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【摘 要】沥青路面质量的好坏很大程度上取决于筑路原材料品质及其质量控制，本文结合国内外相关研究现状及我国工程实践情况针对沥青路面原材料技术标准及其质量控制进行针对性的分析和介绍，相关结论可供我国沥青路面工程实践参考。
【关键词】道路工程；沥青路面；原材料；施工质量；技术标准
Discuss technical standards and quality control of asphalt pavement raw materials
Wang Shu-jie
(Jiangsu Province Transportation Research Institute Co., Ltd. Nanjing Jiangsu 211112)
【Abstract】Quality of asphalt pavement depends largely Discuss quality of road construction and quality control of raw materials, the paper related research at home and abroad and the situation of engineering practice standards for asphalt pavement technology and quality control of raw materials to carry out targeted analysis and the introduction of relevant conclusions for asphalt pavement engineering practice.
【Key words】Road engineering; Asphalt pavement; Raw materials; Construction quality; Technical standards
1. 概述
沥青路面质量很大程度上取决于路面原材料品质及其质量控制，至于路面结构设计及混合料设计，基本上各个项目都差别不大，甚至很多省份都有了适合于自己地区的沥青路面典型结构形式，对于混合料设计，也基本上取得了一致的看法，即采用骨架密实型级配有助于提高沥青混合料的抗变形能力和抗水损坏能力，有助于提高路面结构的承载能力和使用寿命。沥青路面原材料主要包括沥青、集料和填料，其中沥青作为沥青混合料的胶结料对于混合料的路用性能起着关键性的作用，因此，多年来围绕沥青的相关研究一直未曾间断，各种改性沥青，特殊用途的沥青也纷纷出现。随着沥青路面技术的不断发展和进步，人们逐渐意识到除了沥青胶结料之外，集料的品质也在很大程度上影响沥青混合料的路用性能，尤其是集料的强度、形状、洁净程度对于混合料的品质有着直接的影响。
2. 沥青路面集料加工性指标
集料质量差是目前公路大修改造工程建设中比较严重的问题，突出的表现为：材料不洁净、粉尘多、针片状含量超标、级配不规格等。我国工程建设中的路面集料大多数取自社会料场，各料场质量、规格参差不齐，使用时离析严重，混合料级配波动误差大，因此，加强现场集料加工质量的控制，这是提高和保证路面使用性能的重要措施。
在现行规范关于集料指标的技术要求中，按其性质可分为二类：一类是反映材料来源的“资源特性”，即材料的天然特性，它是石料产地所决定的，如密度、压碎值、磨光值等。另一类是反映加工水平的“加工特性”，如石料的级配组成、针片状含量、棱角型、砂当量、亚甲蓝值、细粉含量等。属于“资源特性”的指标往往受到产地和成本的制约，可选择和变更的余地不大。因此，正确理解与合理选择集料的加工性指标，且在施工现场从严控制，这是加强路面集料质量管理的重要内容。
3. 粗集料针片状含量指标的取值与试验
路面集料中的细长扁平形状的针片状颗粒对沥青混合料的性能有重大影响。由于针片状颗粒很容易在施工过程中被刚性轮碾压和振动碾压所粉碎、折断，施工性能极差，而且在沥青混合料内部遗留下相当数量没有被沥青膜裹覆的折断面，成为混合料内部的微裂缝。这些微裂缝将使沥青路面在受力作用时产生应力集中而导致裂缝扩展开裂。
集料的针片状颗粒含量与石质有关，越坚硬的石料越容易产生针片状颗粒。而针片状颗粒的数量更取决于破碎设备的类型。压碎式的颚板式破碎机生产的碎石中针片状颗粒含量较多，撞击破碎的冲击式破碎机、锥式破碎机则要少得多。即使同样为打击式破碎机，但锤重、锤的数量、打击频率对针片状颗粒的数量也有较大影响。因此，粗集料针片状颗粒含量是集料的一个重要指标，试验结果表明，针片状颗粒在施工中和在交通荷载作用下容易破碎，路面集料的破损情况与粗集料的针片状颗粒含量关系密切。关于测定方法，我国《公路工程集料试验规程》（JTJ058-2000）已明确规定，对于沥青混合料及基层、底基层集料统一采用游标卡尺量取，这与美国ASTMD4791-95规定的针片状颗粒含量测试方法和测定机具基本上是相同的。而规准仪适用于水泥混凝土集料。
关于采用什么样的指标标准来评价粗集料针片状颗粒含量问题，在美国，SHAP的SUPERPAVE仅规定1:5一个标准，要求在交通量大于100万辆的路段不得超过10%。但实际上小于1:5的颗粒含量很少，所以NCAT（美国国家沥青技术中心）的研究认为以1:3或1:2来评价针片状颗粒含量比1:5要好。尽管NCAT对粗集料的规定中有1:3和1:5两个不同标准的要求，但实际上只有1:3的有用，并且要求针片状颗粒含量小于20%。
上世纪90年代，在我国，采石场集料破碎机械仍比较落后，针片状颗粒含量超标的问题非常突出，所以在制定规范时对此指标的争议较大，当初在制订《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032-94）时要求不大于15%，是出于促使我国集料加工水平的目的从严要求，为了达到此要求，必须改变破碎设备有颚板式破碎为锤击式才有可能。后来《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97）的条文说明中又提到要求粗集料的针片状颗粒含量应不大于10%，据施工单位反映，此要求有时实在难以达到，即使达到要求，但粗颗粒的棱角性损失较多，因此根据国外标准和我国的具体情况，目前仍维持要求小于1:3比例的颗粒含量必须不大于15%的要求是合理的。
我国现行的施工技术规范针对不同等级、不同层次的集料针片状颗粒含量做出了规定。在规范规定的技术要求中，加工性指标具有双重作用。首先它是针对采石场生产的每一种集料规格的，用以检验集料是否合格，达不到要求的就是不合格产品，但对施工单位来说可以理解为对工程所使用的集料混合料而言。美国Superpave也规定“集料标准不是针对个别集料而是针对集料混合料的”，所以，只要综合的指标合格，也容许在工程上使用，因为对针片状颗粒含量、砂当量等指标，有的集料规格难以达到，有的则容易符合要求，工程上允许采用按实际比例配制的集料混合料来评价这些指标是否合格。
4. 细集料棱角性指标与试验方法
细集料棱角性指标对于沥青混合料施工性能和使用性能起着至关重要的作用。如何评价细集料的表面粗糙程度、棱角性、以前没有标准方法。美国在战略性公路研究计划（SHRP）研究过程中特别强调了测定砂的棱角性指标的重要性，提出了标准试验方法AASHTO TP33“细集料未压实空隙率试验方法”。
棱角性试验方法是将干燥细集料试样通过一个标准漏斗，漏入一个经标定的圆筒，由圆筒体积V、细集料质量m、细集料的毛体积密度ρ，可以计算细集料的空隙率：未压实细集料空隙率=（V－m／ρ）／V×100%。此空隙率即作为棱角性指标。通过砂的粗糙程度试验方法，可以评定天然砂、人工砂、石屑等细集料颗粒的棱角性、表面构造，预测细集料对沥青混合料的内摩擦角和抗流动变形性能的影响。所以是描述细集料性能的重要指标。
关于细集料棱角性指标的取值，美国Superpave规定在不同交通量的路段、处于不同层位的细集料棱角性应符合相应要求。而在第十七届道路工作会议上，法国标准AFNOR NFP18-564/1981规定的流值试验方法的到了肯定，并建议各国采用此法。
细集料试样按最大粒径不同选择2.36mm（适用与天然砂 或0~3mm石屑）或4.75mm（适用于0~5mm石屑或人工砂）的标准过滤筛，烘干后取1Kg试样从圆筒中央开口倒入漏斗，表面倒平。打开漏斗开启门，记录细集料从漏斗中全部流完的时间，即为细集料的粗糙度。此时间欧美通常直接称为砂的流值（Flow），我国为马歇尔试验的流值相区别起见，根据其含义称为粗糙度。以上两种细集料棱角性试验方法的意义是一样的，并且都已收入我国的集料试验规程。我国现行规范推荐欧洲的流动指数作为细集料棱角性评价指标。结合我国不同等级不同交通量的公路大修改造工程的实际情况，在细集料棱角性合格性评价中，可同时采用两种指标检验。
5. 矿料填料指标与其质量控制
在沥青混合料中，矿料填料（Mineral Filler）通常是指矿粉。矿粉在沥青混合料中的作用非常重要。沥青只有吸附在矿粉表面形成薄膜，才能对其他粗、细集料产生粘附作用。所以，矿粉的作用就是吸附沥青。缺乏矿粉，就如沥青碎石混合料，沥青加多了，必然会产生流淌现象，故它的沥青用量很小。真正起到沥青混合料结合料作用的，不是沥青混合料，而是沥青矿粉胶泥混合料。粗、细集料是通过沥青矿粉结合成为一个整体的。这是矿粉的最基本的作用。因此，矿粉与沥青的粘附性好坏是评价矿粉质量的首要因素。
普通沥青混合料使用的填料，除了磨细石灰粉之外，有时还采用水泥、消石灰、粉煤灰代替矿粉。在这些填料中，玄武岩粉与沥青的粘附性要比石灰岩粉差得多，是不宜作沥青混合料填料的，水泥厂熟料和消石灰有相当数量的可溶成分，并有一定的活性，易形成水泥石和碳酸钙，过度使用会使沥青混合料变脆，所以应限制使用。另外，我国粉煤灰质量因电厂不同及排放管理原因，差别很大，所以，在高等级公路中的填料不宜使用。
我国现行规范明确规定：沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，并对其使用质量提出了要求。与国外的标准相比，我国对矿粉的要求几乎只有细度指标。欧洲标准对矿粉规定了大量的指标，除细读、含水量外，还要求进行亚甲蓝试验，压实干矿粉的孔隙率，环球法软化点差△TR﹪B、矿粉的水溶性、水敏感性、氢氧化钙等。CEN还采用矿粉的“沥青数”（Bitumen、Number）评价它与沥青的粘附性。在日本，矿粉还要求进行遇水膨胀、抗剥离性能，受热变质及流值等多种试验。因此，我国应重视对矿粉的技术研究工作。
对干法除尘的集尘布袋所回收粉尘的使用问题，美国和德国规范并没有规定，但欧洲Scherocman指出，在欧洲SMA不得使用回收粉尘，其理由是回收粉中含有不少的尘土，同时粗、细集料的石粉经过明火燃烧，高温处理，会变得发脆。我国北京地区在路面的大修工程中，对矿粉与回收粉的使用效果进行了对比试验。试验表明：由于使用了回收粉，车辙试验的动稳定度和马歇尔稳定度都比使用矿粉的要低得多，因此，在沥青混合料填料使用回收粉时要慎重，现行规范也对使用回收粉作出了限制，即每盘用量不得超过填料总量的25%，掺有回收粉的填料塑性指数不大于4%。
6. 结语
沥青路面施工质量很大程度上取决于原材料质量，俗话说得好，巧妇难为无米之炊，再好的设计，再好的施工设备，没有好的原材料一切也将是空谈，也将是无法实现。而要获得好的路面原材料，必须制定一套切实可行，行之有效的原材料技术标准，并且制定相应的质量保证措施，即原材料质量评价手段及方法，也即试验检测方法。只有这样，才能够有效的提高路面原材料质量，进而提高路面施工质量，提高路面使用品质，延长路面使用寿命。
［文章编号］1006-7619（2010）10-19-948
［作者简介］ 王书杰（1974.6-），男，籍贯：河南洛阳，职称：工程师，研究方向：沥青路面施工质量监控。
【关键词】道路工程；沥青路面；原材料；施工质量；技术标准
Discuss technical standards and quality control of asphalt pavement raw materials
Wang Shu-jie
(Jiangsu Province Transportation Research Institute Co., Ltd. Nanjing Jiangsu 211112)
【Abstract】Quality of asphalt pavement depends largely Discuss quality of road construction and quality control of raw materials, the paper related research at home and abroad and the situation of engineering practice standards for asphalt pavement technology and quality control of raw materials to carry out targeted analysis and the introduction of relevant conclusions for asphalt pavement engineering practice.
【Key words】Road engineering; Asphalt pavement; Raw materials; Construction quality; Technical standards
1. 概述
沥青路面质量很大程度上取决于路面原材料品质及其质量控制，至于路面结构设计及混合料设计，基本上各个项目都差别不大，甚至很多省份都有了适合于自己地区的沥青路面典型结构形式，对于混合料设计，也基本上取得了一致的看法，即采用骨架密实型级配有助于提高沥青混合料的抗变形能力和抗水损坏能力，有助于提高路面结构的承载能力和使用寿命。沥青路面原材料主要包括沥青、集料和填料，其中沥青作为沥青混合料的胶结料对于混合料的路用性能起着关键性的作用，因此，多年来围绕沥青的相关研究一直未曾间断，各种改性沥青，特殊用途的沥青也纷纷出现。随着沥青路面技术的不断发展和进步，人们逐渐意识到除了沥青胶结料之外，集料的品质也在很大程度上影响沥青混合料的路用性能，尤其是集料的强度、形状、洁净程度对于混合料的品质有着直接的影响。
2. 沥青路面集料加工性指标
集料质量差是目前公路大修改造工程建设中比较严重的问题，突出的表现为：材料不洁净、粉尘多、针片状含量超标、级配不规格等。我国工程建设中的路面集料大多数取自社会料场，各料场质量、规格参差不齐，使用时离析严重，混合料级配波动误差大，因此，加强现场集料加工质量的控制，这是提高和保证路面使用性能的重要措施。
在现行规范关于集料指标的技术要求中，按其性质可分为二类：一类是反映材料来源的“资源特性”，即材料的天然特性，它是石料产地所决定的，如密度、压碎值、磨光值等。另一类是反映加工水平的“加工特性”，如石料的级配组成、针片状含量、棱角型、砂当量、亚甲蓝值、细粉含量等。属于“资源特性”的指标往往受到产地和成本的制约，可选择和变更的余地不大。因此，正确理解与合理选择集料的加工性指标，且在施工现场从严控制，这是加强路面集料质量管理的重要内容。
3. 粗集料针片状含量指标的取值与试验
路面集料中的细长扁平形状的针片状颗粒对沥青混合料的性能有重大影响。由于针片状颗粒很容易在施工过程中被刚性轮碾压和振动碾压所粉碎、折断，施工性能极差，而且在沥青混合料内部遗留下相当数量没有被沥青膜裹覆的折断面，成为混合料内部的微裂缝。这些微裂缝将使沥青路面在受力作用时产生应力集中而导致裂缝扩展开裂。
集料的针片状颗粒含量与石质有关，越坚硬的石料越容易产生针片状颗粒。而针片状颗粒的数量更取决于破碎设备的类型。压碎式的颚板式破碎机生产的碎石中针片状颗粒含量较多，撞击破碎的冲击式破碎机、锥式破碎机则要少得多。即使同样为打击式破碎机，但锤重、锤的数量、打击频率对针片状颗粒的数量也有较大影响。因此，粗集料针片状颗粒含量是集料的一个重要指标，试验结果表明，针片状颗粒在施工中和在交通荷载作用下容易破碎，路面集料的破损情况与粗集料的针片状颗粒含量关系密切。关于测定方法，我国《公路工程集料试验规程》（JTJ058-2000）已明确规定，对于沥青混合料及基层、底基层集料统一采用游标卡尺量取，这与美国ASTMD4791-95规定的针片状颗粒含量测试方法和测定机具基本上是相同的。而规准仪适用于水泥混凝土集料。
关于采用什么样的指标标准来评价粗集料针片状颗粒含量问题，在美国，SHAP的SUPERPAVE仅规定1:5一个标准，要求在交通量大于100万辆的路段不得超过10%。但实际上小于1:5的颗粒含量很少，所以NCAT（美国国家沥青技术中心）的研究认为以1:3或1:2来评价针片状颗粒含量比1:5要好。尽管NCAT对粗集料的规定中有1:3和1:5两个不同标准的要求，但实际上只有1:3的有用，并且要求针片状颗粒含量小于20%。
上世纪90年代，在我国，采石场集料破碎机械仍比较落后，针片状颗粒含量超标的问题非常突出，所以在制定规范时对此指标的争议较大，当初在制订《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032-94）时要求不大于15%，是出于促使我国集料加工水平的目的从严要求，为了达到此要求，必须改变破碎设备有颚板式破碎为锤击式才有可能。后来《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97）的条文说明中又提到要求粗集料的针片状颗粒含量应不大于10%，据施工单位反映，此要求有时实在难以达到，即使达到要求，但粗颗粒的棱角性损失较多，因此根据国外标准和我国的具体情况，目前仍维持要求小于1:3比例的颗粒含量必须不大于15%的要求是合理的。
我国现行的施工技术规范针对不同等级、不同层次的集料针片状颗粒含量做出了规定。在规范规定的技术要求中，加工性指标具有双重作用。首先它是针对采石场生产的每一种集料规格的，用以检验集料是否合格，达不到要求的就是不合格产品，但对施工单位来说可以理解为对工程所使用的集料混合料而言。美国Superpave也规定“集料标准不是针对个别集料而是针对集料混合料的”，所以，只要综合的指标合格，也容许在工程上使用，因为对针片状颗粒含量、砂当量等指标，有的集料规格难以达到，有的则容易符合要求，工程上允许采用按实际比例配制的集料混合料来评价这些指标是否合格。
4. 细集料棱角性指标与试验方法
细集料棱角性指标对于沥青混合料施工性能和使用性能起着至关重要的作用。如何评价细集料的表面粗糙程度、棱角性、以前没有标准方法。美国在战略性公路研究计划（SHRP）研究过程中特别强调了测定砂的棱角性指标的重要性，提出了标准试验方法AASHTO TP33“细集料未压实空隙率试验方法”。
棱角性试验方法是将干燥细集料试样通过一个标准漏斗，漏入一个经标定的圆筒，由圆筒体积V、细集料质量m、细集料的毛体积密度ρ，可以计算细集料的空隙率：未压实细集料空隙率=（V－m／ρ）／V×100%。此空隙率即作为棱角性指标。通过砂的粗糙程度试验方法，可以评定天然砂、人工砂、石屑等细集料颗粒的棱角性、表面构造，预测细集料对沥青混合料的内摩擦角和抗流动变形性能的影响。所以是描述细集料性能的重要指标。
关于细集料棱角性指标的取值，美国Superpave规定在不同交通量的路段、处于不同层位的细集料棱角性应符合相应要求。而在第十七届道路工作会议上，法国标准AFNOR NFP18-564/1981规定的流值试验方法的到了肯定，并建议各国采用此法。
细集料试样按最大粒径不同选择2.36mm（适用与天然砂 或0~3mm石屑）或4.75mm（适用于0~5mm石屑或人工砂）的标准过滤筛，烘干后取1Kg试样从圆筒中央开口倒入漏斗，表面倒平。打开漏斗开启门，记录细集料从漏斗中全部流完的时间，即为细集料的粗糙度。此时间欧美通常直接称为砂的流值（Flow），我国为马歇尔试验的流值相区别起见，根据其含义称为粗糙度。以上两种细集料棱角性试验方法的意义是一样的，并且都已收入我国的集料试验规程。我国现行规范推荐欧洲的流动指数作为细集料棱角性评价指标。结合我国不同等级不同交通量的公路大修改造工程的实际情况，在细集料棱角性合格性评价中，可同时采用两种指标检验。
5. 矿料填料指标与其质量控制
在沥青混合料中，矿料填料（Mineral Filler）通常是指矿粉。矿粉在沥青混合料中的作用非常重要。沥青只有吸附在矿粉表面形成薄膜，才能对其他粗、细集料产生粘附作用。所以，矿粉的作用就是吸附沥青。缺乏矿粉，就如沥青碎石混合料，沥青加多了，必然会产生流淌现象，故它的沥青用量很小。真正起到沥青混合料结合料作用的，不是沥青混合料，而是沥青矿粉胶泥混合料。粗、细集料是通过沥青矿粉结合成为一个整体的。这是矿粉的最基本的作用。因此，矿粉与沥青的粘附性好坏是评价矿粉质量的首要因素。
普通沥青混合料使用的填料，除了磨细石灰粉之外，有时还采用水泥、消石灰、粉煤灰代替矿粉。在这些填料中，玄武岩粉与沥青的粘附性要比石灰岩粉差得多，是不宜作沥青混合料填料的，水泥厂熟料和消石灰有相当数量的可溶成分，并有一定的活性，易形成水泥石和碳酸钙，过度使用会使沥青混合料变脆，所以应限制使用。另外，我国粉煤灰质量因电厂不同及排放管理原因，差别很大，所以，在高等级公路中的填料不宜使用。
我国现行规范明确规定：沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，并对其使用质量提出了要求。与国外的标准相比，我国对矿粉的要求几乎只有细度指标。欧洲标准对矿粉规定了大量的指标，除细读、含水量外，还要求进行亚甲蓝试验，压实干矿粉的孔隙率，环球法软化点差△TR﹪B、矿粉的水溶性、水敏感性、氢氧化钙等。CEN还采用矿粉的“沥青数”（Bitumen、Number）评价它与沥青的粘附性。在日本，矿粉还要求进行遇水膨胀、抗剥离性能，受热变质及流值等多种试验。因此，我国应重视对矿粉的技术研究工作。
对干法除尘的集尘布袋所回收粉尘的使用问题，美国和德国规范并没有规定，但欧洲Scherocman指出，在欧洲SMA不得使用回收粉尘，其理由是回收粉中含有不少的尘土，同时粗、细集料的石粉经过明火燃烧，高温处理，会变得发脆。我国北京地区在路面的大修工程中，对矿粉与回收粉的使用效果进行了对比试验。试验表明：由于使用了回收粉，车辙试验的动稳定度和马歇尔稳定度都比使用矿粉的要低得多，因此，在沥青混合料填料使用回收粉时要慎重，现行规范也对使用回收粉作出了限制，即每盘用量不得超过填料总量的25%，掺有回收粉的填料塑性指数不大于4%。
6. 结语
沥青路面施工质量很大程度上取决于原材料质量，俗话说得好，巧妇难为无米之炊，再好的设计，再好的施工设备，没有好的原材料一切也将是空谈，也将是无法实现。而要获得好的路面原材料，必须制定一套切实可行，行之有效的原材料技术标准，并且制定相应的质量保证措施，即原材料质量评价手段及方法，也即试验检测方法。只有这样，才能够有效的提高路面原材料质量，进而提高路面施工质量，提高路面使用品质，延长路面使用寿命。
［文章编号］1006-7619（2010）10-19-948
［作者简介］ 王书杰（1974.6-），男，籍贯：河南洛阳，职称：工程师，研究方向：沥青路面施工质量监控。