摘要：国道主干线同江至三亚高速公路青岛段于2003年10月建成通车。本文详细介绍了作者在实际施工过程中积累的原材料把关、混合料级配设计、施工控制等经验，并重点从级配设计方面进行了阐述。
关键词：沥青面层，质量控制
随着我国交通业的迅猛发展，沥青路面的早期破坏现象越来越突出，究竟采取何种级配类型才能更有效地提高路面的使用性能，受到了公路建设者越来越大的关注。作者在同江至三亚高速公路青岛段的沥青路面施工中，从加强原材料控制和施工控制、特别是从改进传统级配设计入手，就如何提高沥青路面的使用性能进行了有效尝试，达到了预期效果。
1工程概况
同三线青岛段路面面层为沥青混凝土结构，总厚度18cm，分别为8cm厚粗粒式沥青混凝土（AC-25Ⅰ）、6cm厚中粒式沥青混凝土（AC-20Ⅰ）和4cm厚抗滑表层（AK-13A）。胶结料：下面层采用国产沥青，中面层采用进口沥青，抗滑表面采用改性沥青。
2控制原材料的技术标准
根据对同三高速公路青岛段沥青混合料级配优化设计的结果和近年来国内外在沥青路面技术方面的研究成果，省交通科研所作为该工程的技术指导制定了《同三高速公路青岛段沥青路面技术要求》，作为路面施工招标文件技术要求的补充部分，在同三高速公路青岛段的沥青面层施工中予以实施。
2.1对集料的要求
由于粘土颗粒成分会引起沥青混合料的体积膨胀，在水的作用下引起沥青膜与矿料间的剥离现象，因此要求所有的矿料必须清洁、低塑性，并明确要求矿料中小于0.075mm部分的塑性指数要小于4。
要求粗集料必须为破碎集料，具有良好的颗粒形状与表面纹理，与沥青应具有良好的粘结力。根据目前高速公路水损害现象较频繁的情况，应对粗集料采取抗剥落措施，以保证混合料达到水稳定性指标要求。
为提高沥青混合料的抗水损害能力，要求填充料必须采用石灰岩质矿粉，并要求在矿粉生产过程中加入一定数量的生石灰粉，添加量约占沥青混合料总量的(1.3±0.3)%，石灰粉与矿粉的重量比约为28±5:72±5[1]。
3混合料设计及质量控制要求
下表是专门就本项目所优化的混合料级配设计与交通部《规范》要求的级配范围相对照的情况。通过对比可以看出，在省交通科研所优化的中、下面层级配设计中采用了含量更高的粗集料，同时，每种级配类型都减少了0.075mm以下部分的用量，形成了一种典型的“S型”级配，使矿料间更易形成一种嵌挤结构，承载能力和高温稳定性大大提高，并且空隙率有所降低，减少了自由水侵入的可能性。此外，优化设计方案中对每个筛孔通过量的允许偏差都做出了严格限制，以此加强施工中对混合料级配的控制，从而确保混合料的质量。
沥青混合料级配范围对照表
在进行配合比设计及施工检测时，最大理论密度计算要以真空法实测为准，当采用计算法时，集料密度取值应为0.25倍的毛体积密度加上0.75倍的表观密度，以使集料密度的采用更加准确合理。
配合比设计完成后，依据试验段确定的热料仓比例和最佳沥青含量作为生产的标准配合比。同时将满足要求的试验段沥青混合料进行抽提，得到各筛孔通过率的平均值，以此作为生产控制的标准级配曲线。
具有较高粗集料含量的S型级配混合料与一般密级配混合料不同，压实更加困难，必须通过铺筑试验段确定可行的碾压工艺。为了更好地保证施工质量，在压实度控制上需要更加严格要求。压实度采用空隙率控制，要求压实后的中、下层空隙率为4-6%；上面层空隙率为5-7%，极限值为4-8%。
根据本项目《技术补充》文件及《规范》的要求，施工单位在施工中加强了对原材料加工、沥青混合料生产等各环节的质量控制。
在原材料方面，施工单位派出专人负责监督采石场和碎石加工厂的生产质量，杜绝含土多、材质差的石料进场。同时，实验室加大了对各种进场原材料的抽检力度，按粗、细集料1000m3抽检一次、沥青100吨抽检一次、矿粉每车抽检一次、乳化沥青每天抽检一次的频率，对集料进行级配、粘附性、压碎值、针片状含量及砂当量等常规指标的检测，对沥青进行三大指标的检测，同时对每一批次的沥青都进行一次蜡含量的委托检测，对矿粉进行级配、有效氧化钙含量等指标的检测，对乳化沥青进行沥青含量、稳定性、粘度等常规指标检测
在配合比的设计方面，施工单位根据省交通科研所给出的混合料级配范围要求，并根据总的指导思想，首先进行了各结构层混合料的目标配合比设计，确定了下面层目标配合比为：
1-3cm碎石:1-2cm碎石:0.5-1cm碎石:石屑:砂:矿粉=12:26:28:20:13:1，最佳油石比为4.3%；
中面层目标配合比为：
1-2cm碎石:0.5-1cm碎石:石屑:砂:矿粉=30:40:21:8:1，最佳油石比为4.4%；
上面层目标配合比为：1-1.5cm碎石:0.5-1cm碎石:0.3-0.5cm碎石:石屑:砂:矿粉=33:19:12:20:13.5:2.5，最佳油石比为5.2%。
从各结构层的目标配合比可以看出，级配设计中粗集料的用量比较高，分别达到了66%、70%和64%，同时从实际筛分结果来看，混合料中0.075mm筛孔的通过率较低，形成了较明显的S型级配曲线。此外，我们用自生产的石屑作细集料的同时，还采用了部分天然砂，但使用比例都控制在了15%以内，符合省交通科研所对天然砂的使用要求。由于在进行碎石加工过程中除尘效果不很理想，致使集料中0.075mm以下部分含量相对较高，因此在进行混合料级配设计时，上、中、下面层中矿粉的添加比例都很低，仅分别为1%、1%和2.5%。为了确保混合料的抗水损害能力，我们决定使用生石灰粉代替矿粉作填充料，且保证生石灰粉中有效氧化钙的含量不低于60%，同时用于生产生石灰粉的石灰等级不低于三级。
目标配合比设计完成后，我们对各结构层混合料的抗水损害能力、高温稳定性和低温抗裂性进行了检验，结果完全符合要求，尤其是抗车辙能力比一般的密级配混合料有大幅度提高，上、中、下面层的动稳定度值分别超过了4000次/mm、3000次/mm、5000次/mm，远远高于《规范》及本项目技术补充规定的要求。
在进行生产配比设计确定热料仓比例时，以连续生产的沥青混合料抽提后确定的级配结果为准。为达到最理想的效果，每一结构层的生产配合比设计都进行了多次精心调整，最后确定了下面层生产配比为：
4#仓：3#仓：2#仓：1#仓：矿粉：沥青=38：25：16：20：1：4.3；中面层生产配比为：4#仓：3#仓：2#仓：1#仓：矿粉：沥青=25：31：17：23：1.5：4.4；上面层生产配比为：4#仓：3#仓：2#仓：1#仓：矿粉：沥青=23：32：10：31：4：5.2。从中可以看出，经过拌和机除尘后，矿粉的添加比例有所提高，尤其上面层矿粉添加比例从2.5%提高到了4%，但为了保证混合料质量，我们没有考虑使用回收矿粉，仍然采用生石灰粉代替矿粉使用，这样虽然增加了成本，但却提高了混合料的抗水损害能力，确保了工程质量。
生产配合比设计的验证：我们按确定的热料仓比例和最佳沥青含量分别进行了试拌、试铺工作，并分三次对各结构层沥青混合料取样进行抽提和马歇尔试验。最后确定了各结构层试验段的三次抽提筛分结果平均值，并以此作为生产控制的标准级配曲线。
在进行马歇尔试验及现场施工时，中、下面层沥青混合料的拌和、击实温度是根据粘温关系图确定的，其中下面层的拌和温度为145℃、击实温度为135℃；中面层的拌和温度为156℃、击实温度为145℃；上面层由于使用改性沥青，其拌和、击实温度是由供应商根据沥青技术性质确定的，拌和、击实温度分别为175℃和165℃。应该注意的是，击实成型的温度应是施工碾压的最低温度。
4结语
通过优化级配设计及加强原材料和施工控制，各项技术指标得到了很好地控制。最后经测算，下面层空隙率平均值为4.8%，压实度代表值为99.1%；中面层空隙率为5.3%，压实度代表值为98.4%；上面层空隙率平均值为6.1%，压实度代表值为98.8%。各结构层空隙率和压实度得到了有效控制，尤其动稳定度指标大幅度提高，确保了路面具有较强的抗车辙能力。
