1　問題的提出

　　我們正處在瀝青路面技術(shù)巨大轉(zhuǎn)變的時代。沿用了近百年的針入度規(guī)范和將近五十年的粘度規(guī)范和瀝青混合料馬歇爾設(shè)計方法正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。由于交通量、軸荷載以及輪胎氣壓的不斷增長，這些經(jīng)驗的規(guī)范已顯得力不從心。一些完全滿足這些規(guī)范的瀝青路面發(fā)生了早期破壞，這就是美國公路戰(zhàn)略研究計劃（SHRP）想要解決的問題，企圖從經(jīng)驗的指標向性能基礎(chǔ)上的指標靠攏，在完全建立在性能基礎(chǔ)上的規(guī)范之前，似乎還必須找一些與性能有關(guān)的規(guī)范過渡一下，這就是我們所處的時代。
　　什么是建立在性能基礎(chǔ)上的規(guī)范，簡單說來規(guī)范的技術(shù)指標表征了材料的物理或化學(xué)特征和性質(zhì)，能通過建立的數(shù)學(xué)與物理化學(xué)模型來預(yù)測材料的路用性能。如Superpave瀝青膠結(jié)料規(guī)范就是一種建立在性能基礎(chǔ)上的規(guī)范，它的規(guī)范指標，如復(fù)數(shù)剪切模量、相位角、蠕變勁度、蠕變速率和破壞應(yīng)變，均是瀝青材料的基本的粘彈性性質(zhì)參數(shù)，通過所建立的模型就能將材料參數(shù)和路用性能聯(lián)系起來，當然還要綜合考慮混合料的另一些粘彈性參數(shù)。
　　什么是與性能有關(guān)的規(guī)范，實踐告訴我們，瀝青混合料必須滿足它的一些基本的體積性質(zhì)，如空隙率、VMA和VFA。如果這些指標不滿足，就不可能生產(chǎn)出一種耐久的混合料，因此，瀝青混合料的體積特性是與性能有關(guān)的規(guī)范指標。又如我們常常用輪轍試驗的結(jié)果，如動穩(wěn)定度或輪轍深度來評價瀝青混合料的性能。
　　本文就當前我國瀝青路面路面施工技術(shù)規(guī)范1中的若干問題提出一些看法，并從材料標準、設(shè)計標準、設(shè)計方法、水損害評價以及密度標準等方面，將我國規(guī)范與Superpave規(guī)范3進行比較分析，以吸取有用的東西，摒棄無用的東西，使我們的瀝青路面性能更好，壽命更長。

2　材料標準

　　瀝青混合料由適當級配的粗細集料及礦粉和規(guī)定等級與用量的瀝青組成。過去人們往往把注意力放在瀝青性質(zhì)方面。固然，瀝青對于路面低溫開裂的影響是決定性的，但是對于抗車轍能力來說，集料和集料級配起決定的作用。由于瀝青混合料中95%為集料，所以應(yīng)對集料的技術(shù)標準與級配引起足夠的重視。

2.1　集料標準
　　表1為我國JTJ-032《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于瀝青混合料的集料標準。

我國規(guī)范集料標準和Superpave集料標準比較　　　　　表1

　　注：①堅固性試驗根據(jù)需要進行；
　　　?②用于高速公路、一級公路時，多孔玄武巖的視密度限度可放寬至2.45t/m3，吸水率可放寬至3％，但必須得到主管部門的批準；
?　　　③石料磨光值是為高速公路、一級公路的抗滑表層需要而試驗的指標，石料沖擊值根據(jù)需要進行，其他等級公路如需要時，可提出相應(yīng)的指標值；
　　　　④鋼渣的游離氧化鈣的含量應(yīng)不大于3％，浸水后的膨脹率應(yīng)不大于2％。

　　表2為美國Superpave集料規(guī)范。
　　Superpave集料標準有兩種，一種為共同標準，也可以說是指令性標準，必須統(tǒng)一執(zhí)行，如粗集料和細集料的角礫性、細長扁平顆粒含量、粘土含量共四項；另一些稱為料源特性，大都由各州公路部門自己確定，如洛杉磯磨耗損失、粗集料和細集料堅固性共三項, 全部集料技術(shù)標準共為七項。我國粗集料和集料細集料技術(shù)標準多達15項，而美國認為至關(guān)重要的試驗項目，如粗集料和細集料的角礫性，我國卻沒有。

Superpave集料規(guī)范　　　　　　　　表2

　　 下面談?wù)剬ξ覈蠘藴手心承┲笜说囊恍┛捶ā?BR>　　(1)關(guān)于集料壓碎值
　　集料壓碎值用于相對衡量集料在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力，是路面基層和瀝青面層的重要指標，這個指標簡單方便，是我國公路部門最常用的指標之一，應(yīng)予以足夠重視。
　　(2)關(guān)于洛杉磯磨耗值
　　洛杉磯磨耗試驗在我國和北美是廣泛使用的方法，美國有94%的州均有此指標以確定粗細集料抵抗磨耗的阻力和韌性，大多數(shù)州瀝青路面底面層聯(lián)結(jié)層和表面層最大允許值為 40%～50%，我國洛杉磯磨耗值標準為30%，比美國高得多，這是由于美國好的集料已用得差不多了，定高就會增加路面成本。
　　北美洛杉磯磨耗損失的標準見表3。

北美洛杉磯磨耗值標準　　　　　　　　表3

　　從上述北美標準來看，其要求比我國低很多，以表面層來說，一半以上的采用40％作為標準，36％的州采用45％的損失值作為標準，而我國一律為30％。
　　(3)關(guān)于粗集料視密度
　　粗集料視密度在熱拌瀝青混合料體積計算時是一個非常重要的參數(shù)，但是否作為集料的一個指標值得討論。
　　(4)關(guān)于集料吸水性
　　為了就地取材使用高吸水率的集料，規(guī)定一個最大吸水率的要求也是可以的，但是我國集料吸水性的標準明顯高于國外標準，盡管Superpave集料并無此標準，但根據(jù)過去北美調(diào)查，為了避免使用高吸水率的集料，許多州也規(guī)定了最大吸水率要求(見表4)。

北美允許最大吸水率標準　　　　　　表4

　　根據(jù)上述調(diào)查情況，36%的州最大允許吸水率為5.0%以上，65%的州為4.0%以上，也就是說美國、加拿大大部分州最大允許吸水率為4.0%，我國規(guī)定為2%似乎太嚴了一點。筑路應(yīng)該使用當?shù)夭牧希粦?yīng)強制以2%吸水率作為集料接受或拒絕的標準。滬寧路蘇州B標段古桑打石山，多孔玄武巖的吸水率為3.24％～4.32％。在美國大部分州都認為可以用，但超過了交通部標準，問題不在于能不能用，而在于如何用。指揮部召開專家會議，眾說紛紜，莫衷一是，最后由于工期等原因，指揮部最后決定使用了多孔玄武巖，采用提高集料加熱溫度、延長集料烘干時間、混合料攤鋪后立即碾壓以及摻加抗離劑等措施，至今路面使用品質(zhì)很好。
　　所以對于多孔性集料，關(guān)鍵是試驗方法要跟上。我國T 07112路面瀝青混合料最大相對密度試驗（真空法）明確規(guī)定不適用于吸水率大于3%的多孔性集料的瀝青混合料，而ASTM D2041瀝青混合料最大理論密度標準試驗方法中，就有一節(jié)關(guān)于使用多孔性集料的瀝青混合料的補充試驗方法。這個方法對于正確計算壓實瀝青混合料孔隙率、路面壓實度以及計算被集料吸收進孔隙的瀝青數(shù)量十分重要。
　　對于多孔性集料，另一個重要因素是計算被孔隙吸收瀝青的數(shù)量，然后在計算瀝青總用量時，加上這一部分數(shù)量。計算的瀝青用量是有效瀝青用量，加上被吸收的瀝青用量，才是我們真正的瀝青用量。
　　(5)對瀝青的粘附性
　　我們認為粘附性試驗主觀性太強，不應(yīng)作為集料規(guī)范試驗標準，詳見本文第5節(jié)關(guān)于水敏感性評價。
　　(6)關(guān)于粗集料堅固性
　　過去較少對集料堅固性進行試驗，今后應(yīng)按照規(guī)范要求進行試驗，避免不合格材料影瀝青混合料及路面整體質(zhì)量。
　　(7)關(guān)于細長與扁平顆粒含量
細長與扁平顆粒含量不應(yīng)大于15％。根據(jù)北美調(diào)查僅有17％的州使用3∶1的標準，使用4∶1標準的也有17％，而7.5％的州為5∶1，最大允許百分比3∶1標準的范圍為20％～30％；4∶1標準的為7％～20％；5∶1標準的為5％～20％。我國的標準還比較嚴格，應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行。
　　但應(yīng)該指出，目前市場上的測量細長與扁平顆粒含量的規(guī)準儀是用于水泥混凝土的，對于瀝青混合料，應(yīng)使用游標卡尺法。
　　(8)水洗法＜0.075mm顆粒含量
　　(9)關(guān)于軟石含量
　　關(guān)于軟石含量在集料試驗規(guī)程(JTJ058-94)中只有一項卵石的軟弱顆粒試驗(T0320)，顯然不是指的這一試驗，再也找不到另外的試驗方法。在AASHTO的試驗方法中也沒有找到相應(yīng)的試驗方法。我國稱為堅固性試驗(T0314)，事實上該法不僅適用于水泥混凝土集料，也適用于瀝青混凝土用集料，不僅可以用硫酸納作為溶劑，也可用硫酸錳作為溶劑，這在北美是普遍使用的集料試驗方法，我國集料標準卻規(guī)定堅固性試驗根據(jù)需要進行。我們認為堅固性試驗是一項很重要的試驗，特別是當軟石含量不能測定的情況下。
　　(10)關(guān)于石料磨光值和石料沖擊值
　　根據(jù)表1注③的說明，磨光值是高速公路的抗滑表層需要而試驗的指標，石料沖擊值根據(jù)需要進行，這段話的意思似乎有二個：
　　①石料磨光值和石料沖擊值均屬抗滑表層(AK類瀝青混合料)的指標。
　　②石料磨光值必須進行，而石料沖擊值根據(jù)需要進行。
　　那么就存在以下二個問題：
　　①如果是普通密級配瀝青混凝土，是否可以不作磨光值試驗。
　　②石料沖擊值在什么情況下才需要進行試驗。
　　這些均是規(guī)范模糊不清的問題，我們認為：
　　①表面層瀝青混合料都要有石料磨光值要求，不管是抗滑表層還是普通密級配瀝青混合料磨耗層。
　　②關(guān)于石料沖擊值規(guī)范應(yīng)具體說明什么情況才需要，什么情況不需要。
　　③規(guī)范應(yīng)具有唯一性。
　　(11)關(guān)于破碎礫石的破碎面積
　　關(guān)于破碎礫石的破碎面積要求，我國規(guī)范表1中要求破碎礫石的破碎面積，高速公路、一級公路表面層不小于90%，中下面層不小于50%。然而沒有任何確定破碎面積相應(yīng)的試驗方法，在條文說明4.6.6節(jié)中稱"破碎礫石的破碎面積至關(guān)重要，應(yīng)滿足附錄表C.8的規(guī)定。規(guī)定將原來一個破碎面積的集料質(zhì)量改成破碎面積，這是參照了美國辦法修改的"。
　　我國關(guān)于破碎集料要求表面層為90%，不知是指什么。如果說是指90%的集料應(yīng)為具有一個或兩個破碎面的破碎集料，似乎標準很高。目前，我國有豐富的優(yōu)質(zhì)集料，但由于我國用于瀝青面層的集料均為破碎集料，可以說100%為破碎集料，這個指標不成問題。但有些地方使用破碎河卵石作為粗集料，就需要破碎面的試驗數(shù)據(jù)與接受標準。
　　實際情況是北美并沒有用破碎面積來代替破碎集料質(zhì)量。美國ASTM D 5821關(guān)于確定破碎集料百分比的試驗方法中規(guī)定，破碎集料的定義為集料破碎面的投影面積應(yīng)大于集料最大橫截面積的四分之一, 計算破碎集料百分比的方法是：

P=（F+Q/2）/（F+Q+N）×100

式中：P——規(guī)定數(shù)量的破碎面的顆粒百分比；
　　　F——具有規(guī)定破碎數(shù)量的破碎集料的顆粒數(shù)或質(zhì)量；
　　　Q——不明確是否屬于破碎集料的顆粒數(shù)或質(zhì)量；
　　　N——非破碎集料中不滿足破碎集料要求的集料顆粒數(shù)或質(zhì)量。
　　通常稱為具有一個或兩個破碎面的破碎集料即為質(zhì)量百分比，除非特指顆粒數(shù)量百分比。表5、表6為北美關(guān)于基層材料破碎集料的標準。

北美不同瀝青層平均破碎面要求　　　　　　表5

北美粗集料破碎集料的標準　　　　　　　　表6

　　(12)關(guān)于粗細集料的篩分
　　在進行配合比設(shè)計時，首先要精確地知道各檔集料尺寸的比例，也就是平時所說的篩分，然而對于集料中小于0.075mm的顆粒部分，用常規(guī)的干篩是不可能篩干凈的，必須用水沖洗的方法才能獲得準確的數(shù)據(jù)。由于我國集料規(guī)范（JTJ 058-94）中沒有這樣一個試驗方法，我們在最初篩分時也是用干篩，后來美國專家來我院指導(dǎo)工作時，我們一步一步的做給他們看，他們認為我們做的方法是正確的，唯一有區(qū)別的是篩分，他們告訴我們，小于0.075mm顆粒部分必須用水沖洗，他們當場做了一個示范試驗，干篩和濕篩，小于0.075mm顆粒含量可相差1%，也就是說添加了5%的礦粉，實際上礦粉用量已達6%，由于礦粉偏多，瀝青被礦粉吸走造成瀝青用量不夠，再加上不考慮有效瀝青用量，因此成為造成我國瀝青路面容易松散剝落的內(nèi)在原因之一。
　　(13)關(guān)于細集料視密度
　　比較細集料標準，我國對視密度有一定要求，也許我國存在著某些有害輕質(zhì)細集料必須加以限制，否則似乎不一定很必要。
　　(14)關(guān)于細集料堅固性
　　我國細集料堅固性要求，實際上是國外的安定性要求，這個技術(shù)指標是細集料在硫酸鈉溶液中浸泡48h后，各檔集料篩分損失加權(quán)平均值，指標范圍與國外基本相同，均為12％左右，名稱上我國叫堅固性，這個詞英文名稱為Soundness，也可譯為堅固性，但似乎安定性更為確切。
　　(15)關(guān)于細集料砂當量
　　細集料砂當量是評定細集料中小于0.075mm顆粒的塑性部分的一個重要鑒別試驗。砂當量試驗在我國尚不普及，因此各單位均沒有此項數(shù)據(jù)，省交科院業(yè)已購置此項設(shè)備，能夠進行這項試驗。
　　同濟大學(xué)用水洗法測定小于0.075mm顆粒含量達10.2%～11.7%，這是一個不可忽視的數(shù)據(jù)，這些顆粒是粘土還是礦粉，用水洗法是不能確定的。
　　砂當量我國標準為60%，比Superpave最高的50%還要高。
　　(16)細集料棱角性
　　Superpave 有一個細集料棱角性要求，這是一個很重要的技術(shù)指標，什么砂好，什么砂不好，什么砂能用，什么砂不能用，在我國瀝青路面集料規(guī)范中沒有一個技術(shù)指標，這是造成VMA不足和動穩(wěn)定度達不到要求的一個潛在原因。不同的砂有不同的棱角，不是說天然砂就不能滿足這個要求，即使是人工破碎砂，也不一定能滿足這個要求，因此要規(guī)定棱角性技術(shù)指標。
　　Superpave對礦粉沒有特殊要求，但應(yīng)滿足AASHTO M27對礦粉的一般要求，M27與我國要求基本相同。

2.2 　瀝青標準
　　不論在歐洲或北美，世界上大體上只有兩種瀝青規(guī)范，一種是針入度級規(guī)范，以瀝青25℃或15℃時的針入度作為分級依據(jù)，另一種是粘度級規(guī)范，以原樣瀝青60℃粘度作為分級標準的稱為AC級，以旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱殘留物粘度作為分級依據(jù)的，稱為AR級。人們根據(jù)以往的經(jīng)驗，不同的氣候區(qū)選用不同的針入度或粘度等級瀝青。
　　現(xiàn)行規(guī)范的主要缺點之一是沒有低溫指標。在針入度規(guī)范中，使用15℃或25℃溫度，雖然這個溫度是大多數(shù)路面的主要工作溫度，但在負溫度時，瀝青的性質(zhì)又會如何，沒有測量，當然也談不上指標。如果要將瀝青性質(zhì)與路面性能關(guān)聯(lián)起來，就必須知道路面整個使用溫度范圍內(nèi)的性質(zhì)。
　　現(xiàn)行規(guī)范的主要缺點之二是沒有考慮瀝青在路面整個使用期間的老化，無論針入度規(guī)范，還是粘度規(guī)范，都使用薄膜烘箱或旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱，這個試驗?zāi)M瀝青在拌和與攤鋪過程中的老化，不能控制在路面整個使用過程中的老化。也就是說，如果原樣瀝青和 RTFOT殘留物性能還可以，并不能保證在路面整個使用期間的性能。表7則用文字總結(jié)了這種比較。

現(xiàn)行的瀝青規(guī)范和Superpave膠結(jié)料規(guī)范比較　　　　表7

3　設(shè)計標準

3.1　級配
　　粗集料的級配對熱拌瀝青混合料的性能有巨大影響，這種可能的影響可用美國聯(lián)邦公路局1962年研制的0.45次冪級配圖來評價。我們將某高速公路所使用的AC16IB以及瀝青路面規(guī)范中的AC16I和用Superpave設(shè)計方法的控制點與限制區(qū)及設(shè)計出來的的級配曲線，以及典型的SMA級配曲線一起放在0.45次冪級配圖上進行分析(見圖1)。

Superpave和某高速公路瀝青混合料級配設(shè)計標準比較　　　　表8

　　在這些圖上，原點0和最大集料尺寸100％通過的點的連線稱為最大密度線。級配曲線越靠近此線，混合料就越密實。過去利用馬歇爾設(shè)計方法設(shè)計的瀝青混合料均屬密級配瀝青混合料，因此過去的混合料通常比較靠近最大密度線， 如AC-16I。然而，瀝青混合料并不是越密實越好，在滿足了瀝青混合料的基本體積性質(zhì)（如VMA,VFA,Va等）的基礎(chǔ)上，盡可能密實一些。

　從圖1中可以看出，AC-16I最靠近最大密度線，而且通過了Superpave設(shè)置的限制區(qū)。而AC-16IB則比AC-16I粗，但仍屬于一種連續(xù)級配的混合料，而SMA級配線與上述曲線明顯不同，Superpave混合料設(shè)計時，粗、中、細三種混合料，最細的混合料級配因礦粉的瀝青用量比（下面簡稱粉膠比）不滿足而放棄，我們選擇了中等粗細的混合料，即便這樣也比國內(nèi)的混合料細得多，根據(jù)擊實的試件來看，顯然要密實得多，低溫的間接抗拉強度也高得多。
　　根據(jù)圖1級配比較圖，AC - 16IB 遠離最大密度線，空隙率必然大，SMA 的級配本身空隙率也大，但是由于用了過量的礦粉、過量的瀝青和纖維，形成馬蹄脂，填充了空隙，使 SMA既嵌擠又密實。關(guān)于限制區(qū)，目前還未得出最終的結(jié)論，我們觀點是在可能的情況下能避則避。

Superpave技術(shù)標準和我國熱拌瀝青混合料技術(shù)標準比較　　　　表9

　　注：我國規(guī)范礦粉/瀝青用量比沒有指明到底是礦粉與總的瀝青用量比，還是與有效瀝青用量比，差別很大。

Superpave和某高速公路瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)比較　　　　表10

3.2　體積
　　表10設(shè)計指標中的體積性質(zhì)兩種方法沒有太大的差別，設(shè)計空隙率Superpave明確為4％，最佳瀝青用量就用空隙率為4％時的瀝青用量，而馬歇爾法最佳瀝青用量取滿足空隙率范圍、飽和度范圍的瀝青用量中值與最大密度及最大穩(wěn)定度時的瀝青用量的平均值。
　　瀝青飽和度與交通量聯(lián)系起來似乎更合理，關(guān)于集料間隙料標準，沒有本質(zhì)上的不同，但在定義上有很大的差別。

3.3　集料最大尺寸和集料公稱尺寸
　　我國規(guī)范根據(jù)集料最大尺寸來選擇VMA，Superpave根據(jù)集料公稱尺寸來選擇VMA，無論在JTJ032或GB50092中均沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)于集料最大尺寸和集料公稱尺寸的定義，但從表1.7和2.1.44-47的條目來判斷，我國規(guī)范中定義的集料最大粒徑似乎是100%通過篩的下一檔篩號，AC20混合料的最大粒徑為19.0mm，根據(jù)最大集料粒徑來選擇礦料間隙率應(yīng)為14%，而Superpave則根據(jù)最大公稱尺寸來選擇VMA，最大公稱尺寸定義第一檔篩余大于10%的篩子的上一檔，而集料最大公稱尺寸再大一檔就是集料最大尺寸，Superpave以集料公稱尺寸19mm來選擇，VMA應(yīng)為13%。
　　為什么說沒有本質(zhì)差別呢？事實上，AC20的混合料所謂集料最大尺寸其實應(yīng)是集料公稱尺寸，19.0mm上一檔為26.5mm，用我國規(guī)范表來選擇也是13%。定義上的差別會造成混淆，在國外關(guān)于集料最大尺寸和集料公稱最大尺寸有明確定義。集料公稱最大尺寸用于命名混合料，在0.45次方級配圖上，原點與100%通過的集料最大尺寸的點連線為最大密度線。我國規(guī)范中關(guān)于集料最大粒徑應(yīng)與國際上關(guān)于集料最大尺寸和集料公稱尺寸的定義接軌，否則會發(fā)生差錯。

Superpave和我國瀝青混合料礦料間隙率標準比較　　　　表11

3.4　礦粉與瀝青用量比
　　關(guān)于粉/膠比在我國規(guī)范正文中沒有列入，而在附錄中有"礦粉用量甚為重要，一般以與瀝青用量之比取1-1.2為宜"。Superpave規(guī)范明確規(guī)定粉/膠比為礦粉與有效瀝青用量之比，由于我國傳統(tǒng)上不考慮被集料吸入的瀝青用量，有效瀝青用量是個新概念。有效瀝青是指總的瀝青用量減去被集料吸入的瀝青用量，被集料吸入的瀝青用量可達0.4%～1.6%，一般也有0.4%～0.8%，因此，用有效瀝青用量計算粉/膠比，礦粉用量更少。
　　我國規(guī)范中的粉/膠比1～1.2為宜，是總的瀝青用量還是有效瀝青用量沒有明確。

4　設(shè)計方法

　　現(xiàn)行世界各國的熱拌瀝青混合料設(shè)計方法多為馬歇爾設(shè)計方法，我國也不例外。馬歇爾法最早應(yīng)用于第二次世界大戰(zhàn)期間，由密西西比州公路局的Bruce Marshell發(fā)明，并由美國陸軍工程師兵團改進和完善此法，在Superpave設(shè)計方法之前，75％的美國州運輸部、美國國防部、美國聯(lián)邦航空局均用此法。
　　馬歇爾方法經(jīng)過半個世紀的應(yīng)用，對混合料設(shè)計和瀝青路面作出了應(yīng)有的貢獻。但是隨著交通量、輪胎壓力和軸載的增長，新材料新工藝和新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，以及此法本身的問題，這個帶有經(jīng)驗性質(zhì)的方法逐漸顯示出以下的局限性：
　　（1）不能精確地判別不同交通量對瀝青混合料技術(shù)指標的要求。馬歇爾法只把交通量簡單地分成輕、中和重三種交通量，以不同的擊實次數(shù)來模擬三種交通量，從而實現(xiàn)對瀝青混合料的體積性質(zhì)的要求，過于粗糙、簡單。
　　（2）與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不掛鉤。現(xiàn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法是根據(jù)經(jīng)驗或有限的試驗方法來確定材料的各種模量，然后用層狀彈性理論分析路面各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力、應(yīng)變、位移或總彎沉，以滿足設(shè)計標準，也即先有結(jié)構(gòu)設(shè)計再進行混合料設(shè)計，而進行混合料設(shè)計后的材料是否能滿足設(shè)計時假定的模量，從來不進行檢驗，也就是說混合料設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計不掛鉤。正確的方法應(yīng)該是根據(jù)經(jīng)驗，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計后，進行混合料設(shè)計，混合料設(shè)計的輸出如各種模量，即是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計真正的輸入，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計后，進行混合料設(shè)計，混合料的輸入對選擇材料參數(shù)、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計再進行檢驗和調(diào)整，這才是正確的方法。
　　（3）不能預(yù)防路面早期破壞。根據(jù)眾多學(xué)者的研究，馬歇爾設(shè)計產(chǎn)生的技術(shù)指標，如馬歇爾穩(wěn)定度、流值等不能反映熱拌瀝青混合料（HMA）的抗剪強度，從而與路面的破壞，如車轍、疲勞和低溫開裂并不相關(guān)，也就不能預(yù)防路面早期破壞，該法的功能僅僅停留在確定最佳瀝青用量的作用上。
　　（4）不適用于大粒徑瀝青混合料。現(xiàn)行馬歇爾試件只有100mm直徑，僅適用于最大集料尺寸25mm的集料，大多數(shù)下面層，甚至部分采用大粒徑瀝青混合料的中面層都無法適用該法來進行混合料設(shè)計。
　　（5）不適用某些聚合物改性瀝青。現(xiàn)行馬歇爾設(shè)計的一套指標主要是針對密級配常規(guī)瀝青開發(fā)的，對于某些聚合物改性瀝青，例如丁苯橡膠瀝青，流值遠遠超過40，但仍能用，盡管使用者作過部分研究，但作為標準規(guī)范的技術(shù)指標仍需進行深入的研究。
　　（6）試件成型方法不能模擬行車壓實。馬歇爾設(shè)計方法中試件成型采用擊實方法，一方面擊實方法很容易將某些顆粒擊碎，從而改變了混合料的級配；另一方面，擊實方法不能模擬壓路機和行車的搓揉碾壓作用。美國SHRP曾對旋轉(zhuǎn)壓實、輪碾壓實、馬歇爾擊實、路面巖心試件進行過工程性質(zhì)的相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)馬歇爾擊實試件的工程性質(zhì)與路面巖心試件的工程性質(zhì)相關(guān)性能最差。
　　馬歇爾設(shè)計方法的重要貢獻之一是注意到了熱拌瀝青混合料（HMA）必須具有一定的體積性質(zhì)，如密度和空隙性質(zhì)，才能產(chǎn)生耐久的HMA。如果這些性質(zhì)不合適是不行的，新的Superpave設(shè)計方法也繼承和發(fā)展了這些重要特性。馬歇爾設(shè)計方法由于設(shè)備比較簡單，很快得到了廣泛的應(yīng)用。公路部門根據(jù)這些體積性質(zhì)與路用性能積累了一定的經(jīng)驗，但是這種經(jīng)驗只對特定的材料與環(huán)境（氣候與交通）有效。
　　（7）不適用于開級配瀝青混合料。馬歇爾設(shè)計方法只適用于密級配常規(guī)瀝青混合料，如何設(shè)計開級配瀝青混合料，不是簡單地用改變馬歇爾穩(wěn)定度或流值等指標就能實現(xiàn)的。

5　水敏感性評價

5.1　我國規(guī)范指標及問題
　　我國瀝青混合料技術(shù)指標不足以防止水損害，我們一些高速公路在施工時，嚴格按照交通部行業(yè)標準《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ032）執(zhí)行，即：
　　（1）按水煮法試驗，所有的集料與瀝青的粘附性都大于4級；
　　（2）按馬歇爾試驗，所有的瀝青混合料殘留穩(wěn)定度均大于80%。
　　為什么都滿足了交通部技術(shù)規(guī)范，仍發(fā)生了水損害，除了上面論述的一些原因之外，還有一個原因是規(guī)范本身的關(guān)于粘附性指標以及混合料殘留馬歇爾穩(wěn)定度的指標，與路面水損害并沒有建立很好的關(guān)系。
　　對于集料與瀝青的粘附性指標來說，這個指標存在著三個致命的缺陷：
　　（1）是否有不同粘附性等級與路面水損害關(guān)系的長期性能觀測資料，這些資料是否已表明粘附性≥4級就不會產(chǎn)生水損害，事實上這種關(guān)系沒有建立。
　　（2）粘附性等級用水煮法試驗評價，水煮法試驗結(jié)果受人為主觀因素影響太大，某指揮部曾請兩家較為權(quán)威的單位測試玄武巖的粘附性，一個3級，一個5級，就充分說明這種試驗結(jié)果作為規(guī)范技術(shù)指標是不科學(xué)的。
　　（3）水煮法只適用于9.5～13.2的粗集料，事實上，部分細集料為砂，與瀝青粘附性較差，但并沒有評價。
　　美國材料與試驗協(xié)會 ASTM D 3625-96"水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標準實踐"的變遷就是一個很好的說明。 ASTM D 3625-91名稱為"水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標準試驗方法"，而ASTM D3625-96則改成"水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標準實踐"。 這里有著重要差別，試驗方法是對一種材料、一個產(chǎn)品、 一個體系或一種服務(wù)的一個或多個性質(zhì)、特征的確認、測量與評價，會產(chǎn)生試驗結(jié)果。 而實踐就不同了，它是對一種操作、一種功能給出一種明確的方法，它并不產(chǎn)生試驗結(jié)果。從標準試驗方法改變成標準實踐，對水煮法的作用也更明確了,它不產(chǎn)生定量試驗結(jié)果，ASTM D3625-91"水煮法評定水對瀝青裹復(fù)集料影響的標準試驗方法"，將裹復(fù)程度與標準剝落率相比較分為0％～100％ 10等, 業(yè)主們有的將95％、有的將90％作為接收標準。新版方法已去掉這些敘述，因而也不能作為拒絕或接收混合料的標準。
　　美國ASTM　D3625-95水煮法用廠拌混合料，進行煮沸用于現(xiàn)場肉眼判斷兩種集料與瀝青的粘附性。D3625-95并不是一種試驗方法，而是一種標準實踐，它本身并不產(chǎn)生試驗結(jié)果，D3625明確表明，水煮法與路面現(xiàn)場水損害的關(guān)系尚未建立。
　　再拿瀝青混合料殘留浸水馬歇爾穩(wěn)定度技術(shù)指標來說，也存在著致命的弱點。 75次馬歇爾擊實儀雙面擊實， 試件空隙率已達到設(shè)計空隙率為3%～5%，水很難浸入，也更難浸入瀝青膜與集料之間，沒有足夠的水，水損害就無從談起？如果要用殘留馬歇爾穩(wěn)定度作為指標，也得讓空隙率接近現(xiàn)場空隙率，也就是說試件空隙率應(yīng)在6%～8%之間。
　　最近，在"公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范"（JTJ014-97）中已增加了使用簡化的洛特曼試驗法作為瀝青混合料水穩(wěn)定性指標。
　　水損害主要是發(fā)生在我國南方多雨潮濕地區(qū)，而氣溫低于-21.5℃的北方，降雨量較少，水損害不應(yīng)是一個嚴重問題，倒是南方多雨潮濕地區(qū)再加上冰凍，十分需要一個更能反映混合料水損害特性的技術(shù)指標，這個指標就是用AASHTO T283試驗的結(jié)果--間接抗拉強度比來表征。

5.2　Superpave規(guī)范指標
　　Superpave混合料設(shè)計方法中關(guān)于瀝青混合料水敏感性評價，應(yīng)用 AASHTO T283"壓實瀝青混合料水損害試驗方法"、并要求間接抗拉強度比（TSR）大于等于80% 作為瀝青混合料水敏感性評價指標。
　　事實上Superpave的指標不是新東西，它完全采用了美國在八十年代進行的全國公路聯(lián)合攻關(guān)項目（NCHRP）的研究成果，雖然AASHTO T 283不是一個十全十美的方法，在九十年代初期已是全美國普遍接受的試驗方法，初期TSR各州規(guī)范不一，有的州要求TSR≥70%，有的州TSR≥80%，目前Superpave規(guī)范統(tǒng)一為TSR≥80%。
　　我國最新出版的"公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范"(JTJ014-97)將"八五"國家科技攻關(guān)成果——簡化的洛特曼方法納入瀝青混合料水穩(wěn)定性指標之中。除通常采用瀝青與礦料粘附性試驗和浸水馬歇爾試驗，以檢驗瀝青混合料受水損害的抗剝落性能外，對年最低氣溫低于-21.5℃的寒冷地區(qū)， 還應(yīng)增加瀝青混合料凍融劈裂殘留強度。
　　簡化的洛特曼方法，用雙面擊實50次的馬歇爾試件，常溫下浸水20min， 0.09MPa浸水抽真空15min后，在-18℃冰箱中冷凍16h，在60℃水中放置24h完成一次循環(huán)后，再在25℃水中浸泡２h后測劈裂強度，將此強度與未經(jīng)凍融循環(huán)試件的劈裂強度的比值作為水穩(wěn)定性指標。
　　事實上，我國簡化的洛特曼方法與真正的AASHTO T283相比有下列不同：
　　——混合料未經(jīng)85℃、16h的老化或135℃、4h的老化
　　——空隙率未知
　　——飽和度未知
　　在這種情況下試驗的重復(fù)性和再現(xiàn)性沒有經(jīng)過大量試驗驗證。
　　重要的不是試驗方法本身，而是試驗方法與指標應(yīng)該應(yīng)用的場合。事實上，-21.5℃的寒冷區(qū)， 雨水較少，水損害的潛在危險也較小，而在南方就不同了，一些路面離析地點，空隙率較大，滲進的雨水晚上結(jié)冰，體積膨脹，混合料就散了，事實上，這個指標首先應(yīng)針對南方多雨有負溫度的地區(qū)， 只要一次結(jié)冰，坑塘就出來了，滬寧路出現(xiàn)坑塘也有此原因。
　　瀝青混合料水損害雖不是一個新問題，在我國仍是一個尚未被充分認識的潛在危險，它尚未引起我國公路瀝青工作者的足夠重視，應(yīng)在學(xué)習(xí)國外有效試驗方法的基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入開展這方面工作。

6　 密度標準

　　我國現(xiàn)行方法標準為以當天的拌和廠取樣試驗的馬歇爾密度作為標準密度，通常用4～6個馬歇爾密度的平均值作為該批混合料攤鋪路段壓實度計算的標準密度使用。
　　我國現(xiàn)行方法標準至少有個問題值得商榷:
　　由于馬歇爾密度受人為影響而改變，最簡單的方法是稍稍降低一點拌和溫度和壓實溫度就可得出較低的馬歇爾密度，以這樣的密度作為標準密度，即使達到了96% 的壓實度，實際路面的密度仍偏低，空隙率偏大，因此，采用最大理論密度作為標準密度更為合理。根據(jù)1986年的調(diào)查，美國有44%的州采用最大理論密度作為標準密度，38%的州采用實驗室馬歇爾密度作為標準密度，有12%采用試驗路密度作為標準密度, 有6%的州采用現(xiàn)場馬歇爾密度。以92%最大理論密度作為壓實度標準的有12個州，以93%的最大理論密度作為壓實度標準的有5個州。 現(xiàn)在美國正在逐步推廣Superpave混合料體積設(shè)計方法，到2000年全面放棄馬歇爾方法和采用Superpave 混合料體積設(shè)計方法，也即全部用最大理論密度作為壓實度標準，目前的標準是92%的最大理論密度，已有將最大理論密度提高到93%作為壓實標準的趨勢。
　　從表12中可以看出，試驗段1路面壓實度盡管均滿足交通部標準96％，無一不合格，但如果用最大理論密度92％去衡量，有67％的密度不合格；若要用93％的最大理論密度去衡量，則100％不合格。
　　表12中試驗段4也表明，96％的馬歇爾密度無一不合格；若用92％的最大理論密度作標準，仍有20％的路段密度不合格；如用93％的最大理論密度作標準，則有80％的路段不合格。

兩種壓實度標準合格率比較表　　　　　表12

　　美國的壓實度標準有從最大理論密度的92%提高到93%的趨勢。根據(jù)這種標準，路面的密度更顯不足。
　　盡管均滿足我國交通部標準，由于馬歇爾密度受人為因素影響較大，有的承包商有意降低拌和與壓實溫度，使標準馬歇爾密度偏低。
　　建議在今后高速公路建設(shè)中，一方面按現(xiàn)行壓實度標準進行施工；另一方面，建立課題組，用最大理論密度進行監(jiān)控，積累數(shù)據(jù)。如確實是密實度不夠，應(yīng)轉(zhuǎn)到以最大理論密度為標準上來。

7　結(jié)論與建議

　　根據(jù)作者的觀察、總結(jié)本文的主要結(jié)論與建議如下：
　　(1)在交通條件發(fā)生重大變化，新材料、新工藝層出不窮的時代，我國現(xiàn)行瀝青路面技術(shù)標準應(yīng)進行修改。
　　(2)在材料標準方面應(yīng)對集料標準予以更多的重視。
　　——粘附性指標不應(yīng)作為集料標準，只是現(xiàn)場目測比較兩種集料的方法。
　　——集料視密度是否作為集料的一個指標值得討論。
　　——集料吸水性指標太嚴，建議放寬到3%～4%，并在最大理論密度試驗方法上增加相應(yīng)的方法。
　　——進一步明確集料磨光值和沖擊值的定義和應(yīng)用范圍。
　　——建立相應(yīng)的關(guān)于破碎面的試驗方法。
　　——在混合料設(shè)計時集料篩分中增加水洗法篩分，確定粗細集料中的小于0.075mm顆粒含量。
　　——粗細集料堅固性、細集料的砂當量試驗應(yīng)進一步加強推廣使用的力度。
　　——增加粗細集料角礫性試驗方法及相應(yīng)的技術(shù)指標。
　　(3)現(xiàn)行重交通瀝青技術(shù)標準中粘度指標改為實測記錄，盡管不作為正式指標，但過去關(guān)于粘度的許多經(jīng)驗可以借鑒。粘度是瀝青流變性質(zhì)的一個重要參數(shù)，不應(yīng)由于儀器缺乏而放棄該指標。
　　(4)在設(shè)計標準方面，我國常用的瀝青混合料級配、尤其是抗滑表層混合料的級配應(yīng)進行深入研究，包括級配組成、瀝青用量的確定和技術(shù)指標，不應(yīng)簡單地套用和修改馬歇爾設(shè)計方法及指標來進行抗滑表層混合料設(shè)計。
　　(5)為了與國際接軌，應(yīng)重新定義集料最大尺寸和增加集料公稱尺寸定義。
　　(6)在規(guī)范中進一步明確定義礦粉/瀝青用量比，事實上為礦粉/有效瀝青用量比，同時在瀝青混合料體積分析時引入有效瀝青用量，并用它來計算空隙率。
　　(7)現(xiàn)行馬歇爾設(shè)計方法有許多缺陷，但要摒棄它也非易事，但要使大家明白馬歇爾設(shè)計方法的主要功能是確定一個瀝青用量和一個合適的體積性質(zhì)，而馬歇爾穩(wěn)定度和流值滿足技術(shù)要求并不說明路用性能就能滿足要求。
　　(8)我國現(xiàn)行規(guī)范在水敏感性評價方面宜作重大改進，如前所述，滿足了現(xiàn)行規(guī)范的混合料并不能防止水損害，水損害固然還有外部原因，但粘附性和殘留穩(wěn)定度與水損害的關(guān)系是不清楚的，簡化的洛特曼方法不科學(xué)，建議增加AASHTO T283作為南方多雨及冰凍地區(qū)的水敏感性指標。
　　(9)我國現(xiàn)行瀝青路面壓實以當天拌和廠取樣試驗的馬歇爾密度作為標準密度不科學(xué)，因為馬歇爾密度隨著拌和溫度與壓實溫度變化而發(fā)生較大變化。建議在現(xiàn)行標準基礎(chǔ)上，用最大理論密度進行監(jiān)控，積累數(shù)據(jù)以便今后逐步過渡到以最大理論密度為路面壓實度標準。

參考文獻

1　公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTJ032-94）.北京：人民交通出版社.1994
2　江蘇寧滬高速公路股份有限公司；江蘇省交通科學(xué)研究所；交通部重慶公路研究所.滬寧高速公路江蘇段瀝青與瀝青混合料路用性能試驗與評估-瀝青混合料路用性能試驗與評估報告.1998.6