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【摘 要】沥青和集料是铺筑沥青路面的两大主要原材料,其性能好坏直接关系到路面施工质量。本文针对沥青和集料两大原材料的技术特点及关键指标进行了探讨,结合我国沥青路面施工实际情况,提出了相应的质量控制措施与建议。
【关键词】 道路工程;沥青路面;沥青;集料;加工特性;评价指标
Shallow talk asphalt road noodles original standard and its quality of the material technique control
Tang Zhi-feng
(Great Highway Engineering Co., Ltd. Guangdong governor Guangzhou Guangdong 511431)
【Abstract】Asphalt with gather to anticipate is spread to build asphalt road noodles of two big main original material, its function quality direct relation arrive road noodles construction quality.This text aim at an asphalt and gather to anticipate two big original technique characteristics and key index sign of material carried on study and combine our country the asphalt road noodles construction actual circumstance, put forward correspond of quality control measure and suggestion.
【Key words】Road engineering;Asphalt road noodles;Asphalt;Gather to anticipate;Process characteristic;Evaluation index sign
1.概述
近年来,我国各地高速公路建设蓬勃发展,如此同时,交通量迅猛增长、超载现象十分普遍,这些都对沥青路面修筑质量提出了更高的要求。为了提高沥青路面施工质量,在近几年新建的高速公路中,都采用了先进的拌和、摊铺和碾压设备;对于原材料,则结合各地区实际情况,均提出不低于国家规范的技术指标要求,并且,为了更好的控制原材料质量,制定了相应的原材料质量保证措施,如:沥青监管制度、集料准入制度等。然而,由于各地沥青路面施工水平存在差异,对规范的理解和认识也存在分歧,尤其是对一些一直以来都存在争议的指标,更是琢磨不定。如:改性沥青的选用及技术标准、改性沥青的稳定性评价,集料针片状指标的取值、细集料棱角性指标及其测试方法、矿粉的技术要求及质量控制等等。这些看似不是问题的问题,在实际工程中却往往困扰着广大路面施工技术人员。笔者结合自己多年来从事沥青路面的施工经验,浅谈在沥青路面施工过程中如何把握沥青和集料的相关技术指标及如何进行原材料的质量控制。
2. 关于沥青胶结料
国际上针对沥青的分级主要有两种,一种是基于针入度和粘度的分级方法,一种是基于PG等级的分类方法,后者主要是源于Superpave技术的胶结料评价方法和体系。之所以要对沥青进行分级,主要是考虑到交通荷载及气候对沥青胶结料的性能要求。在我国,沥青是按照针入度指标进行分级的,如通常说的70号沥青,即表示该沥青的针入度满足60-80的范围要求。实际施工过程中,通常针对到场的沥青进行针入度、软化点、延度三大指标的检测,检测符合要求后,方可用于路面施工。采用针入度或针入度指数PI作为沥青的分级指标,辅以延度、软化点等指标的检测。实践表明,这些指标与沥青路面的实际使用性能相关性并不好,不能很好的体现气候及交通荷载条件对沥青胶结料的要求。在实际工程中选择沥青时,往往缺乏可操作性,针对性不强。在美国,SHARP计划提出了基于路用性能的沥青分级方法,即PG分级,PG等级根据沥青的高、中、低温粘弹特性,标准不变,改变试验条件(温度)得到沥青的高、低温等级。实际应用时,根据项目所在地气候及交通条件,计算路面的最高与最低设计温度,综合考虑交通条件后进行沥青胶结料的选择。因此,建议在沥青路面施工过程中,对沥青除了进行常规的三大指标测试之外,还应结合项目所在地气候及交通条件,对所选用的沥青胶结料进行PG等级的测试,了解所选用的沥青是否满足PG等级的要求。对于改性沥青,按照改性剂(聚合物)的不同,我国将其分为三类:(1)橡胶类:SBS;(2) 热塑性橡胶类:SBR、SIS;(3) 热塑性树脂类:PE、EVA。美国superpave中,按高、低温6℃温差为一等级进行划分。温度计算方法如下:
设计高温等级:
T20mm=(Tair-0.00618Lat+0.2289Lat+42.2)×0.9545-17.78
T20mm——路面设计高温;
Tair——15～20年每年连续7天高温平均按98%概率的统计;
Lat——地理纬度。
设计低温按最低平均气温的统计值计取。对于改性沥青,应重点关注其均匀性,也叫存贮稳定性。改性沥青的存储稳定性与改性剂种类、添加量、改性剂与基质沥青配伍性等因素有关。改性沥青的存储稳定性可取不同部位的沥青,进行软化点、针入度、延度等试验,用指标差值来分析其存储稳定性。目前,我国改性沥青储存性能指标主要检验软化点差。有研究表明:改性沥青存储第4天,软化点差值达到规定极值,第9天已超过允许值。因此,在工地现场,改性沥青贮存时间不宜超过4天,若超过4天,需对改性沥青主要指标重新进行检测,当贮存时间超过9天,改性沥青应废弃,或降低等级使用。
3. 关于集料
在我国,沥青路面早期破坏形式主要表现为二类,一类为雨季后出现的水损害,一类为高温季节出现的车辙。沥青路面早期破坏发生的原因是多方面的,但是路面集料的質量管理失控是其主要原因之一。集料质量差是目前路面建设中比较突出的问题,主要表现为:材料不洁净、粉尘多、针片状含量超标、级配不稳定等。我国高速公路建设中的路面集料大多取自社会料场,各料场质量、规格参差不齐,级配波动较大,造成混合料质量不稳定。因此,加强集料加工质量的控制是提高和保证路面使用性能的重要措施。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、粉尘含量等。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,要正确理解和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。
3.1 粗集料针片状指标的取值与试验。集料中的针片状颗粒对沥青混合料的性能有较大影响。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。
3.2 细集料棱角性评价指标与试验方法。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。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得到了肯定,并建议各国采用此法。流动世间法试验步骤为: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)的标准过筛,烘干后取1Kg试样从圆筒中央开口倒入漏斗,表面刮平。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稱为砂的流值(Flow)。
以上两种细集料棱角性试验方法的本质是一样的,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。结合我国公路建设实际情况,笔者认为以上两种方法均可用于细集料的棱角性评价。
3.3 矿粉填料指标与使用质量控制。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。真正起到胶结料作用的,不是沥青混合料,而是沥青矿粉胶浆。粗、细集料是通过沥青矿粉胶浆结合成为一个整体的,这便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。
对干法除尘的集尘布袋所回收的粉尘使用问题,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%。
4. 加强集料质量管理的建议
目前,沥青路面集料基本上是由路面施工单位在沿线购买或与沿线已有的碎石场合作开采。由于地方料场的设施简单,路面施工单位在这方面的资金和设备投入不足,所以,合格的路面集料大规模供应难以保证,尤其到了路面施工后期,集料的供应计划往往无法落实,只好采取大量收购,这就导致了集料质量波动较大,在施工进度的压力下,质量检测工作严重失控,这种现象目前在大型公路建设项目中是较为普遍存在的。为此,必须在料场管理模式和合同管理方面采取切实可行的措施来确保路面集料质量和稳定供应:
(1)在项目施工图设计阶段,设计单位应加大沿线筑路材料调查深度,同时提交路面集料料场调查试验专项设计成果,为项目业主单位制定整个项目路面集料生产供应规划提供可靠依据。
(2)项目业主单位与沿线地方公路管理部门共同协商,采取路面集料加工与供应共同管理模式,施行料场准入制度。对各个集料加工场的生产设备、生产能力、集料规格质量等进行考核,并签订相关质量协议,确保整个项目路面集料的稳定供应。
(3)加强料场及拌和站堆料场的场地建设,做好隔离、排水、覆盖、硬化措施。避免集料二次污染和串料。对于细集料、矿粉,还要注意做好防潮措施。
5. 结语
原材料质量直接关系到路面施工质量的好坏,必须引起足够的重视。从我国高速公路沥青路面建设实际情况来看,沥青和设备存在的问题较少,原材料的问题主要集中在集料上,表现在级配不满足要求、针片状含量超标、粉尘含量超标、矿粉不满足技术要求等。本文针对以上问题,进行了深入细致的分析和探讨,希望本文对于我国高速公路建设能起到抛砖引玉的作用。
[文章编号]1619-2737(2010)06-20-188
[作者简介]唐志峰(1970.1-),男,职称:工程师;工作单位:广东长大公路工程有限公司三分公司;研究方向:路面施工技术。
【关键词】 道路工程;沥青路面;沥青;集料;加工特性;评价指标
Shallow talk asphalt road noodles original standard and its quality of the material technique control
Tang Zhi-feng
(Great Highway Engineering Co., Ltd. Guangdong governor Guangzhou Guangdong 511431)
【Abstract】Asphalt with gather to anticipate is spread to build asphalt road noodles of two big main original material, its function quality direct relation arrive road noodles construction quality.This text aim at an asphalt and gather to anticipate two big original technique characteristics and key index sign of material carried on study and combine our country the asphalt road noodles construction actual circumstance, put forward correspond of quality control measure and suggestion.
【Key words】Road engineering;Asphalt road noodles;Asphalt;Gather to anticipate;Process characteristic;Evaluation index sign
1.概述
近年来,我国各地高速公路建设蓬勃发展,如此同时,交通量迅猛增长、超载现象十分普遍,这些都对沥青路面修筑质量提出了更高的要求。为了提高沥青路面施工质量,在近几年新建的高速公路中,都采用了先进的拌和、摊铺和碾压设备;对于原材料,则结合各地区实际情况,均提出不低于国家规范的技术指标要求,并且,为了更好的控制原材料质量,制定了相应的原材料质量保证措施,如:沥青监管制度、集料准入制度等。然而,由于各地沥青路面施工水平存在差异,对规范的理解和认识也存在分歧,尤其是对一些一直以来都存在争议的指标,更是琢磨不定。如:改性沥青的选用及技术标准、改性沥青的稳定性评价,集料针片状指标的取值、细集料棱角性指标及其测试方法、矿粉的技术要求及质量控制等等。这些看似不是问题的问题,在实际工程中却往往困扰着广大路面施工技术人员。笔者结合自己多年来从事沥青路面的施工经验,浅谈在沥青路面施工过程中如何把握沥青和集料的相关技术指标及如何进行原材料的质量控制。
2. 关于沥青胶结料
国际上针对沥青的分级主要有两种,一种是基于针入度和粘度的分级方法,一种是基于PG等级的分类方法,后者主要是源于Superpave技术的胶结料评价方法和体系。之所以要对沥青进行分级,主要是考虑到交通荷载及气候对沥青胶结料的性能要求。在我国,沥青是按照针入度指标进行分级的,如通常说的70号沥青,即表示该沥青的针入度满足60-80的范围要求。实际施工过程中,通常针对到场的沥青进行针入度、软化点、延度三大指标的检测,检测符合要求后,方可用于路面施工。采用针入度或针入度指数PI作为沥青的分级指标,辅以延度、软化点等指标的检测。实践表明,这些指标与沥青路面的实际使用性能相关性并不好,不能很好的体现气候及交通荷载条件对沥青胶结料的要求。在实际工程中选择沥青时,往往缺乏可操作性,针对性不强。在美国,SHARP计划提出了基于路用性能的沥青分级方法,即PG分级,PG等级根据沥青的高、中、低温粘弹特性,标准不变,改变试验条件(温度)得到沥青的高、低温等级。实际应用时,根据项目所在地气候及交通条件,计算路面的最高与最低设计温度,综合考虑交通条件后进行沥青胶结料的选择。因此,建议在沥青路面施工过程中,对沥青除了进行常规的三大指标测试之外,还应结合项目所在地气候及交通条件,对所选用的沥青胶结料进行PG等级的测试,了解所选用的沥青是否满足PG等级的要求。对于改性沥青,按照改性剂(聚合物)的不同,我国将其分为三类:(1)橡胶类:SBS;(2) 热塑性橡胶类:SBR、SIS;(3) 热塑性树脂类:PE、EVA。美国superpave中,按高、低温6℃温差为一等级进行划分。温度计算方法如下:
设计高温等级:
T20mm=(Tair-0.00618Lat+0.2289Lat+42.2)×0.9545-17.78
T20mm——路面设计高温;
Tair——15～20年每年连续7天高温平均按98%概率的统计;
Lat——地理纬度。
设计低温按最低平均气温的统计值计取。对于改性沥青,应重点关注其均匀性,也叫存贮稳定性。改性沥青的存储稳定性与改性剂种类、添加量、改性剂与基质沥青配伍性等因素有关。改性沥青的存储稳定性可取不同部位的沥青,进行软化点、针入度、延度等试验,用指标差值来分析其存储稳定性。目前,我国改性沥青储存性能指标主要检验软化点差。有研究表明:改性沥青存储第4天,软化点差值达到规定极值,第9天已超过允许值。因此,在工地现场,改性沥青贮存时间不宜超过4天,若超过4天,需对改性沥青主要指标重新进行检测,当贮存时间超过9天,改性沥青应废弃,或降低等级使用。
3. 关于集料
在我国,沥青路面早期破坏形式主要表现为二类,一类为雨季后出现的水损害,一类为高温季节出现的车辙。沥青路面早期破坏发生的原因是多方面的,但是路面集料的質量管理失控是其主要原因之一。集料质量差是目前路面建设中比较突出的问题,主要表现为:材料不洁净、粉尘多、针片状含量超标、级配不稳定等。我国高速公路建设中的路面集料大多取自社会料场,各料场质量、规格参差不齐,级配波动较大,造成混合料质量不稳定。因此,加强集料加工质量的控制是提高和保证路面使用性能的重要措施。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、粉尘含量等。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,要正确理解和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。
3.1 粗集料针片状指标的取值与试验。集料中的针片状颗粒对沥青混合料的性能有较大影响。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。
3.2 细集料棱角性评价指标与试验方法。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。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得到了肯定,并建议各国采用此法。流动世间法试验步骤为: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)的标准过筛,烘干后取1Kg试样从圆筒中央开口倒入漏斗,表面刮平。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稱为砂的流值(Flow)。
以上两种细集料棱角性试验方法的本质是一样的,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。结合我国公路建设实际情况,笔者认为以上两种方法均可用于细集料的棱角性评价。
3.3 矿粉填料指标与使用质量控制。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。真正起到胶结料作用的,不是沥青混合料,而是沥青矿粉胶浆。粗、细集料是通过沥青矿粉胶浆结合成为一个整体的,这便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。
对干法除尘的集尘布袋所回收的粉尘使用问题,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%。
4. 加强集料质量管理的建议
目前,沥青路面集料基本上是由路面施工单位在沿线购买或与沿线已有的碎石场合作开采。由于地方料场的设施简单,路面施工单位在这方面的资金和设备投入不足,所以,合格的路面集料大规模供应难以保证,尤其到了路面施工后期,集料的供应计划往往无法落实,只好采取大量收购,这就导致了集料质量波动较大,在施工进度的压力下,质量检测工作严重失控,这种现象目前在大型公路建设项目中是较为普遍存在的。为此,必须在料场管理模式和合同管理方面采取切实可行的措施来确保路面集料质量和稳定供应:
(1)在项目施工图设计阶段,设计单位应加大沿线筑路材料调查深度,同时提交路面集料料场调查试验专项设计成果,为项目业主单位制定整个项目路面集料生产供应规划提供可靠依据。
(2)项目业主单位与沿线地方公路管理部门共同协商,采取路面集料加工与供应共同管理模式,施行料场准入制度。对各个集料加工场的生产设备、生产能力、集料规格质量等进行考核,并签订相关质量协议,确保整个项目路面集料的稳定供应。
(3)加强料场及拌和站堆料场的场地建设,做好隔离、排水、覆盖、硬化措施。避免集料二次污染和串料。对于细集料、矿粉,还要注意做好防潮措施。
5. 结语
原材料质量直接关系到路面施工质量的好坏,必须引起足够的重视。从我国高速公路沥青路面建设实际情况来看,沥青和设备存在的问题较少,原材料的问题主要集中在集料上,表现在级配不满足要求、针片状含量超标、粉尘含量超标、矿粉不满足技术要求等。本文针对以上问题,进行了深入细致的分析和探讨,希望本文对于我国高速公路建设能起到抛砖引玉的作用。
[文章编号]1619-2737(2010)06-20-188
[作者简介]唐志峰(1970.1-),男,职称:工程师;工作单位:广东长大公路工程有限公司三分公司;研究方向:路面施工技术。