从沥青混合料的设计和改性沥青的实验结果看如何完善公路工程建设标准

随着我国公路建设特别是高速公路建设事业的迅猛发展，在设计理念、施工管理和技术要求等方面都有了显著的改进和提高。但是也应该看到，由于国家、行业、地方这三级标准的不完善，始终影响着公路建设的顺利发展。

下面，汇总辽宁省某高速公路四个合同段的中面层沥青混合料目标配合比设计和改性沥青的试验结果，对沥青混合料目标配合比设计和改性沥青的标准化检验进行总结，并就如何完善国家、行业、地方三级公路工程建设标准进行探讨。

中面层沥青混合料目标配合比设计试验结果对比分析(见表1)

稳定度和残留稳定度指标

   各家施工单位和外委设计的试验结果与监理工程师实验室验证的结果都是符合标准要求的。关于这两个指标，比较容易达到技术要求，行业标准技术要求可以作为标准化检验。

流值指标

    标准要求在2—5mm的范围内。但流值在小于3mm或大于4mm时说明，小于3ram，说明沥青混合料中的空隙率偏小(混合料中矿料间隙率偏小)，和／或沥青结合料偏少(沥青和／或填料偏少、细集料偏少)；反之，大于4mm，说明沥青混合料中的空隙率偏大(混合料中矿料间隙率偏大)，和／或沥青结合料偏多(沥青和／或填料偏多、细集料偏多)。关于流值指标，在设计不同规格和不同层次的沥青混合料时．就其参照标准而言应增加地方标准，使标准化检验更加符合当地实际情况。有了地方标准．便可结合当地的天气、地理、环境等自然因素，结合施工条件等实际情况加以选择限制，将流值规定为2 5—4mm或3—4mm或3—4 .5mm等．指导性更强，从而解决行业标准规定的流值指标2—5ram范围过大的问题。

空隙率指标

    标准要求在3％一6％的范围内，中值是4 5％。中值对于多碎石或开(断)级配沥青混合料，意义非常重要对于沥青混合料目标配合比中最佳沥青用量的设计，同样起着重要的限制和选择作用。空隙率指标对国内公路建设有着不可缺少的指导意义。在标准要求范围内，空隙率小于4％，说明沥青混合料中的结构偏于密实，粗骨料偏少，高温稳定性下降，容易产生车辙、拥包变形等。空隙率大于5％，说明沥青混合料中的结构偏于松散，粗骨料偏多，容易产生水损害、冻害，低温稳定性和水稳定性下降，容易产生坑槽、裂缝、松散和断裂。对于具体施工来说，空隙率偏大或偏小，也不利于压实，偏大容易出现空隙、麻面、离析等．偏小容易出现油包、推移、车辙痕迹等。这个指标同样应该制定地方标准加以选择限制。

沥青饱和度指标

    与空隙率指标正好相反，若空隙率偏大，则饱和度就偏小。这个指标是沥青混合料中的沥青颗粒与冷料(集料与填料)颗粒之间比表面积的比率，是冷料颗粒表面对于沥青颗粒的粘附能力以及冷料空隙中沥青的填充能力的综合体现。关于这个指标，对于不同规格和不同层次的沥青混合料，行业标准对于上述内容没有明确说明，执行行业标准较为困难，而标准化检验本身要随着空隙率指标的规定而做出相应的规定。因此，需要根据各地区原材料的具体情况来制定地方标准。

毛体积相对密度指标

    各个施工单位和外委设计的试验结果和监理工程师实验室验证的结果均存在差异。实验室密度指标直接影响压实度结果。其密度偏小，压实度结果就会偏大．就沥青混合料而言，其施工压实度会出现甚至超过100％，这主要是由于实验室的试验过于考虑施工实际造成的；其密度偏大，压实度结果就会偏小，那就会出现不合格，这主要是由于实验室的试验方法等原因造成的。关于这个指标，行业标准虽有明确的规定，但是近年来国内各条高速公路建设的具体情况各不相同，压实度要求也不一样。大多都人为地提高了1—2个百分点，马氏试验击实次数也人为增加，这将影响沥青混合料的力学性质．导致其标准要求的试验规律发生一定的改变。因此，需要有地方标准加以限制。

动稳定度车辙指标

    从空隙率指标和目标配合比设计曲线以及改性沥青试验结果(见表2)可以看出，由于空隙率的偏小．目标配合比设计曲线上粗骨料偏少、改性沥青的软化点偏低，从而导致了动稳定度车辙指标的偏低。关于这个指标，行业标准虽有明确的规定，但由于国内各条高速公路建设的具体情况不同，动稳定度车辙指标要求相差较大。不少单位片面追求高温稳定性，却忽视了低温抗冻指标，使得沥青混合料综合稳定性得不到保证。因此．对于沥青混合料的高温和低温稳定性，应该制定地方标准加以明确限制。

冻融劈裂残留强度指标

各个施工单位和外委设计的试验结果和监理工程师实验室验证的结果均不接近。由表1中看出，监理工程师验证的结果应该是比较符合实际的。由于空隙率的偏小、目标配合比设计曲线上细集料的相对偏多和油石比的偏低、改性沥青的5℃延度偏小等原因．导致了冻融劈地区裂残留强度指标的偏低。在我国的北方    这该指标甚为重要。为提高沥青混合料的整体稳定性，北方的各个地区都应该制定各自的地方标准。

表1  目标配合比设计实验结果

项目	标准	一合同段	二合同段	三合同段	四合同段
稳定度kN	>7.5	(11.7)	13.5	14.36	11.9(11.2)
		12.1	14 08	9.2	12.68
流值0 1mm	20-50	(35.1)	32.5	45.4	33(36.2)
		33.8	35	34.2	37.9
空隙率％	3-6	(3.5)	3.4	3.4	3.4(3.6)
		3.1	3.6	3.7	3.6
饱和度％	70--85	(75)	75.8	76.2	75.7(74 6)
		77.5	74.9	74.1	74.6
残留稳定度	≮80％	(94.9)	88	93.7	91.6(90.7)
		87.4	87.5	94	89.43
毛体积相对密度		(2.448)	2.458	2.459	2.464(2.443)
		2.45	2.451	2.431	2.441
冻融劈裂残留强度	≮80％	(90.8)	86.9		91.4(90.2)
		83.7	85.6	89	84.3
动稳定度车辙	＞2000次／mm	(3589)	3029	2628	2406(2330)
		2981	2542	2024	2060
弯曲破坏应变 -10℃ 50mm／rain	≮3000με	(3346)	3065		(3225)

注：①()内为外委试验结果。()外为施工单位试验结果；

②每个检测项目中上一行为施工单位(和外委)设计的试验结果，下一行为监理工程师验证结果

③上述结果不是同一台检测仪器设备得出，但是经过同一计量标准检定；

④试验环境基本相同；

⑤“标准”为部颁标准和项目设计，合同文件。

弯曲破坏应变指标

试验结果基本符合实际。5℃延度偏小，由不能达到细度要求的颗粒含量而影响弹性恢复能力充分发挥等原因导致的改性沥青本身力学性能的不足，应该是弯曲破坏应变指标偏低的重要原因。为保证沥青混合料的整体稳定性，这个指标同样需要结合北方地区的特点，制定地方标准，以进行约束或限制。

 

中面层沥青混合料用改性沥青试验结果对比分析(见表2)

改性沥青针入度、针入度指数PI、相关系数R等指标

表2 （4% SBS） 改性沥青试验结果

项目		单位	标准	一合同段	二合同段	三合同段	四合同段
针入度 100g  5s	30℃	0.1mm		(96.6)		100	95(96.5)
				$112	96	89	89
	25℃		≥60	(65. 4)	62	65	63(61.7)
				75	62	62	61
	15℃			(22 .1)		25	22(21.9)
				31	25	24	21
相关系数R			≥0.997	(0. 997)		1. 000	0.998(0.999)
				1.000	1.000	0. 998	0.997
针入度指数Pl				(-0.53)	0.04	-0.05	-0.45(-0.51)
			≥-0.6	0.46	0.17	0.27	-0.39
延度 (5cm／min，5℃)				(36.2)	40	43	45(46.3)
			≥35	68	40	40	39
软化点		℃	≥60	(62)	60.5	65 5	62.5(62.5)
(环球法)				73.5	61	6.8	61
弹性恢复(25℃)		％		(89)	86	85.7	(91.4)
			≥75	91.2	84	82.3	81.7
闪点(COC)		℃	≥230	(＞230)	＞230	311.8	(＞300)
运动粘度(1 35℃)		Pa·s	≤3	(1.19)			(1.26)
溶解度(三氯乙烯)		％	≥99	(99.92)			(99. 93)
密度		g/cm3			1. 016	1.006
离析,软化点差		℃	≤2.5	(2.2)
旋转薄膜热试验RTFOT	质最 损失	％	≤1.0	(-0.2)	-0.5	-0.1	(-0.7)
					-0.45	-0.1	-0.4
	针入 度Et	％	≥55	(69.9)	75.5	78.5	(62.3)
					74	76.3	65.5
	延度 (5℃)		≥20	(23)	21	35	(22.4)
					20.5	33.5	21.8

注：(同表1)

这几个指标中的针入度指数PI指标，在加入4％SBS时为大于等于-0.6，加入5％SBS时为大于等于-0.2。上限没有限制，当然是越大越好。关于这几个指标，比较容易达到技术要求，行业标准技术要求可以作为标准化检验。针入度指标是划分沥青等级的重要指标，但是对于施工现场拌和沥青混合料和改性所用沥青的技术要求指标的满足以及施工现场的检验控制，是否有范围偏大的问题，值得探讨．能否制定地方标准加以选择限制。

改性沥青5℃延度指标

    施工单位的结果更能说明问题。5℃沥青延度表示改性沥青在低温状态下的变形能力，可以间接了解SBS在低温状态下对于基质沥青的力学增强作用。这个指标，行业标准技术要求可以作为标准化检验。

改性沥青软化点指标

    各个施工单位的试验结果都很勉强。关于这个指标．行业标准虽有明确规定，但是近几年来国内各条高速公路建设的具体情况各不相同．这个指标的要求也不一致。大多都人为地提高软化点指标，片面追求高温稳定性．不利于沥青混合料整体稳定性的保证。因此，应该制定地方标准进行约束或限制。

改性沥青弹性恢复指标

    各个施工单位的试验结果均比较正常。弹性恢复指标与运动粘度、软化点、5℃延度等指标是相辅相承的关系。由于SBS是热塑性橡胶制品，既有弹性的一面又有塑性的一面，因此383对于基质沥青的改性作用其实主要就是增强基质沥青的力学性能抗温度影响的能力。关于这个指标，行业标准技术要求可以作为标准化检验。

改性沥青旋转薄膜加热试验(RTFOT)指标

包括质量损失指标，针入度比指标和5℃延度指标。旋转薄膜加热后试验的这三个指标．比较容易达到技术要求，行业标准技术要求可以作为标准化检验。

改性沥青运动粘度指标

    粘度指标说明了改性沥青的粘度与线来确定施工温度。关于这个指标，行业标准技术要求可以作为标准化检验。改性沥青离析，软化点差指标

    离析、软化点差指标，能够了解改性沥青中改性剂(SBS)与基质沥青的配伍能力，确定改性沥青存放的时间和方式等。关于这个指标，行业标准技术要求可以作为标准化检验。

    这两个指标要进行设计和施工定性试验，但不太适合施工现场检测，因此有些施工单位认为不重要而不想检测．再加上监理单位和建设单位又管理不到位，因此有必要制定地方标准进行约束或限制。

改性沥青闪点指标

    闪点指标试验，能够了解改性沥青明火点燃的温度．控制改性沥青的生产温度和改性沥青混合料的拌和温度．以确保生产、施工安全及质量。关于这个指标，行业标准技术要求可以作为标准化检验。

    综上所述，从四个合同段的沥青混合料设计和改性沥青的试验结果．可以看出，有些指标可以用行业标准技术要求作为标准化检验，但也有一些指标除了执行行业标准外，还应制定符合当地实际情况的地方标准来明确规定或限制。

    我国地大物博，地区情况复杂．只有国家标准和交通部行业标准，难以更好地指导和规范全国每个地区的公路设计、施工和管理。情况复杂地区需要制定符合当地情况的地方标准，以利于各地的公路建设。国家标准、行业标准具有普遍的指导意义，而地方标准则是对国家标准和行业标准具体的补充和完善。只要各地的交通行政主管部门、交通工程质量监督部门、设计部门、科研院校、施工单位等，都认真执行国家、行业和地方三级标准，就会更为科学地、合理地切实强化本地区的公路设计、施工和管理工作，也才能真正地提高我国公路建设的整体水平。（辽宁省沈阳市公路规划设计院高级工程师 孟力）