王海龍，趙 偉，趙 峰，曲笑佳

（煙臺(tái)市牟平區(qū)地方公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心，山東 煙臺(tái) 264000）

從二十世紀(jì)八九十年代開始，隨著交通量和汽車軸載不斷增長(zhǎng)，我國(guó)交通行業(yè)建設(shè)也相應(yīng)進(jìn)入高速發(fā)展期，群眾對(duì)瀝青路面質(zhì)量的要求越來越高，不僅要求路面平整，還要求行車的噪音低、不顛簸，同時(shí)公路還需具備運(yùn)行周期長(zhǎng)、低溫抗脆裂、高溫抗軟化等性能，這就需要在瀝青路面的全過程建設(shè)中嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量把控，從而對(duì)瀝青路面的路用性能進(jìn)行全面提升。

瀝青混合料中所占比例最大的是集料，集料中篩選礫石、破碎礫石、礦渣及碎石等的顆粒粒徑大于2.36 mm 即歸屬于粗集料[1]，其主要是互相嵌鎖構(gòu)成混合料的基本骨架，用于保持瀝青混合料整體框架的穩(wěn)定性。人工砂、天然砂和石屑等的粒徑小于2.36 mm 即歸屬于細(xì)集料，其比表面積比粗集料大，吸附瀝青量更多，填充在粗集料所形成的骨架空隙中，起到膠結(jié)周圍集料及傳遞荷載的作用。集料的規(guī)格形態(tài)會(huì)對(duì)瀝青路面的宏觀構(gòu)造深度及抗滑性能造成一定影響，同時(shí)集料質(zhì)量和性能影響混合料的整體穩(wěn)定性、抗剪強(qiáng)度，影響混合料的路用性能和路面施工質(zhì)量。

1 集料變異性的影響因素

1.1 集料質(zhì)量變異性的影響因素

影響集料質(zhì)量的因素主要包括集料物理性能和嚴(yán)格完整的生產(chǎn)工藝，通常使用壓碎值、磨光值和磨耗值等指標(biāo)來反映集料的物理性能。一般來說用壓碎值來衡量礦料的力學(xué)特性，壓碎值越大，集料性能越好，路面的抗滑性能越好，但是集料的壓碎值過大，在車輛反復(fù)碾軋下瀝青路面容易出現(xiàn)車轍、坑槽甚至松散等病害，特別是重載車輛的反復(fù)作用會(huì)破壞瀝青路面的結(jié)構(gòu)和面層，從而影響路面的抗滑性能。

磨光值指的是在車輛長(zhǎng)期反復(fù)荷載作用下，包裹瀝青路表面的集料外的瀝青模逐漸變薄、脫落，集料顆粒外露部分抵抗被磨平的能力，磨光值越大，集料路用性能越好。磨光實(shí)際上是集料暴露出的微觀凹凸紋路被“磨圓”的過程，反映集料抗滑性能的衰變。

磨耗值指在車輛反復(fù)荷載的作用下集料的磨耗損失，用于評(píng)價(jià)集料力學(xué)性能的表征指標(biāo)。一般來說磨耗值越小，集料損失越少，集料性能越好，路面的抗滑性能越好，集料的磨耗性能反映瀝青路面的抗車轍能力和路面的耐久性能。

1.2 集料級(jí)配變異性的影響因素

集料級(jí)配影響瀝青混合料的穩(wěn)定性，影響路面的耐久性和動(dòng)穩(wěn)定度等路用性能，級(jí)配合理會(huì)減少瀝青路面投入運(yùn)營(yíng)早期出現(xiàn)的坑槽、車轍等破壞及使用壽命縮短等問題的發(fā)生。控制集料級(jí)配變異性的發(fā)生是路面施工質(zhì)量控制的重要內(nèi)容。

集料級(jí)配變異性的影響因素有：（1）集料破碎機(jī)的振動(dòng)篩孔設(shè)置。集料加工所用的破碎機(jī)，若其振動(dòng)篩孔設(shè)置不適宜，容易導(dǎo)致集料的通過率發(fā)生變異的風(fēng)險(xiǎn)增加。（2）破碎機(jī)產(chǎn)量的負(fù)荷性，破碎機(jī)荷載超量時(shí)，不能很好地控制加工產(chǎn)出集料的大小和形狀，使得篩分不充分，造成級(jí)配變異性較大。（3）原材料的變化。原材料的更換會(huì)顯著影響集料級(jí)配的變異性。（4）取料的方式。料堆上碎石粒徑分布不均勻，鏟運(yùn)機(jī)鏟料不均勻，增加集料級(jí)配的變異性。（5）破碎機(jī)篩網(wǎng)的使用材料。經(jīng)過長(zhǎng)期使用后可能會(huì)破碎機(jī)篩網(wǎng)，使得其篩孔增大甚至出現(xiàn)破損，直接影響了集料級(jí)配的變異性。

為控制集料級(jí)配的變異性，采取以下措施：（1）根據(jù)規(guī)范要求統(tǒng)一瀝青路面所需的各檔集料篩面篩孔的標(biāo)準(zhǔn)，以增加集料成品的級(jí)配穩(wěn)定性。此外，需對(duì)破碎機(jī)的振動(dòng)篩皮帶出口處的成品集料進(jìn)行定期的檢查和分析，如果成品集料的級(jí)配產(chǎn)生異常，應(yīng)盡快找出產(chǎn)生原因，同時(shí)進(jìn)行反饋與調(diào)整。在取樣檢測(cè)時(shí)盡量選取輸送帶上的樣品。（2）為保證集料的生產(chǎn)加工流程順暢實(shí)施，需提高喂料機(jī)的喂料穩(wěn)定性。若喂料機(jī)喂料不穩(wěn)定，會(huì)對(duì)振動(dòng)篩給料的流量造成影響，從而增加各檔集料加工成品級(jí)配的變異性。

2 集料對(duì)瀝青路面施工質(zhì)量的影響及控制措施

2.1 生產(chǎn)加工集料的設(shè)備及其工藝

集料生產(chǎn)加工過程中所產(chǎn)生的顆粒形態(tài)、棱角及表面紋理會(huì)影響瀝青混合料的穩(wěn)定性。加工過程中集料顆粒變異性大，會(huì)造成瀝青混合料中礦料的級(jí)配產(chǎn)生波動(dòng)，從而對(duì)瀝青路面施工的質(zhì)量造成影響。為保證混合料的路用性能，應(yīng)選擇近似立方體形態(tài)的集料且棱角堅(jiān)硬、表面紋理較為粗糙，同時(shí)顆粒粒徑符合要求，采取以下措施。

（1）集料破碎場(chǎng)地的選擇：①面積。選擇面積較大的場(chǎng)地，場(chǎng)地內(nèi)的路面平整，排水通暢無積水，交通便利。②標(biāo)識(shí)。按次序?qū)Σ煌?guī)格集料進(jìn)行標(biāo)識(shí)，加工好的集料按規(guī)格使用隔離墻或隔離板進(jìn)行分隔以防混合相互摻雜。③遮蓋。為減少集料加工時(shí)所產(chǎn)生的污染物及雨雪等外界環(huán)境的干擾，需對(duì)集料進(jìn)行搭棚或遮蓋，以保證集料的特性。

（2）集料破碎設(shè)備的選擇，首先需選擇機(jī)械性能較好，且機(jī)型需符合要求的破碎設(shè)備，盡可能選擇雙破碎腔的破碎機(jī)。其次，破碎機(jī)振動(dòng)篩網(wǎng)的設(shè)置應(yīng)適宜，其篩孔須為方孔。篩網(wǎng)應(yīng)選擇材料強(qiáng)度高，不易被破壞的篩網(wǎng)。此外，加工集料設(shè)備必須安裝除塵的相應(yīng)裝置，并且在出口處安裝沖洗裝置，以保證集料的潔凈程度。

2.2 集料的存放、離析

2.2.1 集料的儲(chǔ)存

儲(chǔ)存及鏟運(yùn)集料的方法會(huì)使得集料發(fā)生一定程度的離析，集料質(zhì)量的穩(wěn)定性是保證混合料性能的重要環(huán)節(jié)，如果集料的儲(chǔ)存方法正確將有助于保證集料的質(zhì)量。

集料儲(chǔ)存條件：（1）修建棚屋。雨水會(huì)影響集料的含水量，特別是對(duì)水量較為敏感的細(xì)集料，含水量過大會(huì)使得其黏度增加，放料時(shí)多時(shí)少不順暢，導(dǎo)致細(xì)集料比例失衡。同時(shí)含水量還會(huì)增加集料干燥所需的成本，并且會(huì)降低生產(chǎn)效率，造成經(jīng)濟(jì)損失。特別是細(xì)集料，對(duì)于含水量的變化非常敏感，因此需在拌合樓附近搭建棚屋，集料盡可能放在棚屋內(nèi)，特別是細(xì)集料必須儲(chǔ)存在棚屋內(nèi)。（2）修建平臺(tái)并保持其穩(wěn)定、干燥與潔凈。穩(wěn)定堅(jiān)實(shí)的工作平臺(tái)方便集料的鏟運(yùn)和堆放，集料儲(chǔ)存在潔凈干燥平臺(tái)能夠保證熱拌瀝青混合料的質(zhì)量，防止外界泥土、雜草等不良材料污染集料。（3）分隔存放。為防止不同規(guī)格的集料相互摻雜，影響瀝青混合料級(jí)配的穩(wěn)定性，用隔墻進(jìn)行分隔儲(chǔ)存。

2.2.2 集料的離析

集料在鏟運(yùn)和堆放過程中主要的問題是發(fā)生離析，離析會(huì)導(dǎo)致瀝青混合料分布不均勻，從而難以保證粗集料過多的位置的壓實(shí)度，產(chǎn)生的孔隙率比較大會(huì)造成路面發(fā)生滲水；而細(xì)集料過多的部位，混合料的高溫穩(wěn)定性變差，車輛反復(fù)碾壓時(shí)易產(chǎn)生坑槽、車轍。因此需控制集料的離析現(xiàn)象，采取措施如下。

（1）料堆的堆放。為保證集料的均勻度，向拌合樓供料的料堆應(yīng)盡量水平或略有坡度，從卡車卸載集料時(shí)，按規(guī)格進(jìn)行分類堆放，保證同一個(gè)料場(chǎng)內(nèi)集料的規(guī)格相同。卸載時(shí)應(yīng)盡量避免從料堆頂部或一側(cè)進(jìn)行卸料，每輛車的集料應(yīng)單獨(dú)堆放。

（2）鏟料的方式。鏟料方式合理，可以有效地減少甚至避免集料發(fā)生離析。一般情況下，集料的粒徑越大，越容易沿料堆滾落到底部或分布在表面，因此在取料時(shí)，應(yīng)使鏟車保持與料堆滾動(dòng)方向垂直進(jìn)行鏟運(yùn)，該法可以有效降低離析和級(jí)配變異性。

2.2.3 集料的密度

瀝青混合料試塊的最大理論相對(duì)密度和毛體積的相對(duì)密度對(duì)瀝青混合料的孔隙率起決定性作用，同時(shí)兩者也對(duì)礦料的飽和度和間隙率產(chǎn)生一定的影響，因此集料的密度會(huì)對(duì)瀝青混合料的體積參數(shù)和水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性及抗疲勞等路用性能產(chǎn)生一定影響。

面層細(xì)集料應(yīng)選擇石灰?guī)r軋制而成的石屑、機(jī)制砂，禁止使用石屑和天然砂，而粗集料選用粒徑大于2.36 mm 的礦料?；旌霞系馁|(zhì)量取決于集料的資源特性（碎石強(qiáng)度、耐久性及表面特性等）和記錄的加工特性（顆粒形狀、尺寸和組成等）。JTG F40—2004根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[2]列出對(duì)瀝青混合料中粗集料和細(xì)集料的技術(shù)要求，詳見表1 和表2。

表1 瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求

表2 瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)要求

2.2.4 針片狀顆粒含量

集料的立方體形態(tài)、表面紋理的粗糙度、表面的潔凈程度會(huì)影響瀝青混合料的總體骨架嵌擠、配合比設(shè)計(jì)及其總體性能[3]。集料顆粒厚度方向測(cè)量的最小值與顆粒長(zhǎng)度方向測(cè)量的最大值的比值小于1∶3 的顆粒稱之為針片狀顆粒[4]，其形態(tài)扁平而細(xì)長(zhǎng)，在車輛反復(fù)荷載的作用下容易被折斷，因此針片狀顆粒的含量會(huì)影響瀝青混合料的抗老化、抗疲勞及水穩(wěn)定性等性能。根據(jù)規(guī)范要求，高速公路和一級(jí)公路粗集料針片狀顆粒含量應(yīng)小于等于15%，其他公路應(yīng)小于等于18%[5]。

集料中針片狀顆粒含量的影響因素：（1）破碎機(jī)的種類。破碎機(jī)的種類不同，破碎礦石的數(shù)量及速度不同，破碎后針片狀顆粒的含量也不同；即便是同一種類的破碎機(jī)，所設(shè)置的破碎頻率不一致，針片狀顆粒的含量也會(huì)有所不同。（2）原材料的石質(zhì)。原材料礦石的堅(jiān)硬程度與集料中針片狀顆粒含量緊密相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)粗集料針片狀顆粒與瀝青混合料的最佳油石比、空隙率及礦料間隙率成正比，而與混合料的飽和度、穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度成反比[6-7]。

工程實(shí)踐中，應(yīng)盡量減小集料針片狀的含量，可以采取以下措施：（1）礦石的巖性影響集料針片狀含量，應(yīng)根據(jù)礦石的形成機(jī)理和物理性質(zhì)選擇合適的破碎方法，控制集料的顆粒狀況。（2）選擇較為先進(jìn)的破碎機(jī)，改良破碎技術(shù)。（3）加大對(duì)現(xiàn)場(chǎng)集料狀況的檢查力度，嚴(yán)格把關(guān)，杜絕使用針片狀顆粒含量大于15%的粗集料。

2.2.5 集料含泥量

集料的含泥量指的是水洗法中粒徑小于0.075 mm的顆粒百分比，其數(shù)值大小代表著集料的潔凈程度，根據(jù)規(guī)范要求，粗集料的含泥量應(yīng)小于等于1%[8]。含泥量和瀝青結(jié)合料與集料間的粘附性成反比，集料的含泥量越大瀝青混合料的水穩(wěn)定性越差，表面越容易出現(xiàn)水損害。此外，含泥量還會(huì)影響集料與瀝青之間的化學(xué)反應(yīng)能力，使得礦粉與瀝青的粘結(jié)力降低，影響高溫情況下瀝青路面的穩(wěn)定性及其抵抗變形的能力，車輛荷載作用下，容易出現(xiàn)車轍。

在實(shí)際施工中，為控制瀝青路面施工質(zhì)量，可采取以下措施降低集料含泥量：（1）嚴(yán)格控制開采巖石的潔凈程度，開采有覆蓋土的巖石時(shí)，需先清理巖石表面雜物及軟土。（2）硬化場(chǎng)地，可以減少或避免鏟車取料將集料底層的粉塵和軟泥土帶入料堆或拌合樓的料倉(cāng)里面。（3）加強(qiáng)料場(chǎng)管理，為避免加工好的集料受到二次污染，增大含泥量，需及時(shí)將加工好的集料清場(chǎng)并轉(zhuǎn)運(yùn)至其他合適場(chǎng)地內(nèi)。

3 集料加工質(zhì)量控制措施

3.1 科學(xué)優(yōu)化集料加工的流程

集料加工生產(chǎn)流程影響集料成品的質(zhì)量，在做前期準(zhǔn)備工作時(shí)應(yīng)做好流程控制以及設(shè)備選擇工作，為優(yōu)化原材料礦石破碎的規(guī)整性應(yīng)采用多級(jí)破碎的流程，并在集料生產(chǎn)線振篩機(jī)后增設(shè)布袋式的除塵器，可以有效避免粉塵混入集料成品影響集料的變異性。

3.2 提高原材料質(zhì)量

原材料礦石的質(zhì)量與瀝青混合料的質(zhì)量緊密相關(guān)，應(yīng)根據(jù)混合料質(zhì)量的控制需求以及生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況來選擇原材料并進(jìn)行預(yù)處理。

3.3 強(qiáng)化集料的質(zhì)量檢測(cè)效力

為控制集料成品質(zhì)量應(yīng)做好相關(guān)質(zhì)量檢測(cè)工作，提高集料成品針片狀含量、粉塵量和含泥量等檢測(cè)的嚴(yán)謹(jǐn)性，按行業(yè)統(tǒng)一控制標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，保證集料成品的質(zhì)量，保障瀝青混合料的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

瀝青是我國(guó)交通行業(yè)建設(shè)中最常用的一種材料，瀝青混合料施工便捷，且路面性能良好。集料的質(zhì)量和性能直接影響瀝青混合料級(jí)配的穩(wěn)定性，從而影響路面的路用性能。了解集料變異性的影響因素，研究集料的加工工藝、生產(chǎn)設(shè)備以及集料的相關(guān)性能指標(biāo)（如集料的針片狀含量、含水率、密度、含泥量和壓碎值等）對(duì)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、力學(xué)特性、動(dòng)態(tài)特性、水穩(wěn)定性及耐低溫性能、耐老化性、抗疲勞特性等路用性能的影響，嚴(yán)格把控瀝青路面的施工質(zhì)量，為優(yōu)化公路系統(tǒng)建設(shè)提供助力。