沥青路面过程质量控制

沥青路面过程质量控制马士杰山东省交通科学研究所交通部高速公路养护技术重点实验室2013.9青岛主要内容生产配合比设计与检验过程质量控制与施工管理检测方法与注意事项生产配合比设计配合比设计分为三个阶段目标配合比设计阶段生产配合比设计阶段生产配合比验证阶段—确定标准配合比确定的标准配合比，由监理认可，不得随便变更。生产配合比设计仅有良好的目标配比设计是不够的，如何在大面积生产过程中保证其具有良好的性能并与目标配合比保持一致才是关键的，因此生产配合比调试极其重要；目标配合比没有意义的想法是错误的：

§目标配比确定级配与混合料性能

§严格控制各料仓不同材料比例生产配合比设计1、对现场原材料的检验，确定其与目标配比阶段的偏差；2、冷料仓的标定----非常重要

准确确定原材料的比例原材料的分仓情况根据目标大致确定生产比例热料仓的正确与否（转速流量标定程序）生产配合比设计静态计量动态配料参数名称参数值%参数名称参数值%沥青0.3沥青0.1粉料0.5粉料0.5骨料0.5骨料0.5纤维5纤维/计量系统精度要求生产配合比设计热料仓筛孔的确定—非常重要设置的原则（包括碎石厂振动筛设置）

§最大粒径对应—保证不出现超粒径

§与关键控制筛孔相对应—使混合料级配关键筛孔得到控制

§各仓材料用量比例—保证各仓均衡

§考虑多层混合料—减少换筛的时间生产配合比设计步骤热料仓筛分—取样准确能够认识到热料仓的正确性

热料仓的材料物理特性密度—注意集料的降级热料仓的匹配性合理的材料比例生产配合比设计热料仓级配调试

§工业化生产与实验室掺配有很大区别，其精确计量程度以及冲击影响对比例有一定影响；

--热料仓计量称的标定，非线性；

§系统偏差

§取样偏差生产配合比设计级配的调试

§取样偏差

§系统误差

§认为误差

§材料的变异

§试验偏差综合找出级配变化的规律，进行修正，也许修正的级配曲线并不理想，但抽提的结果是理想的。生产配合比设计沥青含量的调试沥青计量的误差沥青计量与集料计量的综合偏差

§生产配比的最佳沥青用量并不一定完全与目标配比一致。

--经过除尘后的材料变化

--集料的降级生产配合比设计体积指标测定调试最佳沥青用量进行马歇尔试验混合料理论最大相对密度马氏密度体积指标计算体积状态验证确定生产配比最佳沥青用量必要时进行性能检验生产配合比设计注意事项

§二次除尘的问题（flash）

§取样方法热料仓取样混合料取样

§试验方法击实温度、时间抽提试验—几种方法生产配合比设计是在现场完成的，因此要求试验人员熟悉试验过程，熟练试验操作。生产配合比验证试验段拌合机按照确定的生产配比进行试拌，并铺筑试验段。

§检验混合料参数

§混合料施工参数

§施工工艺

生产配合比验证过程试验

1、混合料试验：级配、沥青用量、体积参数，一般为三组，可以在现场和料车取样。

2、热料仓取样：一般在不停机状态下，进行热料仓取样，可以在中间过程或即将结束时，验证大量生产时热料仓材料的变异性。

3、现场检验生产配合比验证标准配合比确定通过试验段验证，混合料级配与体积指标满足要求，现场试验段经过检测也满足要求，由此确定的混合料级配位标准配合比。标准配合比用于施工过程中的质量控制，根据标准配合比可以确定施工中允许波动的级配范围。生产过程控制与施工管理生产过程控制三个层次的级配范围

§规范规定的级配范围它适用于全国，适用于不同等级、不同气候条件、不同交通条件、不同层次的各自情况，所以这个范围很宽。在同一个级配范围中可以配制出不同空隙率的混合料，以满足各种需要。它是给设计单位和工程建设单位有充分选择级配的自由，并不是给监理单位与施工单位直接采用的。

生产过程控制三个层次的级配范围

§规范规定的级配范围没有具体的针对性，各地在使用时千万不能象对待原规范级配范围时，原封不动地套用，并把标准配合比尽量接近中值，那么级配肯定是不合理的，尤其对高速公路。生产过程控制三个层次的级配范围

§工程级配范围设计单位具体对所设计的工程，根据所在地的气候条件、交通条件、公路等级、所处的层位提出的，这个范围是最重要的范围，是工程的真正起到规范作用的范围，是施工的指针。工程设计级配范围一般在规范规定的级配范围内，但必要时也允许超出。所采用的材料特性。生产过程控制三个层次的级配范围

§施工允许波动的级配范围经过目标配合比设计、生产配合比设计及试拌试铺等三阶段设计确定标准配合比和级配曲线后，按施工质量检验允许的波动值得到施工质量检验级配范围。标准级配曲线也可能不一定接近工程设计级配范围的中值。生产过程控制标准配合比与级配曲线标准级配曲线不是根据标准比例以及热料仓筛分掺配而成，而是根据成功试验段多次抽提筛分得到的级配曲线，因为它是成功的、是满足要求的。施工允许波动范围是根据标准级配曲线以及各筛孔允许波动的范围计算得到的，它可以带有小数点。生产过程控制体积指标控制马歇尔试验只检查密度、空隙率、稳定度、流值。VMA和VFA的标准都与空隙率有关，要求施工过程中都符合要求比较困难，故只要求作记录，不予评定。（沥青路面施工技术规范第十一章）有些地方为了进一步控制混合料的变异性对Va、VMA与VFA给出了范围要求，以标准配合比结果±1%、±1%、±5%。生产过程控制级配控制级配并不一定要求每次都达到最佳级配曲线，最关键的目的是稳定。

§选择料源稳定石料厂

§同种规格的材料保证同一生产厂家

§经常检查原材料的变异性

§热料仓筛分的稳定性

§关注拌合站的稳定性集料的问题集料（1）

进场的原材料的复核

目标配合比原材料≠进场原材料（2）原材料的取样

取的样品

≠正确的样品常规试验的问题-集料集料的问题集料（3）

材料质量变异的监控

每批原材料≠均匀的原材料

料源发生变化时要更加注意，必要时复核目标配合比（4）材料含水率的监控，特别是细集料

含水率≠恒定≠稳定的冷料比例

掌握含水率的变化及时监控冷料比例集料的问题集料

当前集料变异性大的问题十分突出，市场仍不规范，还没有形成市场准入制。要象重视沥青一样重视集料的生产和质量。集料的规范化生产与稳定性对沥青混合料性能的影响很大。生产过程控制级配与沥青用量控制

§抽提筛分

§逐盘在线监测

§总量控制

§动态控制

§变异性分析详细叙述生产过程控制生产过程控制生产过程控制体积指标控制方法

§级配控制

§沥青用量控制

§经常检查原材料物理特性，特别是吸水率较大或不稳定原材料

§试验条件—温度、老化程度等

§试验方法—取样分样、马氏密度、理论最大密度等生产过程控制生产过程控制动态质量管理沥青路面施工过程中的动态管理，国外工业发达国家早在20多年前就相当普及，我们国家在1994规范中就已经提到，2004版规范再次列入，但是直到现在也没有几个项目真正利用起来，只有少数省份如山东、江苏、广东等开始尝试采用。动态质量管理是过程控制的重要手段，旨在及时发现影响质量的因素，提高施工质量的稳定性，降低质量波动，减小变异系数。动态质量管理原因分析

§需要较高的数学水平：运用动态平均、正态分布等数理统计方法

§专业知识要求较强

§较强的数据处理能力

§较强的理解能力

§比较繁琐（相对）动态质量管理以试验检测质量指标的变异系数（或标准差）作为施工水平的主要评价指标。利用计算机建立工程质量数据库，随时将检测结果输入数据库，绘制逐次检测结果X或逐日检测结果平均值的质量曲线。分阶段（一定日期或距离）计算出逐日结果平均值的平均值（期望值）、极差R、标准差S及变异系数Cv，汇总整理。施工结束以后可以绘制整个工程的整个工程的施工质量直方图或正态分布曲线，作为下一个工程的企业管理目标。动态质量管理施工质量控制宜采取平均值和极差管理图-R的方法，将试验结果逐次绘制管理图，同时随着施工的进展，绘制施工质量直方图正态分布曲线。管理图中应以平均值作为中心线CL，并标出质控上限UCL和质控下限LC：表示允许的施工正常波动范围。动态质量管理动态质量管理动态质量管理分析设计油石比为5.4%，波动范围为5.2-5.6%，都没有超出±0.3%的范围，感觉控制不错，但是其与细集料含量的关系不大，细集料含量变化很大而油石比变化却不大，这就说明油石比的波动是发生在混合料拌合以前。正常情况下细集料含量对油石比的影响很大，因为其比表面积大。这样的混合料铺筑在路上会使得细集料少的地方油多，而细集料多的地方油少，这也是比较典型的离析。动态质量管理动态质量管理分析虽然油石比与4.75mm通过率的变化都比较大，但是其规律性较强，沥青含量的变化是由于细集料的变化引起的，其可能存在的原因是取样过程的变化，造成取样混合料是离析的混合料。这种混合料铺筑在路上就不会出现上面的现象。但是如果是在摊铺现场取样试验结果，则也是一种典型的离析现象。动态质量管理4.75通过率与空隙率的关系动态质量管理当然，我们可以作出多种相关性较强的关系图，比如关键筛孔通过率与空隙率的关系、油石比与空隙率的关系等，这些曲线图不仅帮助我们分析问题的原因所在，更能使我们对混合料性能、体积指标、级配等之间的关系进一步了解，加强了我们对混合料的整体认识。施工变异性目前大家比较关注的是达到规范要求，而对质量稳定不重视，其实，保持稳定、减小变异性才是最主要的目的。沥青路面造成局部的早期损坏，就是因为有局部的原因，而最主要的就是变异性。所以整个施工质量管理过程中都必须抓住减小变异性这个关键。施工变异性施工质量管理的变异性是各种变异性的总和，它包括取样的不均匀、试验方法的问题以及材料和施工过程的变异性等等。按照美国的理论,总的变异性可以下式表示:SQC/QA是检测指标的总的变异性，Ss是取样代表性不足造成的变异性，St是试验方法精度方面造成的变异性，Smat./con.才是材料及施工过程本身的变异性。施工变异性

据美国的一项研究指出，在总的变异性中，取样占23%，试验方法占43%，材料和施工本身只占34%。所以为了减小施工质量检验指标的变异性，首先需要认真取样，认真按试验规程试验。S总＝S取＋S试＋S材料、施工施工变异性—级配变异性在施工中级配的变异是不可避免的，但是通过对变异性的分析可以逐步从施工中了解变异的特点并降低变异性，变异性分析需要运用统计学基础。施工变异性—级配变异性对于级配的变异系数计算于其他参数计算方法不同，并非标准差与通过百分率的比值，正确的级配变异系数应该是标准差与各级筛余量均值的比值。各级筛余量可以通过各级通过率计算得到，上一级筛孔的通过率与本级通过率之差即为该级筛余量。一般情况下应对关键筛孔进行分析。施工变异性—级配变异性施工变异性—级配变异性级配的变异性主要与矿料的粒径变异有关，出场的混合料在很大程度上还是受到冷料粒径的制约。大粒径沥青混合料级配较粗在热料仓筛孔设置上也有一定难度，9.5mm筛孔以上集料占到75%左右。粒径较大混合料容易产生离析，在取料时无论从料车还是从摊铺现场都不可避免的出现取料不均匀。施工变异性—级配变异性4.75mm筛孔通过率偏差分析施工变异性—空隙率变异性施工变异性—空隙率变异性体积指标偏差分析统计特性与质量评价方法非稳态失控稳态失控受控状态施工管理工期及工程量确定每天的拌和能力根据拌和机能力确定摊铺机速度？由拌和能力确定运料车数量由摊铺速度确定压路机数每种混合料应有其固有特性，决定了其应当采用振捣参数、合理摊铺速度等；同时，每种型号的摊铺机也应有最佳的摊铺速度；这都与我们的规定存在矛盾。施工管理—拌合场拌和厂地面要硬化，细集料加顶棚或覆盖；必须配备自记打印设备，拌和过程中必须逐盘打印沥青及各种矿料的用量及拌和温度，进行施工质量的总量检验。选择适宜的筛孔很重要，考虑其角度与筛分效率。拌合场料堆—防止离析材料的要求

1）原材料的要求：集料的生产破碎

2）进场材料的管理：合理堆放尽量减小同规格集料最大与最小粒径的差距集料的装卸、采样与缩分施工管理—拌合场拌合的稳定性冷料仓比例热料仓比例温度的控制温度控制的滞后性除尘的控制一级除尘后0.075-0.6的细料集料的控制含水量控制防止二次污染施工管理—运输拌和机向运料车装料时，应每卸一斗混合料挪动下汽车位置，以减少粗细集料的离析现象。运输车的标准载重不宜小于15吨，车厢侧板和底板可涂隔离剂或防粘剂，尽量不用油水混合液。运料车应用蓬布覆盖为了防止沥青路面施工过程中的交叉污染，对运料车的轮胎要求清洗干净。端部离析3盘装料方法施工管理—摊铺摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析。在铺筑过程中，应根据混合料的类型、集料的尺寸、厚度等情况选择熨平板的震动捣实或两种并用等压实手段。影响熨平板因素速度提高剪切因素下降高度下降速度提高剪切因素下降高度下降影响熨平板因素速度降低剪切因素下降高度增加高度变化量随速度变化而变化混合料设计也影响剪切因素施工管理—摊铺

摊铺过程中的离析问题是离析的一种重要形式，应当引起足够的重视！混合料纵向离析混合料的横向离析离析对策与质量改进摊铺机的改进：物料满埋螺旋工作防治横向离析离析对策与质量改进摊铺机的改进：变径螺旋设计增加整机功率匹配

离析对策与质量改进摊铺机的改进：加大料斗减少收斗离析对策与质量改进摊铺机的改进：弹性橡胶板结构防治竖向离析

离析对策与质量改进摊铺机的改进：卸荷口处的弹性自适应式结构

摊铺机的改进：反向螺旋防止纵向离析

离析对策与质量改进离析对策与质量改进摊铺机的改进：加大的螺旋料槽与减小的螺旋支撑施工管理—碾压

压实是沥青路面施工中最重要的一个工序，压实不足是许多工程的一个最突出的问题，也是沥青路面早期损坏的重要原因。施工管理—碾压

平整度固然重要，但压实度更重要，必须在确保压实度的前提下提高平整度。施工管理—碾压施工管理—碾压气体力学轮胎碾压方式–纵向接缝第二次第一次双振动轮HotColdHotCold152mm(6")施工管理—碾压对于骨架嵌挤型混合料，由于其良好的骨架性能不易产生推移，因此初压可以直接采用振动压实；骨架型混合料比较难以压实，温度对压实度的影响是至关重要的，因此必须确保其压实温度，紧跟摊铺机进行碾压，在最高温度时将其碾压完成。对密级配沥青混合料，胶轮压路机是必须的，但应注意其粘轮现象。碾压温度范围混合温度范围施工管理—碾压可利用的碾压时间施工管理—碾压混合料温度施工管理—碾压注意事项§压路机距离摊铺太远，碾压温度偏低，应当只要不推移温度越高越好；§压路机碾压速度普遍偏快，碾压速度快，作用时间短，碾压效果差，且容易影响平整度。§压路机碾压段长度过长，应与摊铺速度相适应，并保持大体稳定。§压路机两端折回的位置应成阶梯形的随摊铺机向前推进，使折回不在同一横断面上。施工管理—碾压§配备的压路机操作手少，压路机经常休息，应该做到人歇压路机不歇。§碾压时没有将驱动轮面相摊铺机，在坡道上碾压时应将驱动轮由低向高处碾压。§压路机碾压过程中喷水过多，喷水必须是雾状的，不得自流的，喷嘴必须经常检查有没有堵塞。§胶轮压路机不洒水。施工管理—碾压压实推荐§初压: 双振动轮(DD)

大吨位轮胎压路机(PTR)§复压: 双振动轮

–

振动

轮胎压路机§终压: 双振动轮–

静止原则：“高温紧跟慢压、振动高频低幅”。施工质量改进与应用技术拌合运输摊铺碾压人力资源设备条件原材料环境因素温度离析无规则离析有规则离析显著相关一般相关不显著相关空格：不确定工艺环节基本条件控制目标Y型因素相关分析矩阵施工质量改进与应用技术离析拌合运输摊铺碾压人力原料设备环境素质与资格能力与经验对任务理解数量与进度均匀与变异堆放与装载生产能力完好状态适用性气候条件环境保护管理软环境粉尘含量设备更新计量准确性受控状态温度管理装载保温卸载行走速度布料器状态摊铺密实度配置适用性工艺与工序温度管理成品料仓二次混拌换斗与停机起步与结束热接缝重点部位

因果图施工质量改进与应用技术施工质量改进与应用技术-摊铺机大功率摊铺机（功率200kw以上，最大摊幅16m，最大摊铺厚度500mm）的设计理论是通过具有二次搅拌以改善离析与均匀输料和布料综合功能的抗离析、大生产率螺旋装置设计，辅以整机与螺旋驱动大功率配置，实现单机大宽幅、大厚度、抗离析一次成型摊铺作业，改善离析，改善双机并机摊铺接缝离析。其主要特点为：增大螺旋输料能力，降低螺旋驱动转速，增加螺旋二次搅拌功能，减小螺旋起动工作的冲击和加速度使之平稳缓慢起动。改进对策防止路面污染全面质量管理

￥全面质量管理目标§生产合格产品§确保最终产品满足施工规范—最终产品质量规范§满足客户（业主）需要§尽可能经济全面质量管理—基础基于检测数据§能够比较及时、容易获得§在确定产品是否满足规范要求之前，承包商不想等待太长的时间§因为太长的等待时间将会花费金钱全面质量管理—基础基于检测设备§现场检测设备简单并容易操作；§承包商不想投入大量资金购买设备，同时也不想雇佣太多的技术人员；§承包商应当对现有技术人员进行全面培训。全面质量管理质量控制要点胶结料集料最终产品拌合混合料检测方法与注意事项统计学关于大量数字收集、组织、解释的数学

AmericanHeritageDictionary统计学4.44.64.85.05.25.45.6沥青用量变化的正态分布正确与准确的讨论正确与准确的讨论正确正确与准确的讨论准确正确与准确的讨论既正确又准确统计学结论§统计学是一个帮助了解数据的有用工具§误用统计学可以使承包商的工作变得困难§理解统计学不必过于复杂化试验检测指标讨论体积指标计算（空隙率与VMA)

两种方法

§公路沥青与沥青混合料试验规程

§公路沥青路面施工技术规范

试验规程较早存在一定的问题，施工规范经过大量的试验验证证明是可行的。