g h - s p e e do na s p h a l tm i x t u r et h a nw i n lt h ea i mo ft h ed e s i g n , p r o d u c t i o nd e s i g nm i xo p t i m i z e di n s p e c t i o na n dv e r i f i c a t i o n f i n a l l y ，c o n s t r u c t i o no fa s p h a l t m i x t u r ep r o b l e mt h a to f t e na p p e a ri ni s o l a t i o n ，l a c ko fs m o o t h n e s s ，a sw e l la si n a d e q u a t eo r e x c e s s i v ed e g r e eo fc o m p a c t i o na s t h es t a r t i n gp o i n t ，t h e s et h r e eq u e s t i o n s ，r e s p e c t i v e l y ， c o n d u c t e das t u d yt h a tp r o p o s e dw a y st oi m p r o v et h ep r o b l e m ，a sw e l la sc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o no ft h eq u a l i t ys t a n d a r d s k e y w o r d s ：a s p h a l tp a v e m e n tc o n s t r u c t i o n ，p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y ，o p t i m i z et h em i x ， q u a l i t yc o n t r o l ，s e g r e g a t i o n , r o u g h n e s s ，d e g r e eo fc o m p a c t i o n 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 糍。1 姆 1 引肘日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校p 学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 即芬 中爱膨 1 “肘日 叫引肿日 长安大学工程硕士学位论文 1 1 项目研究背景 第一章绪论弟一早三百了匕 随着我国国民经济的快速发展，对公路交通运输的需求越来越大，这也使得我国的 高速公路建设在一个较长时期内都将保持一个较大的规模。高速公路中，绝大多数都采 用了沥青路面，但是从国内己建成的高速公路沥青路面使用状况看，一些路段在通车后 出现了较为明显的早期破坏现象，如开裂、车辙、水损害等。这些病害直接导致了路面 使用性能的下降，使一些路段在建成后较短时间内就不得不进行大修，一些高速公路甚 至在通车二、三年内就出现了非常严重的早期破损，这不仅降低了公路建设养护资金的 使用效益，也大大影响了高速公路建设的社会形象。 从高速公路路面使用现状来看，我国的沥青路面施工质量还远不能满足高速公路 建设的需要，施工过程中还存在种种质量问题，一是原材料质量经常达不到规范要求； 二是沥青混合料的设计未能充分考虑到气候、环境以及工程地质特点，致使设计的沥青 混合料不能满足路用性能要求；三是施工过程中的质量控制问题，包括沥青混合料的拌 合质量控制、沥青混合料的运输质量控制、沥青混合料的摊铺以及碾压过程中的质量控 制等问题。 本文以吉延高速公路为依托，着重研究吉延高速公路沥青路面施工的质量控制。吉 延高速是国家“五纵七横”国道主干线同江至三亚主干线长春至珲春支线的重要 路段，是国家及吉林省重点建设项目。它起自吉林市江密峰镇，与吉林至江密峰高速公 路终点相接，经蛟河、敦化、安图等县( 市) ，到达路线终点延吉市，与延吉至图们高 速公路相接。工程总投资9 5 亿元，全长2 8 4 7 公里，是目前省内已建成高速公路中最 长的一条。全线设计速度每小时8 0 公里，路基宽度2 4 5 米，双向四车道，桥涵荷载标 准为汽车超2 0 级。大中桥5 l 座，总长7 0 7 1 米，隧道5 座，总长6 9 7 5 米，互通9 处，分离立交3 1 处，天桥通道1 8 1 处，服务区6 处，管理处2 处，管理所4 处。 1 1 1 吉林省高速公路发展概况及环境特征 吉林省目前高速公路通车里程达8 4 5 公里，至2 0 0 9 年底可突破1 0 0 0 公里。“十一 五 期间，吉林省将投资9 0 0 亿元用于交通基础设施建设，其中5 1 0 亿元用于高速公路 建设。到2 0 1 0 年，全省公路总里程将达到6 万公里，高速公路通车里程力争达到2 0 0 0 公里，“十二五期间力争达到4 8 0 0 公里。计划建设主要的出海入关、沟通工业城市和 第一章绪论 产业基地，连接周边省区和主要口岸的高速公路通道。省会长春与各市州所在地基本实 现高速公路连接，初步形成“五纵五横的公路交通框架。短期内建设如此多的高速公 路，需要我们建设管理单位加快提高管理水平和效率，工程质量的管理技术更应提到议 事日程来。 吉林省的气候特征：吉林省处于北半球的中纬地带，欧亚大陆的东部，相当于我国温 带的最北部，接近亚寒带。东部距黄海、日本海较近，气候湿润多雨：西部远离海洋而接 近干燥的蒙古高原，气候干燥，全省形成了显著的温带大陆性季风气候特点，四季分明， 雨热同季。有明显的四季更替，春季干燥风大，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷 漫长。全省大部分地区年平均气温为2 6 ，全年日照2 2 0 0 - - - 3 0 0 0 小时，年活动积温平 均在2 7 0 0 - - - 3 2 0 0 c ，可以满足一季作物生长的需要。全省年降水量一般在4 0 0 _ _ 9 0 0 毫米， 自东部向西部有明显的湿润、半湿润和半干旱的差异。全省无霜期中部以西1 5 0 天左右， 东部山区1 3 0 天左右。初霜期一般在9 月下旬，终霜在4 月下旬至5 月中旬。 吉林省气温情况：吉林省气温四季变化显著。冬季( 1 月) ，是最冷月份，全省平均 气温在一1 l 以下。春季( 4 月) ，中西部平原区平均气温为6 , - 一8 c ，东部山地在6 以下。 夏季( 7 月) ，平原平均气温在2 3 以上，东部山地在2 0 以下，长白山天池一带为8 。 秋季( 9 月) ，西部平原降至6 , - - 8 ，东部山地多在6 以下。全省气温年较差为3 5 - 4 2 ，日较差一般为1 0 , - - , 1 4 ，夏季最小，春秋季最大，全省极端最高气温在3 4 3 8 间， 最高( 1 9 6 5 年) 的白城市为4 0 6 。年极端最低气温，中部的长春为- 3 6 5 。c ，1 9 7 0 年桦 甸最低为- 4 5 。 吉林省地形地貌：吉林省地貌形态差异明显。地势由东南向西北倾斜，呈现明显的 东南高、西北低的特征。以中部大黑山为界，可分为东部山地和中西部平原两大地貌区。 东部山地分为长白山中山低山区和低山丘陵区，中西部平原分为中部台地平原区和西部 草甸、湖泊、湿地、沙地区。地貌类型种类主要由火山地貌、侵蚀剥蚀地貌、冲洪积地 貌和冲积平原地貌构成。主要山脉有大黑山、张广才岭、吉林哈达岭、老岭、牡丹岭等。 主要平原以松辽分水岭为界，以北为松嫩平原，以南为辽河平原。吉林省地貌形成的外应 力以冰川、流水、风和其他气候气象因素的作用为主。第四纪冰川在长白山的冰川剥蚀 遗迹至今仍然可见。现代流水侵蚀作用对地貌的影响很广泛，山地、丘陵、台地、平原、 盆地、谷地多受侵蚀、剥蚀、堆积、冲积等综合作用，形成了各种流水地貌，如河漫滩、 冲积洪积平原、冲沟等。火山地貌占吉林省总面积的8 6 ，流水地貌占8 3 5 ，湖成地 貌占2 6 ，风沙地貌约占5 2 。 2 长安大学工程硕上学位论文 1 1 2 沥青路面原材料供应状况 我国高速公路沥青路面所用沥青有些从国外进口，也有一些在国内生产，还有直接 进口原油国内加工，并且有从使用重交通石油沥青转向使用改性沥青的趋势。作为粘层 和封层使用的沥青多为乳化沥青或改性乳化沥青。集料中岩石的选择主要为两类中，即 岩浆岩类和石灰岩类。沥青路面的表层多选用岩浆岩类( 如花岗岩、玄武岩、辉绿岩等) ， 而中下面层的岩石多选择石灰岩类( 如石灰岩、白云岩等) 。细集料及矿粉多数由这两类 岩石经过加工而得。 1 1 3 高速公路沥青路面施工质量控制现状 随着我国高速公路的不断发展，高速公路沥青路面的施工质量也在不断的进步，但 是现行的沥青路面施工工艺是将拌和设备生产的沥青混合料通过自卸车直接倒入沥青 摊铺机的料斗中，然后进行摊铺、压实。国内外的施工实践证明，通过这种工艺成型的 路面普遍存在一些缺陷，路面的早期破损现象较为严重。其主要问题体现在以下几个方 面： 1 、单质材料质量：集料质量差是目前公路建设中特别严重的问题，突出的表现是： 材料脏、粉尘多、针片状颗粒含量高、级配不规格等，经常达不到规范要求。我国公路 工程中的集料大多来自社会料场，国有企业、乡镇企业及个体生产，造成各料场的集料 规格和质量参差不齐，使用时离析严重，导致实际级配与配合比设计有很大差距，这是 造成沥青路面早期损坏的重要原因；道路石油沥青仍然是我国沥青路面建设最重要的材 料，目前沥青的数量和质量与需求相比仍有较大的差距。 2 、沥青混合料生产：聚料斗和贮料仓处易产生离析；没有严格按工况条件进行搅 拌；拌和设备拌和时间不规范。 3 、热沥青混合料运输：由于道路不平产生骨料离析；由于温度下降不均匀产生温 度离析。 4 、热沥青混合料卸料：摊铺机作业的不够连续；自卸车易与摊铺机发生碰撞；卸 料过程中材料离析。 5 、热沥青混合料摊铺：铺机操作不合理导致离析；摊铺机的作业状态不稳定，导 致摊铺厚度不稳定、摊铺带的预压实度不稳定。 6 、摊铺不平整：由于摊铺机停起步产生波浪；由于松铺层平整度、压缩比不均匀、 下承层平整度和碾压过程附加的不平整产生波浪。 3 第一章绪论 7 、碾压过程：压实不足和碾压过度。 8 、接缝处理：冷热接缝处处理不当，导致平整度不足。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外沥青路面施工质量研究现状 由于高等级沥青混凝土路面的许多优点和施工工艺的技术含量较高，不少单位和学 者都对此进行了研究，并取得了丰富的成果。 1 9 5 7 年，美国加利福尼亚公路管理局对具有代表性的4 5 项道路工程的机械化施工 做出工序曲线，就施工的时间与生产量的关系进行调查研究，在美国运输交通技术协会 年会的道路会议上，首次提出了香蕉曲线理论，对施工进度进行控制。国外从6 0 年代 就开始运用排队论研究挖掘机汽车系统的生产率，8 0 年代仍有对最低费用和最佳汽 车斗容量的研究。日本学者佐用泰司在6 0 、7 0 年代对机械化施工的合理化进行了系统 研究，他重点研究机械化施工的工程量与施工效率、机械的经济选型与合理组合、工程 速度的经济型与工程管理的合理化及机械化施工的合理化等一系列问题，并提出了自己 的研究结论，成为后来众多学者研究机械化施工的理论基础。日本小松公司开发的o f r 服务系统，主要是根据施工计划和机械的使用计划，考虑成本，对各种机械进行组配， 进行分析，选择其中的最佳组合。1 9 8 7 年美国设立了著名的战略公路研究项目( s h r p ) 计划，对沥青混凝土路面中的沥青材料特性、新型沥青混和料、沥青路面施工工艺和设 备进行研究，并取得一系列研究成果。在施工技术方面美国推出的不间断摊铺和二次复 拌新工艺在解决沥青混合料在施工中的材料离析和温度离析问题上取得了突破性的进 展，并开发了热沥青混合料的转运车和多重二次复拌装置。同时美国联邦公路管理局也 对沥青路面的设计、施工和早期破坏进行了研究，提出了许多有用的建议和管理办法， 并联合其他国家对筑路机械计算机集成控制系统进行了研究，其中一个重要的成果就是 运用g p s 系统和局域网解决了公路设计以数据传输到沥青混凝土路面施工机群中的问 题。 近年来国外许多学者如美国s t e v e r e a d 、h e r b j a k o b 和部门如美国国家沥青混凝土 技术中心还对沥青混合料施工中存在的骨料离析和温度离析进行了研究，发现这两方面 的问题在很大程度上影响着沥青路面建成后的使用寿命和维修成本。在机群协同作业方 面，法国、芬兰、德国、英国、瑞典五个国家的七家单位合作，在欧盟计划支持下进行 了“计算机集成道路建设计划 的研究。该项目运用高精度g p s ( r t k 模式) 定位技术， 4 长安大学工程硕士学位论文 独立开发激光引导技术，并融合这两种定位技术，对压路机、摊铺机机群进行精确定位 引导。整个控制系统由地面子系统( g s s ) 、定位子系统( p s s ) 和机载子系统( o b s s ) 组成。 摊铺机和压路机由道路设计数据得到几何数据，在地面子系统和机载子系统的显示屏 上，可以清楚地看到机群的施工情况。设备施工的准备、进行、以及完成都由计算机控 制系统进行管理和控制。该项目开发了两个原型机：计算机集成压路机和计算机集成摊 铺机。 1 2 2 国内沥青混合料施工质量控制研究现状 国内很多学者和部门也对沥青路面的原材料、设计、施工和设备进行了研究。西安 公路交通大学的王国安教授采用随机服务系统及伏化理论，对水泥混凝土路面机械化施 工中的配置进行了研究，对沥青路面的施工也有一定的借鉴意义。重庆交通学院的郭小 宏教授在9 0 年代初从概率论和数理统计的角度出发，运用网络计划技术对成渝高速公 路的施工机械优化配置进行了研究。西安公路交通大学的郑忠敏和杨秦森教授利用循环 作业网络c y c l o n e 模型分析技术对沥青路面机械化施工机械进行了仿真研究，可以对施 工机械的机型、数量以及作业参数做出选择，并且可以预测出施工的最短工期和最低施 工费用。 近年来，沙庆林院士对沥青路面早期破坏现象和原因进行了研究，指出了路面施工 中存在的一些问题和改进的办法：同时沈金安研究员也对沥青混合料的不均匀性和离析 现象进行了研究，从施工工艺和设备配置上提出了一些中肯的建议。他们研究的最终目 的就是想如何充分利用有效的资源，节约施工费用，来获取最大的经济效益。此外国内 许多工程机械生产厂家也分别对沥青路面施工机械设备进行了研究和开发，生产出一批 符合国内需要的比较先进的工程设备，如徐州工程机械厂生产的摊铺机和压路机、陕西 建设机械厂引进德国技术生产的t i t a n 系列沥青混合料摊铺机、三一重工的l t u 系列摊 铺机和y z 系列压路机、中联重科的压路机，这些设备不但可以满足国内市场的需要， 而且在技术和性能上都比较先进、可靠，缩短了同国外同类产品的差距在沥青路面施工 工艺中，施工机械是完成各项工程施工的主要工具，是确保工程质量和安全生产、加快 工程进度、提高经济效益、改善劳动条件、降低工程成本的重要技术装备。研究公路路 面施工机械设备的重点是沥青混凝土搅拌、运输、摊铺和碾压这四个工艺环节的相互配 合问题。一方面，它们之间密切联系又相互制约，任何一个环节配合不当，都会使整个 施工系统阻塞和混乱：另一方面，上述四个工艺环节中所需的设备是公路施工的主要机 5 第一章绪论 械设备，数量多、投资大、使用范围的局限性较大，绝大部分是专用机械，每一种机械 只能完成一、二项或者三、四项性质相近的工程。公路路面施工机械的选用受作业内容、 土质条件、运距远近、气象环境等各个方面的影响和制约。 1 3 本文主要研究内容及技术路线 本文按照沥青路面的施工流程，主要研究的内容和技术路线为： 1 、施工准备阶段：主要研究原材料的生产、储存、运输三个阶段的质量控制，以 满足规范规定的技术要求。 2 、混合料配合比设计阶段：根据延吉高速的实际情况，优化目标配合比设计，并 通过控制生产配合比和试铺检验配合比的路用性能。 3 、施工阶段：主要研究拌合楼的质量控制，混合料运输的质量控制现场施工质量 控制。 4 、交工验收阶段：主要研究离析的控制，平整度的控制以及压实度的控制。 本文的研究内容及技术路线如图1 1 。 6 长安大学工程硕士学位论文 图1 1 研究技术路线 7 第二章吉延高速沥青路面原材料质量控制 第二章吉延高速沥青路面原材料质量控制 2 1 沥青路面原材料质量控制体系 用于生产沥青混合料的材料有沥青、不同规格的粗集料、细集料、填料、添加剂等。 实践证明，使用优质的材料并进行严格的质量控制管理，使材料的各项指标都符合规定 的技术要求，保证各级粒径矿料的颗粒组成相对稳定，是铺筑优良沥青混合料面层的关 键，可以说，没有优质的原材料就铺筑不出性能优良的沥青面层。 沥青路面原材料的质量控制根据生产流程可以分为四个阶段：第一阶段，优选材料； 第二阶段，按照要求生产；第三阶段，严密储存；第四阶段，无污染损耗运输。如图2 1 。 四个阶段，每一个阶段都必须严格把关以保证原材料的质量。 图2 1 沥青路面原材料质量控制体系 2 2 沥青结合料质量控制 沥青在沥青混合料中具有极其重要的作用，沥青混合料的高温稳定性，低温缩裂性， 耐久性等都与沥青的品质有很大的关系。因此，控制好沥青的质量，就很大程度上控制 了沥青混合料的质量。 2 2 1 沥青在混合料中的作用 沥青路面工程中，沥青材料作为粘结材料，是各种集料之间的粘接剂。我国的沥青 路面通常分为上、中、下三层，沥青不仅用于沥青路面层，也用于各沥青层层间，如粘 层油、透层油，只是不同层对沥青的要求会有所不同。根据沥青的用途，大致可以分为 8 长安大学工程硕士学位论文 以下几类：基质沥青、改性沥青、乳化沥青、煤油稀释沥青、改性乳化沥青，不同种类 的沥青将用于不同的层次。 沥青作为沥青混合料中的结合料，主要作用有： 1 、粘结性 沥青混合料的粘聚力主要由沥青提供，在固定条件下，沥青的粘度越高，则混合料 的粘聚力越高。沥青的粘度即沥青内部沥青胶团相互位移时，其分散介质抵抗剪切作用 而产生抗力，当沥青混合料受到剪切作用时，特别是受到瞬时荷载时，具有高粘度的沥 青能赋予沥青混合料较大的粘滞阻力，使得沥青混合料具有较高的抗剪切强度。 沥青与矿粉物理吸附及化学反应后，可以使矿粉表面形成“结构沥青”，“结构沥青 面积越大，则混合料强度越高。 2 、施工和易性 由于沥青是粘弹性材料，在高温条件下，沥青呈现流体，可以与充分均匀包裹集料， 随温度的降低，沥青逐渐变为固态，沥青与集料的粘附性增强，其弹性模量也逐渐增加， 最后与集料一起形成沥青混合料，并提供足够的强度供车辆行驶。 3 、可塑性 由于沥青随温度的变化其形态也发生变化，因而沥青混合料也具有可塑性，使得路 面足够平整。 2 2 。2 沥青的技术指标要求 用于沥青路面的沥青材料，应具备下列主要技术性质： 1 、物理特征常数，包括密度、热膨胀系数、介电常数等。沥青的密度与其化学组 成有密切的关系，通过沥青的密度测定，可以概略了解沥青的化学组成。通常粘稠沥青 的密度波动在o 9 4 1 0 4 之间。沥青的温缩系数与沥青路面的开裂有很大关系。沥青的 介电常数与沥青的耐久性有关。 2 、粘滞性：在现代交通条件下，为了防止路面的车辙，沥青粘度的选择是主要考 虑的参数。沥青的粘性通常用粘度来表示，所以粘度是沥青等级( 标号) 划分的主要依 据。沥青的粘滞性通常以针入度和软化点来表征。 3 、延性和脆性：沥青的延性是当其受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的 总能力，通常用延度作为条件延性指标来表征。沥青材料在低温下，受到瞬时荷载时， 通常表现为脆性破坏。 9 第二章吉延高速沥青路面原材料质量控制 4 、流变特性：沥青材料是一种具有流变特性的典型材料，它的流动和变形不仅与 应力有关，而且与时间和温度有关系。沥青材料的流变特性包括感温性、感时性、劲度 模量等。 5 、粘附性：沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性，所以粘 附性是评价沥青技术性能的一个重要指标。 6 、耐久性：采用现代技术修筑的高等级沥青路面，都要求具有很长的耐用周期。沥 青在路面施工时，需要在空气介质中加热。路面建成后，长期裸露在大自然及现代工业 环境中，经受日照、降水、温度变化等自然因素的作用。影响耐久性的因素，主要有大 气、日光、温度、雨雪、交通等。 7 、安全性：沥青材料在使用时必须加热，当加热到一定温度时，沥青材料中挥发 的油分蒸汽与周围空气组成混合气体，此混合气体遇火则易发生闪火。若继续加热，油 分蒸汽的饱和度增加，由于此种蒸汽与空气组成的混合气体遇火焰极易燃烧，而引起溶 油车间发生火灾或使沥青烧坏。因此，必须测定沥青加热的闪火和燃烧的温度，即闪点 和燃点。 与上述沥青技术性质对应的控制沥青质量的标准和测定方法主要有： 1 、沥青密度：沥青密度是试样在1 5 。c 温度下单位体积所具有的质量，以g c m 3 表示，相对密度是指在2 5 。c 温度下，沥青质量与同体积水质量之比。沥青密度或相对密 度与道路性能无直接关系，测定密度的目的主要用于贮存时体积与重量换算以及配合比 设计时计算混合料最大密度。试验方法可按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程 ( j t j 0 5 2 2 0 0 0 ) 中t 0 6 0 3 1 9 9 3 进行。 2 、沥青针入度：针入度试验用以测定粘稠石油沥青的稠度，我国现行沥青技术标 准以针入度作为沥青等级划分的依据之一。针入度指数用以描述沥青的温度敏感性，它 不仅表征高温稳定性，对低温抗裂性能也同样重要。对油源相同或温度敏感性相同的沥 青，针入度大的沥青有较低的劲度摸量，较稠沥青铺筑的路面裂缝少。可见，针入度能 够反映沥青粘度随温度变化的规律，即反映沥青的路用性能随温度而变化的规律。试验 方法可按照j t j 0 5 2 2 0 0 0 中t 0 6 2 4 - 2 0 0 0 进行。 3 、沥青软化点：沥青材料在液化点至固化点之间温度间隔的8 7 2 作为软化点， 主要是为保证沥青不致由温度升高而产生流动的状态。我国现行规范采用环与球软化点 法。 4 、沥青延度：沥青的延性是当其受到外力拉伸作用时，塑性变形的总能力，通常 l o 长安大学工程硕士学位论文 用延度作为条件延性指标来表征，沥青延度采用延度仪测定。 5 、含蜡量：反映沥青中的蜡对路用性能影响的大小。研究表明，沥青中的蜡对沥 青路用性能的影响表现为：蜡在高温时融化，使沥青的粘度降低，影响高温稳定性，增 大温度敏感性：蜡使沥青和集料的亲和力降低，影响沥青的粘接力及抗水剥离性；蜡在 低温时结晶析出，分散在其它各组分之间，减小了分子间的紧密连接，当蜡结品超过胶 束的界限时，蜡以不均匀态悬浮于沥青中，蜡相当于沥青中的杂质，使沥青的极限拉伸 应变和延度变小，容易造成低温发脆、开裂。减小了低温时的应力松弛性能，使沥青的 收缩应力迅速增加而容易开裂；低温时的流变指数增加，复合流动度减小，时间感应性 增加，对测定条件下有相同粘度的沥青，在变形速率减小时，含蜡的沥青粘度增加更大， 劲度也大，这也是造成温度开裂的原因之一；蜡的结晶及融化使一些测定指标出现假象， 使沥青性质发生突变，使沥青性质在这一温度区的变化不连续。 6 、闪点：试样在规定的开口杯盛样器内按规定的升温速度受热时，所挥发的气体 以规定的方法与试焰接触，初次发生一瞬即灭的火焰时的试样温度，反映沥青在施工过 程中安全性能的指标，是否易燃。 7 、溶解度：它是测定沥青产品的纯净程度的指标。 8 、薄膜加热：用于反映沥青的老化性能。沥青老化是一个逐渐发生的过程， 它的速率直接影响路面的使用寿命，因而是影响沥青路面耐久性的主要因素。 吉延路选用s b s 基质沥青和a h 一9 0 沥青，根据吉林省气候特点及多年实践，对该 两种沥青的技术要求改进如表2 1 、2 2 所示。 表2 1s b s ( i - d 型) 改性沥青技术要求 试验项目适用的气候分区2 2 指标单位试验方法 针入度( 2 5 。c ，5 s ，l o o g ) 0 i m m3 0 6 0 t 0 6 0 4 针入度指数p i 不小于 0 延度( 5 c m m i n ，5 c ) ，不小于 c m2 0t 0 6 0 5 软化点( r & b ) ，不小于 6 0t 0 6 0 6 运动粘度( 1 3 5 ) ，不大于， p a s3t 0 6 2 5 t 0 61 9 闪点( c o c ) ，不小于 2 3 0t 0 6 1 1 溶解度( 三氯乙烯) ，不小于 9 9t 0 6 0 7 弹性回复( 2 5 ) 不小于 7 5t 0 6 6 2 第二章吉延高速沥青路面原材料质量控制 贮存稳定性离析， 顶部底部软化点差，不大于 2 5 t 0 6 6 1 1 6 3 贮存4 8 h 后 与加热前软化点差，不大于 8 0 质量变化，不大于 1 0t 0 61 0 t 0 6 0 9 t f o t ( 或r t f o t ) 残留针入度比( 2 5 ) 不小于 6 5t 0 6 0 4 后残留物 残留延度( 5 c m m i n ，5 c ) ，不小于 c m1 5 t 0 6 0 5 表2 2a 级9 0 号道路石油沥青技术要求 适用的气候分区试验方法 指标单位 2 - 2 j t j 0 5 2 。2 0 0 0 针入度( 2 5 。c ，l o o g ，5 s ) 0 1 m m6 0 8 0 t 0 6 0 4 针入度指数p i 一1 5 + 1 o 动力粘度( 6 0 c ) ，不小于， p a s1 8 0t 0 6 2 0 延度( 5 c m m i n ，1 5 ) ，不小于 c m1 0 0 t 0 6 0 5 延度( 5 c m m i n ，1 0 ) ，不小于c m2 0 软化点( r & b ) ，不小于 4 6t 0 6 0 6 闪点( c o c ) ，不小于 2 6 0t 0 6 1 1 蜡含量( 蒸馏法) ，不大于 2 2 t 0 6 1 5 密度( 1 5 )g c m 3实测 t 0 6 0 3 溶解度( 三氯乙烯) ，不小于 9 9 5t 0 6 0 7 t f o t ( 或质量变化，不大于 0 8t 0 6 0 9 t 0 61 0 r t f o t 残留针入度比( 2 5 ) 不小于 6 1t 0 6 0 4 后残留物) 残留延度( 5 c m m i n ，i o * c ) ，不小于c m 6t 0 6 0 5 2 2 3 吉延高速公路沥青的优选 吉延高速所用改性沥青采取招标的方式，改性沥青的基质沥青采用盘锦北方沥青厂 生产的9 0 号a 级沥青，s b s 采用岳阳石化生产的星形s b s 改性剂。分别由吉林兰亭、盘 锦八方和盘锦北方沥青厂进行改性沥青加工，s b s 掺量为5 。改性沥青测试结果见表2 3 所示。 表2 3 吉延高速沥青材料技术性质 s b s 改性沥青 检测项目单位基质沥青 兰亭八方北沥 针入度( 2 5 )0 1 m m9 l6 26 86 3 p i一0 9 70 3 90 3 40 3 9 1 2 长安大学工程硕士学位论文 4 5 1 3 5 1 65 0 85 0 7 t 1 2一1 5 6 7- 1 5 01 6 3- 1 5 9 延度( i o c ) c m 1 0 0 延度( 5 ) c m3 7 84 4 23 6 3 软化点 4 4 57 0 56 8 o6 6 0 蜡含量 1 9 3 闪点 2 7 02 7 32 7 12 7 0 溶解度 9 9 9 19 9 6 29 9 7 19 9 5 9 离析 1 2o 91 6 弹性恢复 8 4 38 3 38 3 7 质量损失 一o 2 2一o 5 2o 2 50 0 4 薄膜老化 针入度比 6 4 47 6 57 1 47 5 延度( 5 )2 1 0 2 1 42 1 1 2 3 集料及矿粉质量控制 在沥青混合料中，集料是决定沥青混合料强度及稳定性的极其重要的组成部分， 集料应与沥青具有良好的粘结力，且自身具有良好的规格形状和强度，以便在混合料中 形成强大的粘结力和内摩阻力，这对提高沥青混合料的强度和稳定性具有很重要的意 义。因此，集料应选择坚硬、洁净的石料，经加工形成的具有良好的规格、级配的碎石。 2 3 1 集料质量控制 1 、原岩的质量控制管理 碎石及石屑的生产质量的好坏首要环节取决于原岩质量的好坏，因此吉延高速面层 的石料采购招标之前，首先通过试验检测，对省内外经济运距内的石场进行筛选，在此 基础上，邀请省内有关的专家对拟投标石场的掌子面情况和原岩质量现场勘查，确定为 合格的料场，才能参加竞标。 面层碎石生产选用的原岩必须为优质的玄武岩，饱水抗压强度在6 0 m p a 以上。 同时在原岩的开采过程中，遇到风化、裂隙发育、软弱破碎带的掌子面严禁开采。 开采的掌子面必须清除其顶面的全部覆盖层及风化层，确保爆破下来的片石中无杂物及 风化碎石。 在保证原岩开采质量的同时，选料破碎也是关键环节，吉延高速面层碎石生产大多 采用人工手选上料，选强度高，无风化的片石；手选上料过程中严禁采用铁锹直接装车 上料，必须经手筛土装车；当大规模碎石生产采用铲车上料时，要求对爆破下来的原岩， 第二章吉延高速沥青路面原材料质量控制 必须经人工选料后，集中堆放，再由铲车铲装上料，从而保证初破入口原岩无土、无风 化岩，以确保面层碎石的原岩质量完全达标。 2 、生产工艺管理 在优选原岩的基础上，能否生产出高质量的集料，关键取决于碎石加工工艺及设备 装置。吉延面层碎石加工设备配置统一规定为联合碎石生产设备，配置要求到达二级筛 分( 一级振动筛) 、二次除尘、三次破碎的三个阶段闭路循环。粗破后首次筛分筛出初 破料中小于5 m m 的部分作为废料处理。碎石加工工艺生产流程见图2 2 。 在颚式碎石机进料口处，采用1 0 厘米孔径的振动平面筛( 条形篦条) 除土，在颚 式碎石机出料口处采用3 厘米孔径的振动平面筛除土，每处平面筛的尺寸要保证石料的 过筛行程大于1 2 米，在集料生产过程中应配备一定数量的人员进行人工捡除土块、杂 物，筛下部分和捡出部分必须弃除；颚式破碎后不能筛出成品料，反击式或锤式破碎后 适当增加筛片，保证出料规格达到要求( 石料规格为0 - - 2 3 6 r a m 、2 3 6 , - - - , 4 7 5 m m 、4 7 5 9 5 m m 、9 5 - 1 6 m m 、1 6 - - - 1 9 r n m 、1 9 3 1 5 m m ) ，筛出的回头料不能单独再次破碎，必 须直接返回破碎机，保证集料的级配稳定；各成品料出料口处必须安装能回收粉尘的除 尘设备，保证粉尘不飞扬，不造成集料的二次污染，保证各种集料的粉尘含量( 0 0 7 5 m m 通过量) 达到要求，除土用振动筛筛孔直径可根据生产实际情况稍作调整，调整后要求 喂料机前筛孔不小于6 c m ，出料口筛孔不小于l e m 。 3 、储运管理 生产管理程序方面，吉延各面层中标石场必须执行石场的出场合格证制度，即由业 主委派、进驻各中标石场的现场监理负责对碎石生产的质量管理，并按规定频率对成品 料质量进行现场检测，合格的石料签发合格证，不合格石料严禁出场，严把碎石质量的 源头关。 备料场地：要求中标石场应具有足够大的备料场地，备料场地要求采用厚度不小于 l o o m ，强度不小于i o m p a 的水泥稳定碎石予以硬化处理，场地硬化要求表面平整无露石， 平整度不小于3 c m ，场地硬化表面沿排水口方向设2 4 的顺破，备料场地周边设满足排 水要求的截、排水沟。成品料在备料场地储存期间，要求采用有效的覆盖措施，防止粉 尘污染，各规格料之间应设满足防止混料要求的片石混凝土隔离墙。 运输方面：要求中标石场在运输过程中，做到运输车辆专车专用，并保证完备的覆 盖措施，防止运输过程中的间接污染及石碎石加工工艺生产流程见图2 2 。料散落。 1 4 长安大学工程硕上学位论文 图2 2 碎石加工工艺生产流程 粗细集料的技术要求以及最后加工的测试结果见表2 4 、2 5 。 表2 4 吉延路细集料技术性质 试验项目单位标准值郭家店大桥安图 坚同性 不大于1 09 2 9 89 4 砂当量不小于7 08 58 87 1 3 亚甲蓝值 g k g 不大于3 1 21 02 0 棱角性 s不小于3 03 0 43 3 5 3 2 4 1 5 第二章吉延高速沥青路面原材料质量控制 表2 5 吉延路粗集料技术性质 欢喜 老爷马鞍 试验项目单位规格标准值 大川 凉水 岭岭岭 压碎值 不大于2 5 1 21 3 21 01 3 61 0 6 4 7 5 9 5 1 1o 91 1o 8 o 9 软石含量 不大于3 9 5 1 6o 9o 70 71 01 2 粒径大于 4 7 5 9 5 9 21 0 29 2 8 05 1 9 5 m m ：不大于 针片状含 1 2 量 9 5 1 6 粒径小于 8 67 58 18 21 2 7 9 5 r a m ：不大于 1 8 洛杉矶磨 耗 不大于2 5 1 1 11 2 49 78 91 1 5 粘附性级不小于4 55555 磨光值不小于4 0 4 54 64 64 44 5 2 3 2 矿粉质量控制 矿粉作为高等级公路面层沥青混凝土的填料，一直处于生产厂家根据市场情况自由 生产交易的状态，其生产工艺及其质量控制并未引起人们重视，同时由于这种生产交易 方式，生产质量控制存在一定难度。 吉延高速公路沥青面层所用矿粉采购时，在省内首次采用公开招标的方式。招标前 对省内石灰岩、矿粉生产厂家进行了详尽的调查，特别是原岩坑口掌子面的材质、储量 等情况进行了详尽的调查。逐家取样试验，筛选出各项指标满足要求的可利用的资源， 提出招标采购统一方案。并且邀请有关专家对所调查的资源进行考察评估，根据要求的 标准进行打分，进而确定了矿粉招标中允许投标的对象。 矿粉生产进行统一管理，规模生产，从而有效控制了矿粉的生产质量。 1 、原材料控制 对生产矿粉的原岩提出了明确的要求，见表2 6 。石场进行生产时，必须先将石场 取石范围内的山体表土和相应植被等杂物清除干净，露出干净岩面后方可开采。 1 6 长安大学工程硕士学位论文 表2 6 吉延高速生产矿粉的原岩质量标准 原岩技术指标单位规定值 饱水抗压强度 m 【p a 6 0 洛杉矶磨耗损失 2 5 0 0 坚固性( 5 次循环) 1 2 1 3 2 1 9 m m 颗粒与沥青粘附性 级5 2 、生产工艺 吉延项目招标时对设备配置执行严格的强制性履约要求，对生产工艺进行了严格的 规定，特别是对生产过程中的细节问题也提出了要求。加工工艺如下：人工手选上料一 一鳄式( 反击式) 破碎机单层振动筛( 筛孔7 m m ，筛下料作为废料处理) 镭 锰磨( 或球磨机) 旋风机成品包装。 生产过程中重点抓一下环节： 上料环节：要求人工手选上料。片石来源于招标时专家确定的坑口，在生产过程中， 为了更好地控制质量，防止个别片石含有锈面或者杂质，采取人工手选上料至关重要， 从而有效的从源头上控制了上料质量。 振动筛：在片石初破后进入镭锰磨( 或球磨机) 之前，在此中间设置一套封闭式单 片振动筛( 筛孔7 m m ) ，用以筛除片石破碎后表面存在的锈面、风化面、土等严重影响 矿粉质量的杂质。这一工艺将5 m m 以下颗粒予以筛除，不能用于矿粉加工，进入磨机 的均为破碎后具有新破碎面的5 6 0 n u n 碎石。在颚式碎石机进料口处，采用1 0 厘米孔 径的振动平面筛除土或人工上料，在颚式碎石机出料口处采用3 厘米孔径的振动平面筛 除土，每处平面筛的尺寸要保证石料的过筛行程大于0 8 米，同时应配备一定数量的人 员进行人工捡除土块、杂物。 细度保证：生产过程中，为了满足细度的要求，要求厂家利用现场实验室，及时掌握 筛分情况，调整磨机，保证细度满足规范要求。 3 、质量管理 在原材控制与设备、工艺按合同要求落实后，为了真正能够将质量控制落实到位， 还采取了一下措施， ( 1 ) 生产实行驻地监理现场监管，从坑口原岩、人工手选上料到矿粉成品质量， 1 7 第二章吉延高速沥青路面原材料质量控制 各个生过程由监理人员现场监督进行。 ( 2 ) 建立现场生产实验室，对常规指标按频率进行检验，如含水率、筛分等，发 现问题及时调整。对个别指标现场不具备试验条件的，如塑性指数等，按频率送有资质 的试验检测机构检测。 ( 3 ) 建立出场合格证制度。成品矿粉出厂前，需经现场监理人员根据试验数据， 结合生产过程中的实际情况，每车签发出厂合格证。 ( 4 ) 成品矿粉必须采用防潮袋包装，储存在干燥、通风的矿粉库内，袋装矿粉严 禁直接堆放在地面上，矿粉与库