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关于高速公路沥青路面上面层GAC-16施工质量监控技术的研究报告
本研究报告旨在向同行研究者介绍王敏（山西省交通建设工程质量检测中心（有限公司））于2022年发表于《黑龙江交通科技》（Heilongjiang jiaotong keji）第6期（总第340期）的一项实证研究。该研究题为“高速公路沥青路面上面层GAC-16施工质量监控技术”。
一、 研究背景与目的
本研究隶属于道路工程领域，具体聚焦于高速公路沥青路面施工质量控制技术。研究者指出，我国沥青路面施工面临地质、气候、原材料、机械设备及人员水平差异等诸多复杂因素，加之部分项目存在过度强调成本与进度控制的现象，导致施工质量控制面临挑战，且传统质量检测结果具有滞后性，难以实现过程实时控制。因此，建立一套科学、动态的施工质量监控体系，实现从原材料到成品的全过程质量控制，对于保证沥青路面整体施工质量具有重要的工程实践意义。
本研究基于广东粤西云罗高速公路沥青路面上面层的大量试验与检测数据，旨在通过对特定路段GAC-16型沥青混合料上面层施工过程进行系统性监控与评价。其核心目标在于：首先，从后场（拌和站）与前场（施工现场）两个维度，对上面层施工质量进行全面评估；其次，运用数理统计方法，分析路面表面构造深度（Texture Depth）与混合料离析程度之间的关系，建立基于构造深度检测的离析判定方法；最终，为后续沥青路面施工提供基于数据的过程控制指导依据。
二、 研究流程与方法详述
本研究遵循“全过程监控、数据采集、统计分析、质量评价”的技术路线，主要包含以下几个详细步骤：
1. 后场施工质量监控： * 研究对象与样本： 研究对象为云罗高速公路上面层施工所用的两台沥青拌和楼（1# Astec拌和楼与2# 日工拌和楼）及其生产的GAC-16沥青混合料。监控贯穿混合料生产全过程。 * 监控内容与方法： * 施工组织与设备评价： 现场勘查后场运料车、装载机数量充足性，集料堆放隔离情况，冷料仓上料情况，以及料场排水状况等。 * 配合比验证： 从拌和楼控制室直接记录热料仓设定配比，与设计生产配合比进行偏差计算。同时，从各热料仓中直接取样，进行筛分试验，合成生产级配，并与设计级配范围、生产配合比进行对比分析。 * 出料温度监控： 在拌和楼出料口，使用温度计对运料车中的混合料进行随机抽样测温，记录温度值并与规范要求（170~185°C）对比。 * 混合料性能检验： 从拌和楼出料的成品混合料中取样。 * 矿料级配与油石比： 采用燃烧法（Ignition Method）对样品进行抽提筛分，验证实际矿料级配各筛孔通过率及油石比，并与生产配合比及设计允许偏差进行对比。 * 马歇尔试验（Marshall Test）： 使用取样混合料在实验室内成型马歇尔试件，测定其毛体积相对密度、最大理论相对密度，并计算空隙率（Voids in the Mineral Aggregate, VMA）、矿料间隙率（Voids in the Mineral Aggregate, VMA）、沥青饱和度（Voids Filled with Asphalt, VFA），以及稳定度（Stability）和流值（Flow Value）。所有指标均与设计要求对比。
2. 前场施工质量监控： * 研究对象与样本： 研究对象为施工现场的摊铺与碾压作业段，以及成型后的路面。在选定路段（文中提及如bk58+360等桩号区间）进行跟踪检测。 * 监控内容与方法： * 施工速度监测： 现场测量特定桩号区间的摊铺距离与所用时间，计算并记录平均摊铺速度（m/min）。 * 施工温度监测： 使用插入式温度计或红外测温仪，在摊铺机后方测量混合料的摊铺温度，在压路机作业区域测量初压温度和终压温度。 * 现场取芯与体积指标检测： 在路面成型后，使用取芯机在指定桩号位置（如ak60+490等共15个点）钻取芯样。 * 表观观测： 观察芯样的均匀性、有无离析等现象。 * 试验测定： 在实验室内测定芯样的毛体积密度，结合室内马歇尔密度和理论最大密度，分别计算以两种密度为标准的压实度（Compaction Degree）以及现场空隙率。同时计算饱和度等体积指标。 * 构造深度检测： 采用铺砂法（Sand Patch Method）进行。每30-40米一个断面，在超车道、主车道、慢车道的轮迹带及路肩位置共检测4个点（文中展示了16个断面的64个测点数据）。测量摊铺砂形成的圆直径，计算构造深度值（mm）。 * 渗水系数检测： 使用路面渗水仪，在三个车道的轮迹带及摊铺机搭接带等位置随机选取12个测点进行测试。记录规定时间内的渗水量，计算渗水系数（ml/min）。
3. 数据分析方法： * 对于常规质量指标（如温度、级配、体积指标、压实度、渗水系数），采用与设计规范或技术要求直接对比的方法进行合格性判定。 * 对于构造深度与离析关系分析，本研究引入了一种基于数理统计的判定方法，这是本项研究的一个方法学重点。具体流程如下： 1. 数据整理： 汇总所有测点的构造深度实测值。 2. 计算比值： 计算每个测点的构造深度值与该断面（或整体研究路段）平均构造深度值的比值。 3. 制定分级标准： 参考国内外相关资料，研究者提出了一套离析分级定量界限（见原文表12）。将上述比值划分为四个区间，分别对应不同的离析程度：比值<0.8为“细离析”；0.8-1.1为“无离析”；1.1-1.4为“轻微离析”；1.4-1.7为“中度离析”；>1.7为“严重离析”。 4. 离析判定与面积统计： 根据每个测点的比值，判定其离析等级。通过统计各等级测点的数量比例，近似估算出不同离析程度区域占整个检测区域的面积百分比，从而对路面均匀性进行量化评价。
三、 主要研究结果
1. 后场监控结果： * 施工组织基本满足要求，但存在个别规格集料储备不足导致临时停机，以及部分石屑堆放区有积水等问题。 * 两台拌和楼控制室设定配比与生产配合比偏差较小（具体偏差值见原文表1）。热料仓筛分合成的级配各筛孔通过率均满足设计要求，且与生产配合比的偏差符合施工检验标准（见原文表2、3）。 * 抽检的沥青混合料出料温度（173.1°C ~ 183.6°C）均符合170~185°C的规范要求，温度控制稳定性有所提升。 * 燃烧法抽提筛分结果显示，两台拌和楼混合料的矿料级配各筛孔通过率及油石比（1#楼4.74%，2#楼4.73%）均满足设计要求，与生产配合比的偏差在规范容许范围内（见原文表5）。 * 马歇尔试验结果表明，抽检混合料的各项体积指标（空隙率平均值约4.6%，VMA平均值约14.5-14.6%，VFA平均值约68.3-68.4%）、稳定度（平均值约12.3-12.3kN）和流值（平均值约36.5-35.9 (0.1mm)）均满足设计要求（见原文表6、7）。
2. 前场监控结果： * 摊铺速度平均约为4 m/min，速度均匀，在要求范围内。 * 摊铺温度、初压温度、终压温度控制基本良好（具体数据见原文表9）。 * 现场芯样检测共15处，压实度（以马歇尔密度为准）代表值为99.2%，但存在两处单点压实度低于要求（最低96.5%），压实度过百率达60%。现场空隙率有两处大于设计上限6.0%（最大7.8%），平均空隙率为4.6%。路面厚度控制良好。这表明整体压实度尚可，但存在局部压实不足的区域。 * 构造深度检测值在0.58mm ~ 1.28mm之间，平均构造深度在0.63 ~ 1.06mm之间波动（见原文表11）。 * 应用提出的离析判定方法分析得出：非离析面积约占50%，细离析面积占16%，轻微离析面积占31%，中度离析面积占3%，未发现严重离析现象（见原文表13及分析）。这为路面均匀性提供了量化评估。 * 渗水系数抽检12处，有3处超出≤120 ml/min的设计要求，其中ak56+650搭接带渗水系数高达369 ml/min，且该处表面存在明显粗离析现象。这验证了离析会导致渗水性增大的规律，并将离析的表观判断（构造深度异常）与功能性指标（渗水系数）建立了关联。
四、 研究结论与价值
本研究通过对云罗高速公路GAC-16上面层施工的全过程质量监控，得出以下主要结论与建议： 1. 后场控制有效： 拌和楼配合比设定准确，出料温度控制稳定，生产的混合料级配、油石比及马歇尔指标均符合要求，为前场施工质量奠定了基础。 2. 前场施工存在局部问题： 摊铺速度均匀，但存在局部压实不足（两点压实度偏低、两点空隙率偏大）和局部离析现象。特别是搭接带等部位易出现离析并导致渗水系数超标。 3. 离析量化评价方法可行： 基于构造深度检测值与平均值的比值进行离析分级的方法，能够有效、快速地对路面施工均匀性进行现场量化评价，为识别离析区域提供了实用工具。 4. 过程控制建议： 应继续加强拌和楼出料温度稳定性控制；前场需重点加强碾压工艺控制，防止漏压、少压；需合理控制拌和楼干拌与湿拌时间，并在现场发现离析时及时调整摊铺机参数。
本研究的科学价值在于将施工过程监控数据与数理统计分析相结合，提出并验证了一套基于路面构造深度快速检测来量化评价混合料离析程度的方法，丰富了沥青路面施工质量现场评价的技术手段。其应用价值显著，为高速公路沥青路面上面层施工提供了从后场到前场、从材料到成品的全过程质量监控范例，所发现的问题点和提出的建议对同类工程的施工质量控制具有直接的指导意义，有助于实现从“事后检测”向“过程控制”的转变，提升路面建设的质量与耐久性。
五、 研究亮点
六、 其他有价值内容
研究在讨论部分引用了多篇相关文献，表明其工作建立在现有研究成果基础之上，同时通过本次实证研究对沥青路面施工质量控制的具体技术要点（如温度控制、均匀性控制、压实控制）进行了补充和验证。文中提供的详细数据表格（如热料仓筛分、马歇尔试验、芯样结果、构造深度与渗水系数检测值）为其他研究者提供了可参考的实测数据样本。