沥青混凝土路面施工技术及质量控制措施

1 影响沥青混凝土施工质量的主要因素

1.1 材料性能变异性

沥青与集料特性直接影响混合料性能。如 SBS 改性沥青配比偏差 ±2% 时，60℃动力粘度波动±35% ；集料级配4.75mm 筛孔通过率偏差5% 时，空隙率变化1.8%，渗水系数超标3 倍，易致早期水损害。

1.2 工艺参数敏感性

摊铺温度为核心参数，温度每降 20^∘C （如从 160℃降至 140℃），压实度下降 4.2%，孔隙率增加 2.1% ；碾压速度超限（如轮胎压路机超 5km/h ）导致构造深度不足 0.6mm ，抗滑性能衰减 40‰ 。

1.3 环境条件干扰性

温湿度复合影响显著。日均温差18℃时，有效压实时间缩短 30% ；细集料含水率升至5.8%（如遇降雨），马歇尔稳定度下降18%，通车1 年内易生纵向裂缝。

1.4 管理机制滞后性

传统管控存在“检测 - 整改”被动响应缺陷，如压实度检测数据篡改、记录与日志偏差超 2 小时；设备校准周期过长（如拌和楼计量误差达 ±1.5%) ，油石比偏差 0.9%，通车后车辙深度超限达25mm。

2 沥青混凝土路面施工准备阶段的质量控制技术

2.1 材料性能验证体系

建立“三级验证”机制，实现材料性能从源头到施工全流程的动态管控：

（1）源头验证：对沥青、集料供应商实施动态评级，重点检测基质沥青的蜡含量(⩽2.2%) ）、10℃延度 (⩾30cm, ）及集料的洛杉矶磨耗值 (⩽28% ）。技术逻辑：蜡含量过高会导致低温脆性增加，延度不足易引发开裂，磨耗值超标则降低骨料骨架稳定性，需通过供应商分级淘汰机制确保原材料基础质量。

（2）进场复验：采用热料仓取样法，每 500 吨检测一次矿料级配，级配偏差控制在中值±3% 以内。技术逻辑：级配偏差直接影响混合料骨架嵌挤效果，±3% 的容差范围基于马歇尔试验稳定度- 级配曲线敏感性分析确定，超出范围需启动级配调整程序（。

（3）过程抽检：利用红外光谱仪实时监测沥青老化指数，当羰基吸收峰强度超过基准值15% 时，立即启动改性剂补加程序。技术逻辑：羰基指数（CI）与沥青氧化程度呈正相关，15% 阈值通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）试验标定，可提前 48 小时预警沥青性能劣化，避免混合料高温稳定性不足。

2.2 设备参数校准方法

构建设备精度与施工质量的量化映射关系，确保工艺参数可控：

（1）拌和设备：采用激光粒度分析仪校准振动筛孔径，确保 4.75mm 筛孔通过率偏差≤ ±1%。拌和楼电子秤实行“一班一校”，静态计量误差≤ ±0.2% 技术逻辑：筛孔偏差±1% 对应混合料空隙率波动 ±0.5% ，电子秤误差 ±0.2% 直接影响油石比稳定性（油石比每变化0.1%，动稳定度波动±12%），需通过每日班前校准记录实现可追溯管理。

（2）摊铺设备：安装非接触式平衡梁系统，实时修正熨平板仰角偏差，保证纵坡误差≤ ±0.1%。技术逻辑：纵坡误差 ±0.1% 对应路面高程偏差 ±3mm，超出范围将引发排水不畅或平整度超标，需结合北斗高精度定位实现摊铺厚度动态闭环控制。

（3）碾压设备：配置智能压实监测系统（ICMS），通过加速度传感器采集压路机振动频率（ 28^～35Hz ）、振幅（0. ）等参数，建立压实质量 - 工艺参数映射模型。技术逻辑：振动频率与振幅的组合参数可量化压实能量输入，当 CMV 连续 3 个测点低于 96% 时，系统自动调整压路机行进速度 (⩽3km/h) ）或振动模式（高频低幅→低频高幅）。

2.3 试验段技术参数优化

实施“三阶段”验证流程，通过数据驱动实现工艺参数动态调优：

（1）室内配合比验证：采用旋转压实仪（SGC）确定最佳油石比，当空隙率（VV）为4.0%、矿料间隙率（VMA）为 14.5% 时，混合料动稳定度可达 8000 次 /mm。技术逻辑：SGC试验通过旋转压实次数（Ndes=75 次）模拟现场压实效果，VV 与 VMA 的组合阈值基于车辙试验（60℃ /0.7MPa）与冻融劈裂试验（ TSR⩾80% ）双目标优化确定，动稳定度 8000 次 /mm可保障15 年车辙深度 ⩽15mm 。

（2）现场工艺验证：在 150m 试验段上开展正交试验，确定最佳摊铺速度（ 2^～4m/min) 、初压温度（ ⋅150^～160^∘C ）、终压遍数。技术逻辑：正交试验设计（L9 ）涵盖摊铺温度、速度、压路机组合等 9 组参数，通过平整度仪（3m 直尺检测 ⩽ 3mm）、渗水仪 (⩽120mL/min) 等指标筛选最优参数组合，确保工艺窗口的鲁棒性。

（3）性能长期监测：埋设温度传感器阵列，连续记录混合料冷却曲线，当表层与底层温差>20℃时，启动热风循环装置延缓降温速率。技术逻辑：温差>20℃将导致压实度梯度分布，通过热风循环（温度 ）可延长有效压实时间至 90 分钟，避免压实不足引发的早期病害。

3 沥青混凝土路面施工质量控制机制

3.1 全流程动态监测系统

（1）材料维度：采用近红外光谱技术实时检测沥青含量，误差 ⩽±0.1% 。技术逻辑：基于沥青 C-H 键特征吸收峰与含量线性回归模型，动态补偿骨料吸光度干扰，确保油石比偏差⩽0.05% ，避免泛油或松散病害。

（2）工艺维度：通过 GPS 定位系统追踪摊铺机行进轨迹，当速度波动超过 ±0 .5m/min时自动报警。技术逻辑：摊铺速度波动将导致混合料离析指数（ISI）升高，±0.5m/min 阈值对应平整度变异系数（CV） ⩽5% ，超出时系统自动降低供料速率以稳定工艺参数。

（3）环境维度：部署微型气象站，当风速 >5m/s 或相对湿度 >85% 时，启动防风屏障及加热装置。技术逻辑：环境风速与湿度通过影响混合料冷却速率和水分蒸发速率，触发智能控制系统联动加热装置，确保有效压实时间窗口 ⩾60 分钟。

（4）质量维度：利用激光断面仪每20m 采集一次平整度数据，国际平整度指数（IRI）控制目标 ⩽1 . 2m/km 。技术逻辑：IRI 值与路面使用性能（PCI）呈负相关， ⩽1.2m/km 对应 15年PCI 衰减率≤15%，通过三维激光扫描技术实现平整度缺陷自动定位（定位精度 ±10cm). 。

3.2 关键工序质量控制要点

3.2.1 混合料拌制

（1）温度控制：沥青加热温度 165±5^∘C ，矿料加热温度 185±5^∘C ，混合料出厂温度155\~165℃。技术逻辑：温度梯度（ΔT=20℃）保障沥青粘度与骨料裹覆性平衡，超出范围将引发沥青老化（ΔT>25℃）或压实不足（ΔT<15 C ），需通过双传感器冗余校准（精度

±1℃）实现精准控温。

（2）时间控制：间歇式拌和机每锅拌和时间 45s，连续式拌和机通过调整上料速度控制拌和时间。技术逻辑：拌和时间不足导致改性剂分散不均（粒径 >5μm 比例 >10%），过长则引发沥青二次老化，需通过在线粘度监测优化拌和曲线。

3.2.2 运输过程管理

（1）车辆预处理：车厢内壁涂刷植物油隔离剂，装料前预热至 80^∘C 。技术逻辑：隔离剂可降低混合料粘附损失率（ (⩽0.3%) ），预热温度通过热电偶实时反馈，避免冷热界面导致温度梯度突变。

（2）分层装载：分三次装料形成“山”字形料堆，减少离析。技术逻辑：三次装料法使粗骨料集中于料堆中部，细骨料填充间隙，降低离析指数（ISI）至 ⩽1.2 ，较传统装料法提升混合料均匀性40%。

（3）保温覆盖：使用双层棉被 + 铝箔复合材料，运输途中温度损失 ⩽10% 。技术逻辑：复合保温材料导热系数 ⩽0.04W/(m∙K) ，较单层棉被降低热损失率 60%，结合 GPS 轨迹预测（到达时间误差≤5min）动态调整加热功率。

（4）跟车监控：安装GPS 温度记录仪，实时回传混合料温度数据。技术逻辑：温度数据通过NB-IoT 模块每30 秒上传云端，与预设温度阈值比对，异常时触发短信报警。

（5）残料处理：剩余混合料温度 >140℃时回炉重拌，否则废弃。技术逻辑：140℃为改性沥青软化点下限，低于此温度将导致再生料性能衰减，需通过红外热成像仪（精度 ±2^∘C^′ ）快速判定残料状态。

3.2.3 摊铺作业控制

（1）基准线设置：采用高强度钢丝（ Φ3_mm) ），张拉力 ⩾800N ，悬垂度 ⩽2mm/m 。技术逻辑：张拉力与悬垂度通过弹性模量公式 (E=σ/ε) ）关联， ⩾800N 可保证钢丝挠度 ⩽0 .5mm，避免摊铺基准偏差。

（2）熨平板预热：通过液化气加热系统将温度提升至100℃以上。熨平板温度不足将引发混合料粘结，100℃为热传导平衡点，可确保熨平板与混合料温差 ⩽10^∘C 。

（3）螺旋布料器调控：保持料位高度为螺旋直径的 2/3，转速与摊铺速度匹配。技术逻辑：料位高度与转速通过流体力学模型优化，2/3 直径料位可维持层流状态 (Re⟨2000) ，避免粗骨料离析（ISI ≤ 1.5）。

3.2.4 碾压工艺优化

（1）初压：双钢轮压路机静压 2 遍，速度 2^～3km/h ，重叠轮宽 1/3 。技术逻辑：静压阶段通过压实能（E=ρghv）与空隙率（VV）关联分析， 2^～3km/h 速度可保证压实度 ⩾92% ，重叠 1/3 轮宽消除碾压盲区。

（2）复压：轮胎压路机搓揉碾压4 遍，速度3. 5^～4 . 5km/h ，充气压力 . 7MPa 。技术逻辑：轮胎压路机通过变形能 Fdx）与构造深度（TD）关联， .7MPa 压力可保证 TD⩾0 . 8mm ，较钢轮压路机提升抗滑性能 30%. 。

（3）终压：双钢轮压路机收光3 遍，速度 4^～5km/h ，消除轮迹。技术逻辑：终压阶段通过表面粗糙度（Ra）与渗水系数（C）关联，4\~5km/h 速度可保证Ra ⩽0 .3mm，渗水系数 ⩽ 80mL/min。

3.3 质量缺陷预防与处置

（1）黄色预警：当压实度检测值低于96% 时，增加2 遍振动碾压。技术逻辑：压实度与路面寿命（Nf）呈指数关系 (Nf∝e^⋅(a⋅K)) ），96% 为临界阈值，低于此值时每增加 1 遍振动碾压可提升压实度 0. 8%～1 .2%。

（2）橙色预警：渗水系数超过 120mL/min 时，喷洒 PC-3 乳化沥青封层。技术逻辑：渗水系数与水损害风险（P）呈正相关 (P=k⋅C²) ），120mL/min 为水损害加速阈值，PC-3 乳化沥青可降低渗水系数至 ⩽50mL/min ，修复效率提升60%。

（3）红色预警：出现连续5m 以上离析带时，切割重铺。技术逻辑：离析带长度（L）与车辙深度（RD）呈线性关系 (RD=b⋅L) ），5m 为临界长度，切割重铺可消除离析核心区（ISI>2.0），恢复路面均匀性至 ISI⩽1. 5。

4. 结语

沥青混凝土路面施工质量控制是一项涉及材料科学、工艺工程、环境适配及管理创新的系统性工程。本文通过构建 " 材料 - 工艺 - 环境 - 管理 " 四维协同控制体系，突破了传统质量控制中 " 单要素检测 - 事后整改 " 的被动模式，形成了全流程动态监测、参数智能调控及缺陷分级处置的主动控制机制。研究结果表明：①材料性能验证体系通过源头评级、进场复验及过程抽检三级管控，将沥青蜡含量、集料磨耗值等关键指标波动范围压缩至 ±2% 以内，有效遏制了因原材料变异引发的早期病害；②设备参数校准方法建立了拌和设备筛孔精度、摊铺设备纵坡误差及碾压设备振动参数的量化控制标准，使混合料级配偏差控制在 ±3% 以内，压实度合格率提升至 99% 以上； ③ 试验段参数优化技术通过室内配合比双目标优化、现场工艺正交试验及长期性能监测，确定了最佳油石比、摊铺速度及碾压组合，使动稳定度达到8000 次/mm，15 年车辙深度预测值≤15mm ；④全流程动态监测系统集成了近红外光谱、GPS 定位、微型气象站及激光断面仪等智能感知设备，实现了对油石比、摊铺速度、环境温湿度及平整度等关键参数的实时监控与预警，缺陷响应时间缩短至30 分钟以内。

工程应用验证了该体系的技术经济性：某高速公路项目采用本技术后，路面平整度国际指数（IRI）由 1.8m/km 降至 1.2m/km，渗水系数合格率由 82% 提升至 98%，通车 3 年后路面使用性能指数（PCI）衰减率仅为 12%，较传统工艺降低 25 个百分点。未来研究应聚焦三大方向：①融合数字孪生技术构建施工过程虚拟仿真平台，实现工艺参数的预优化与风险预判； ② 开发自修复沥青混合料及温拌阻燃技术，提升路面环境适应性与全生命周期效益；③推动5G+ 北斗高精度定位在施工机械集群协同作业中的应用，构建 " 感知 - 决策 - 执行 " 一体化的智能建造体系，助力我国公路工程向绿色化、智能化、耐久化方向转型升级。

参考文献：

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[2] 沥青混凝土路面施工机械设备的应用与维护管理研究. 王广齐. 中国设备工程,2023(11)

[3] 沥青混凝土路面施工质量控制及病害防治探讨. 张靖雨. 低碳世界,2016(01)

[4] 沥青混凝土路面施工机械设备的应用与维护管理. 杜建平. 冶金管理,2020(11)

[5] 市政工程沥青混凝土路面施工技术探讨. 闫小娅; 熊建博. 四川水泥,2017(06)

[6] 关于沥青混凝土路面施工质量控制. 戴亚平. 交通世界( 建养. 机械),2011(05)

[7]  市政道路透水沥青混凝土路面工程施工技术的应用与管理 . 王清州 ; 李杨帅 . 居业 ,2019(12)

张振昊，1998 年6 月，汉族，男，安徽马鞍山人，学历：研究生，目前职称：助理工程师，从事交通工程建设管理工作。