本文档《基于关键筛孔及施工温度的青海沥青路面施工控制技术研究》发表于《中外公路》期刊2017年2月第37卷第1期。作者为房建宏（青海省交通科学研究院；青藏高原公路建设与养护重点实验室）、徐安花（青海省交通科学研究院；青藏高原公路建设与养护重点实验室）、吴永畅（长安大学 材料学院）、熊锐（长安大学 材料学院）、王新燕（青海省交通科学研究院；青藏高原公路建设与养护重点实验室）。该研究受青海省重大科技专项资助项目及青藏高原g214线干线公路升级改造科技示范工程项目支持。
本研究属于道路工程领域，具体聚焦于高寒地区沥青路面施工质量控制技术。研究的学术背景源于青海省特殊的气候地理环境给沥青路面施工带来的严峻挑战。这些挑战包括：当地优质集料匮乏，导致集料质量控制困难；施工气温低、风速大，导致沥青混合料温度散失快，易产生温度离析和压实度不均匀；拌和料运距远，运输时间长，加剧了混合料的热老化（aging）风险。实地考察发现，施工单位为应对到场温度不足，常采用提高拌和料出场温度的方法，但这可能加剧沥青老化，影响长期性能。同时，集料级配控制，特别是关键筛孔（key sieve）的通过率，对混合料性能有重要影响，但在实际施工中常被忽视。因此，本研究旨在结合青海g214线工程实际，系统研究集料级配关键筛孔通过率与沥青混合料性能指标的相关性，并探究混合料出场温度、运输老化时间对混合料性能的影响，最终提出适用于青海高寒地区的沥青路面施工控制关键技术，以解决该地区沥青路面施工质量控制难题，提升路面耐久性。
研究详细工作流程主要包括两个核心部分：关键筛孔影响研究和老化温度及运送时间影响研究。
第一部分：关键筛孔影响研究。 研究团队首先进行了前期资料搜集，获得了青海g214线共6个标段（a3, a8, a9, b1, b2, b4标段）的沥青混合料目标配合比级配设计数据。这些数据详细列出了从16.0mm到0.075mm共10个筛孔的通过率。同时，研究结合现场钻取的芯样，测试了对应标段沥青混合料的四项关键性能指标：低温小梁破坏应变（评价低温抗裂性）、动稳定度（dynamic stability，评价高温稳定性）、残留稳定度（评价水稳定性）和冻融劈裂强度比（评价抗冻融水损害能力）。研究的目标是分析4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.075mm等关键筛孔通过率的变化与这些性能指标测试结果之间的内在联系。数据分析方法上，研究采用了归一化处理技术。即将各标段混合料的各项性能指标实测值以及关键筛孔的通过率，分别进行归一化处理，消除量纲和绝对数值的影响，使其变化趋势在0-1的范围内可比。然后，将归一化后的性能指标曲线与关键筛孔通过率曲线进行叠加对比，通过观察曲线走势的相似性（同向或反向）来判断特定筛孔对特定性能的影响程度。这是一种基于工程实测数据的相关性分析方法。
第二部分：老化温度及运送时间影响研究。 这部分研究采用室内模拟试验来探究施工中温度和时间的耦合影响。研究选取了青海g214线b2标段的集料级配和110号克拉玛依沥青，成型AC-13沥青混合料试件。试验设计了多因素多水平的方案：设置了三个出场温度水平（155°C, 165°C, 175°C），以模拟施工单位可能采取的不同出料温度；设置了三个老化时间水平（2小时, 3小时, 4小时），以模拟不同的运输及等待时间。将拌和好的混合料在不同温度下进行不同时长的保温（模拟运输和摊铺前的热老化过程），然后成型马歇尔试件。对成型后的试件进行马歇尔试验，测试其稳定度（stability）、流值（flow value）和空隙率（air void）三大指标，以评估老化对混合料体积参数和基本力学性能的影响。此外，为了更直接地评估沥青胶结料本身的老化程度，研究还对经过不同老化条件处理后的混合料试件进行了抽提回收试验，回收得到老化后的沥青，并测试其在25°C下的针入度，计算其相对于原样沥青的残留针入度比（residual penetration ratio），该比值是评价沥青老化程度的经典指标。
研究取得了以下主要结果：
在关键筛孔影响研究方面，通过对6个标段归一化数据的对比分析发现，不同筛孔对混合料不同性能的影响存在显著差异。具体而言：0.075mm筛孔（代表矿粉和细砂含量）和4.75mm筛孔（代表粗细集料分界点）的通过率变化趋势，与低温小梁破坏应变的变化趋势最为接近，这表明这两个筛孔的通过率对混合料的低温抗裂性能影响较大。9.5mm和4.75mm筛孔的通过率变化趋势，与冻融劈裂强度比和残留稳定度（二者均评价水稳定性）的变化趋势较为接近，说明它们对混合料的水稳定性影响较大。而2.36mm和0.075mm筛孔的通过率变化趋势，则与动稳定度的变化趋势关联度较高，表明它们对混合料的高温稳定性有较大影响。这些结果为施工中针对性地控制级配以优化特定性能提供了明确方向。考虑到青海高寒地区对路面低温抗裂性的特殊要求，研究指出应重点关注0.075mm、4.75mm和9.5mm筛孔的通过率控制。
在老化温度及时间影响研究方面，马歇尔试验结果表明：随着老化时间的延长和老化温度的升高，沥青混合料的性能发生规律性变化。以正常出料温度155°C为例，随着老化时间从2小时延长到4小时，混合料的稳定度先略有下降后显著升高，流值在2-3小时间变化不大，但在4小时后增大约25%，空隙率则持续下降。稳定度和流值的增大、空隙率的减小，共同表明混合料随着老化加剧而变得刚性更强、柔性更差，不利于低温性能，且过低的空隙率可能导致路面出现泛油或压实过度。对比不同温度下的老化曲线发现，在160°C左右，混合料的性能指标变化幅度最大，表明该温度区间混合料对老化最为敏感。当温度升高至175°C（模拟过高的出场温度）并经历长时间老化后，混合料的流值等指标出现异常波动，性能劣化风险显著增加。对抽提沥青的针入度分析进一步证实：温度对老化的影响远大于时间。随着老化温度升高，沥青的残留针入度比急剧下降，说明沥青硬化严重。综合试验结果，研究认为，为保证混合料性能，其出场温度应控制在160°C以下，且从拌和到碾压完成的总老化时间应控制在3小时以内。
此外，研究还基于现场调研，总结了青海地区在沥青混合料运输、摊铺和碾压环节存在的具体问题，如运输组织不当导致等料或离析、摊铺温度控制不严、碾压工艺随意等，并结合理论计算与现场实测，给出了针对高寒环境的施工组织建议。例如，通过计算得出当摊铺速度为2.5-3 m/min时，35m的碾压段落长度能使摊铺与碾压节奏匹配；同时提供了不同下承层温度和摊铺层厚度下的最低压实温度推荐表，为低温环境施工提供了量化依据。
本研究的主要结论可归纳为三点：第一，明确了影响青海高寒地区沥青混合料性能的关键筛孔，指出施工中应重点监控0.075mm、4.75mm和9.5mm筛孔的通过率，以保障路面低温性能和水稳定性。第二，确定了混合料施工温度的合理上限与老化时间阈值，即出场温度不宜超过160°C，老化时间应控制在3小时之内。第三，提出了适应高寒地区特点的运输、摊铺与碾压施工工艺控制要点。
本研究的科学价值与应用价值显著。在科学价值层面，它通过系统的工程调查与室内试验相结合的方法，定量揭示了高寒地区特定级配特征下关键筛孔与路用性能的关联性，以及温度-时间耦合作用对沥青混合料老化行为的影响规律，丰富了特殊气候条件下沥青路面材料与施工的理论体系。在应用价值层面，研究成果直接针对青海等高寒地区沥青路面施工中的现实痛点，给出了具体、可操作的控制参数（如关键筛孔、温度上限、时间阈值）和工艺改进建议，对指导该地区公路建设、提高沥青路面施工质量、延长路面使用寿命、减少早期病害具有重要的工程指导意义。
本研究的亮点在于：第一，研究目标具有鲜明的区域针对性和工程实用性，直击青海高寒地区沥青路面施工的技术瓶颈。第二，研究方法上，将现场工程数据（多个标段的级配与芯样性能）与室内可控模拟试验（温度-时间老化）有机结合，使得结论既有广泛的工程代表性，又有严谨的试验数据支撑。第三，研究结论具体而明确，不仅指出了需要关注的关键筛孔，还给出了量化的温度和时间控制标准，便于工程实践直接应用。第四，研究内容全面，不仅关注材料本身的性能影响因素（级配、老化），还延伸至施工工艺环节（运输、摊铺、碾压），形成了从材料到工艺的完整质量控制技术链条。