浅谈欧洲标准下道路用集料的技术指标选择及料场选择优化

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摘要：集料质量关系到整个公路工程的质量，也是影响路面结构层使用寿命的主要因素之一。非洲地区尤其法语区国家公路项目通常采用欧洲或者法国规范进行设计和施工，因此了解欧洲标准下道路用集料的选择方法和指标对于项目的质量保障尤其重要。本文结合在喀麦隆实施的某高速公路项目，介绍了欧洲标准下对于沥青混凝土、沥青碎石、水稳碎石、级配碎石、水泥混凝土等路面结构层集料的选择方法和指标，以及在当地石料场生产的集料无法满足规范要求情况下的优化。

在“一带一路”倡议的鼓励和推动下，中国建筑企业持续加强在国际市场中的交流与合作，海外项目市场份额不断增多，中交一公局集团作为较早“走出去”的央企，在海外承建了多个公路项目，覆盖非洲英语区、法语区等国家。

公路工程中路面结构层主要包括沥青混凝土、沥青碎石、水稳碎石、级配碎石、水泥混凝土等类型，集料质量关系到整个公路工程的质量，也是影响路面结构层使用寿命的主要因素之一。非洲地区尤其法语区国家公路项目通常采用欧洲或者法国规范进行设计和施工，因此了解欧洲标准下路面结构层集料的选择方法和指标对于项目的质量保障尤其重要。结合在喀麦隆实施的某高速公路项目，介绍了欧洲标准下对于沥青混凝土、沥青碎石、水稳碎石、级配碎石、水泥混凝土等路面结构层集料的选择方法和指标，以及在当地石料场生产的集料无法满足规范要求情况下的优化。

1 现行欧盟与法国规范

关于路面集料指标的规范主要分为欧洲规范和法国规范两大类，其中，欧洲规范主要包括NF E N 13043《在修建路面、机场和其他交通领域用于沥青混合料和表处的集料》、NF EN13242+A1《在土木工程和修建路面中用于水硬性粘结材料处理碎石和未处理碎石的集料》、NF EN 12620+A1《用于水泥混凝土的集料（包括水泥混凝土路面）》，这些规范包括英语、法语、德语等版本，用于整个欧盟地区。

这3本规范均发布于2003年8月，其中第1本规范NF EN 13043仍在使用；第2本规范NF EN 13242和第3本规范NFEN 12620分别于2008年3月和6月进行了修订，均增补了回收利用集料的特殊规格要求。

对应于以上欧洲规范，法国规范为NF P 18-545《集料：定义、一致性和体系化的基本概念》，该规范发布于2011年9月。该规范集中了基于欧洲规范的全部集料特性要求，在内容的明确性和完整性等方面更能满足现行技术和工程的要求。具体包括：

（1）介绍并定义了产品技术文件（FTP Fiche technique produits）的概念，生产集料必须提供并每6个月进行更新该文件。

（2）明确了集料的合格和验收要求。

（3）在集料使用中增加了可补偿的规则，在抗破碎性（洛杉矶指数 LALos Angeles）和有水状态下的抗磨耗性（微狄发尔指数 MDE Micro-Deval）之间可进行不多于5个点的相互补偿。

在非洲法语区国家工程中，例如，喀麦隆某高速公路项目涉及到关于集料指标的要求，一般均采用法国规范NF P18-545。

法国规范对于各种类型的路面结构类型，如高模量沥青混凝土BBME、半开级配沥青混凝土BBSG、沥青碎石GB、高模量沥青混合料EME、未处理碎石GNT等，均分别有单独的规范条文进行定义和说明。对于喀麦隆某高速项目来说用到的规范主要包括NF P 98-141高模量沥青混凝土、NF P 98-140高模量沥青混合料等，这些规范包括其余各种类型的沥青混合料规范均于2008年5月9日废除。现行规范为欧洲规范NF EN 13108-1《沥青混合料 材料的规格》，该规范于2007年2月发布，包括了用于道路、机场以及其他交通领域的所有沥青混合料的相关要求。交通量等级根据法国规范NF P 98-082《路面-土方-道路路面的尺寸确定》定义。

2 NF P18-545规范中集料的等级指标

在集料规范NF P 18-545中，定义的主要等级指标包括：碎石的内在特性、碎石的生产特性、砂的生产特性、碎石和冲积砂的棱角度等。内在特性主要包括洛杉矶指数（LA）、微狄发尔指数（MDE）和加速磨光值；生产特性包括级配、洁净度、扁平指数等。

规范中对用于不同结构层的集料，定义了不同等级的指标，其中结构层分为3种类型，分别为：基层、连接层、底基层；行车层；水泥混凝土路面层。在项目实际生产集料的过程中，最重要的指标为集料的内在特性，尤其是洛杉矶指数和微狄发尔指数，这2个磨耗值指标直接影响路面结构层的质量，也是监理对于承包商进行监督和控制的首要指标。下文摘录汇总NF P 18-545规范中关于集料内在特性的具体等级指标要求，具体见表1、表2。

表1 各结构层集料内在特性规格表

表2 水泥混凝土路面集料内在特性规格表

通过对比表1、表2中内在特性补偿和不补偿两种情况可以发现，在补偿的情况下，洛杉矶指数LA和微狄发尔指数MDE的要求均放宽了5个点，但是两者之和LA+MDE与不补偿的情况下是相同的。这表明补偿并没有降低对于总体内在特性的要求，仅在于某一个指标高于规范要求时，将高于规范的部分对另外一个指标进行降低以完成补偿。这种规定对于料场生产的集料某一指标比较优异，而另外一个指标不满足要求的情况，可以更加灵活地进行调节，以满足集料磨耗值的要求。

对于集料的生产特性、棱角度等指标，在NF P 18-545规范中，也分别定义了不同路面结构层对应的各等级指标要求，碎石的生产特性分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5个等级，砂的生产特性分为a、b、c、d4个等级，碎石和冲积砂的棱角度指标分为Ang1、Ang2、Ang3、A n g4 4个等级，具体的等级指标详见规范NF P 18-545，在此不一一赘述。

3 各路面结构层相应的集料使

用等级根据现行的欧洲规范和法国规范，对用于底基层、基层、连接层以及行
车层（磨耗层、上面层）和水泥混凝土路面等不同层次的B BME、EME、BBSG、GNT、水泥混凝土等混合料，对应于不同的交通量等级，分别规定了各种混合料的集料规格等级。

现摘录汇总部分混合料集料的相应规格等级规定如下：

3.1 用于底基层、基层和连接层的集料

3.1.1 未处理碎石GNT

未处理碎石GNT使用规格见表3。

3.1.2 沥青混合料

沥青混合料使用规格见表4。

表 3 未处理碎石GNT使用规格表

 表4 沥青混合料使用规格表（内在、生产特性）

沥青混合料棱角度使用规格见表5。

表5 沥青混合料棱角度使用规格表

3.2 用于行车层（磨耗层，上面层）的集料

3.2.1 沥青混凝土

沥青混凝土行车层使用规格见表6。

表6 沥青混凝土行车层使用规格表

3.3 用于水泥混凝土路面的集料

3.3.1 水泥混凝土

水泥混凝土使用规格见表7。

表7 水泥混凝土使用规格表

3.4 交通量等级

交通量等级是根据大车道日平均重载交通量（trafic poids lourds journalierm o y e n P L-M JA）来定义的，重载包括所有有效荷载大于等于5 t的车辆（见表8）。

表8 交通量等级表

4喀麦隆某项目的集料选择

根据喀麦隆某高速项目路面设计报告中的交通量统计分析数据，该高速公路大车道日平均重载交通量为515，交通量等级属于T1。结构层设计方案行车层采用高模量沥青混凝土BBME，查询上述表格可知对应的碎石集料内在特性等级为B级，碎石集料生产特性为Ⅲ级；基层采用高模量沥青混合料EME，对应的碎石集料内在特性等级为C级，碎石集料生产特性为Ⅲ级；底基层采用未处理碎石GNT，对应的碎石集料内在特性等级为C级，碎石集料生产特性为Ⅲ级。

根据项目附近料场生产集料的试验结果，集料的微狄发尔指数、加速磨光值等内在特性及生产特性等指标较好，仅洛杉矶磨耗指标较差，结果介于23〜35之间。无法满足B级内在特性的指标：LA<20，MDE<15，PSV56，仅部分优质石料满足C级内在特性指标：LA<25，MDE<20，PSV50。无法生产合格的BBME行车层集料，生产EME基层和GNT底基层也存在不符合规范要求的风险。

5 路面集料资源的供应优化

根据法国道路、街道和流动基础设施研究所（Institut des Routes, desRues et des Infrastructures pour la MobilitéiDRRiM）发布的集料选择指南，具体到每一个项目，应根据当地可用的最好材料来进行经济性研究，业主可以根据以下条件选择降低集料规格：

（1）减少当地石料资源压力；

（2）保证石料资源的持续供应；

（3）减少运输费用；

（4）保护环境和有利于当地经
济。

经多方料场调查发现，距离项目拌合站超过100km处存在满足BBME行车层集料要求最近的料场，即使使用该料场生产行车层集料15万m3，也将会产生巨额的运输费用，约为150000×（100-50）×215÷500=322.5万美元，另外需要多设一处轧石场，将会增加
大量的成本。

综合考虑项目成本和质量的平衡，最终业主选择降低BBME行车层集料和EME基层料的规格要求，同时通过路面结构设计过程中将未处理碎石层定义为垫层的办法，保证该高速项目附近的料场集料指标满足要求。

降低规格后的集料指标分别为：

（1）B B M E沥青混凝土面层材料。材料需符合法标NF P 18-545补偿规范：

① 内在特性B级碎石：LA≤25；MDE≤20；PSV50；
② 碎石生产特性3级；
③ 砂生产特性a级；
④ 砂和碎石棱角度：Ang1。

（2）E M E沥青混合基层和底基层。

材料需符合法标NF P 18-545的补偿规定：

① 内在特性C级碎石：LA<30；MDE<25；
② 碎石生产等级3级；
③ 砂生产等级a级；
④ 砂和碎石的棱角度：Ang2。

（3）GNT垫层碎石成型层。

成型层材料为GNT碎石，来源是轧石。

需符合法标NF P 11-300规范要求，具体如下：
① 碎石内在特点E级LA<45 MDE<45；
② 碎石生产特性等级3级；
③ 砂生产等级为B级；
④ 碎石和砂的棱角度为Ang2。

综合考虑降低集料规格以后，对需要符合内在特性B级的BBME行车层进行补偿，补偿后的集料内在特性可以满足B级要求。其余集料也均满足要求。

此外，据考察了解本集团公司另一西非国家某道路项目对于路面结构层集料的洛杉矶系数均采用固定值27，也是考虑了该国料场磨耗值指标的实际值不能满足规范的要求，采取降低集料规格的结果。

6 结束语

（1）对于设计施工总承包项目，在设计阶段需要结合项目周边料场勘察获取的集料技术指标情况，选择确定相应的结构类型，及材料设计指标。

（2）基于欧盟及法国规范进行路面结构设计，集料的选择应该根据道路的交通量等级、各结构层选用的结构层混合料类别，按照相关规范确定集料的内在特性（洛杉矶、狄瓦尔磨耗值）、生产特性（级配、洁净度、扁平指数）、棱角度等指标的等级，其中集料的内在特性是最关键的指标。

（3）根据最新的集料规范，内在特性包含的洛杉矶和微狄发尔磨耗值如果仅其中一个指标不满足规范要求，可利用另一指标进行5个点以内的补偿。

（4）对于项目所在区域料源无法满足技术指标要求的情况，出于技术经济性考虑，业主无法承担远运成本时，在业主经过技术评估同意降低技术指标的前提下，可按业主批复的集料固有特性技术指标控制集料的质量。(本文来自中交一公局集团有限公司海外事业部 杜思勇 李彬 )