沥青路面工程质量变异性控制管理系统研究.docVIP

沥青路面工程质量变异性控制管理系统研究 报告简本 1 概述 现状 1998年以沪宁、铁四等为代表的新建高速公路，在通车后短期内发生的局部早期损坏，引起了普遍的关注，并进行了多方面的努力。“应该看到，在采取措施后，许多地方的水损害得到了有效的遏制。然而，由于沥青混合料的离析及不均匀问题并没有得到根本的解决，水损害问题仍然没有得到彻底的解决。” 2001年沈金安的文章接着指出“沥青混合料的离析不仅是造成路面早期损坏的根本原因，即使暂时没有损坏，对沥青混合料的使用性能也有严重的影响。” “离析是混合料粗细集料和沥青含量的不均匀，偏离了设计级配，从而使配合比设计成为一种摆设，等于沥青路面的质量完全失控了。” 2005年6月~8月，课题组分别对辽宁沈山、铁四两条公路沥青加铺层大修工程进行了实测；又查阅了2002年4~9月结合上海市科技发展基金重点项目分题“重交通道路沥青面层混合料组成与施工变异性研究”中上海浦东高速公路的测定数据。由于这两地的高速公路建设水平有一定的代表性，可以确认：沥青混合料“离析及不均匀问题并没有得到根本的解决”的论断依然存在。 分析原因之前，有两点需要界定。 （1）这次HMA变异性的研究热，起因在于早期损坏，而并非出自推行沥青路面可靠性设计；因此，研究内容偏重于HMA组成结构的均匀性。但是组成结构的变异性恰恰是路面可靠性的一个关键所在，因而有利于推进20世纪80年代以来，因变异过大，路面结构可靠度设计暂缓的现实。 （2）离析还是专指组成的不均匀为好，即混合料粗细集料和沥青含量的不均匀。 原因分析 为什么“离析及不均匀问题并没有得到根本的解决”，可以从不同的角度与层面分析，从技术层面的主要原因： （1）按使用性能原则设计的沥青混合料没有工艺特性指标的约束 HMA没有一个像水泥混凝土坍落度那样的工艺指标；为了与现场工艺条件协调，配合比必然要有一个不断调试的阶段，甚至于历经失败到成功。 （2）监控不力 离析问题没能根本解决与监控不力密切相关，因为现行的检测抽样存在随意性。规范条文指出“钻孔测试压实度都是事后检查，且报告弄虚作假”，所以需要以定量统计的面控为基础，针对薄弱部位实现确定性的定点检测，才能把住关并发现问题。但是，并没有路段变异分布的数据。 （3）缺乏总体协调平衡 通过大量包括原材料规格质量的工艺对策研究，在解决问题方面，已经积累有许多方法和经验，但是总体来说方法往往比较孤立，经验还是具有局限性。例如JTG F40-2004，就沥青路面的压实，改变为“采取重点对碾压工艺进行过程控制，适度钻孔抽检压实度的方法”，虽然条文对碾压工艺规定详细，但即使局限于碾压，也缺乏一个能针对不同现场实际情况进行协调的、定量的、可操作的过程控制方法。 指导思想 从历史的角度而言，新形势、新问题需要新理念、新方法。 高速交通对路面抗滑、抗辙、防噪音等功能的要求，自20世纪60年代起以专题命名的国际会议，无论名称、内容与数量，不断扩大；但是，直到1993年具有权威性的沥青路面国际会议（第七届）才第一次涉及路面表面功能，大会就路面使用性能包括结构性与功能性两类作为专题报告。究其原因就在于两种使用性能所存在的相互矛盾。例如抗滑所要求的构造深度、防噪声所需的多孔结构与强度、稳定性间的矛盾，摊铺后、碾压前的平整度最佳等等。许多研究已经表明1998年大面积水损害的出现，恰恰在于片面强调了抗滑、平整度等功能要求，而新颁布的JTJ 032-94对级配又提供了一个较宽而又能偏粗的允许范围。所设计的HMA，虽然结构性使用性能与抗滑满足试验要求，殊不知其级配离析特性与压实性能已经发生了变化。 历史经验表明，路面工程是一个多因素相互矛盾而又统一的动态变化的集合体，因此需要以信息论、系统论、控制论为指导思想，以实现工程质量变异的控制。为此： 第一，实施变异的控制首先要分析清楚变异的来源与分布。 归纳研究动态，当前离析与不均匀的研究偏重于包括原材料规格质量的施工工艺，这反映出变异来源于施工过程的认识。这有它对的一面，因为沥青混合料随工艺过程而变化（见图1-1）：但有其局限性。HMA作为具有一定粘性的散粒体，离析是其固有的特性。1998年出现的大面积水损害足以证明：单纯按使用性能、没有工艺指标约束所设计出来的HMA组成，就是沥青路面变异的另一个重要来源。 图1-1 沥青混合料随工艺过程的变化 对于变异的分布，严格来说是缺乏研究，因为所测定的级配曲线各粒级的偏差，并不是沥青路面变异的分布。所要控制的工程质量是以路段为单元的，路段各点HMA组成结构变异的分布。定量统计路段变异分布的重要意义在于它不仅是由面检到点检的基础；而且是找准原因，从而落实对策针对性的基础。 第二，控制是以信息为基础的反馈。 以路段工程质量变异性控制为目的的反馈需要宏观与细观两类信息。宏观的信息