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1、沥青路面质量管控与按质支付,主讲 2009年9月25日,内容提要,一、质量管理体系 二、施工质量与设计符合性验证 三、产品质量稳定性符合性验证 四、施工质量均匀性符合性验证 五、质量验收与按质支付,图1 高速公路沥青路面施工质量管理体系,一、质量管理体系(1),一、质量管理体系(2),咨询验证机构职责: 独立验证试验 技术上协助业主 协助业主质量策划、质量改进、质量监督,一、质量管理体系(3),比对试验 平行试验1.频率：一般10%承包人2.项目:配合比设计验证、原材料&混合料抽检（验证性）、 路面检测（含试验段） 独立的质量判定试验：如离析等非标检测试验 仲裁性试验 特殊试验,独立验证工作内
2、容,一、质量管理体系(4),质 量 验 收 ： 施 工 规 范 ： 质量管理模式： 提高沥青路面施工过程控制的效率和有效性 提高质量检测在质量管理与控制中的重要性,合格判定,优良等级,规定方法,质量保证,事后判定,过程控制,质量管理改革,二、施工质量与设计符合性验证（1）,路面质量与设计的符合性检验 沥青路面破坏三大准则：疲劳破坏/车辙/开裂 设计参数：交通、环境、设计弯沉、模量、泊松比等/疲劳设计准则 我国目前的施工验收指标：压实度、厚度、路表弯沉疲劳特性评价、路面结构检测技术等存缺陷 验证手段：计算机模拟/室内试验/现场试验/加速加载试验/长期路面性能调查,二、施工质量与设计符合性验证（2
3、）,二、施工质量与设计符合性验证（3）,符合性检验：针对材料，非路面结构设计，表现在原材料、矿料级配、材料体积组成及压实度检测。,二、施工质量与设计符合性验证（4）,沥青路面设计原理：材料荷载环境结构 结构设计目的：确定结构层数量、位置材料 组成结构层厚度 设计方法：经验法力学经验法（AASHTO路面结构设计指南/我国公路沥青路面设计规范）我国：双圆垂直均布荷载、弹性层状体系、路表弯沉、层底拉应力,二、施工质量与设计符合性验证（5）,沥青混合料设计下面层：模量与基层差别大，抗疲劳 中面层：抗车辙 上面层：抗滑、耐久、防炫、降噪,技术要求,耐久性,抗水损害,抵抗疲劳,低温抗裂,高温稳定,抗滑性,
4、施工和易,二、施工质量与设计符合性验证（6）,沥青混合料类型选用：1.美国：NAPA、FHWA2001年发布沥青混合料类型选择指南（依据交通量，级配类型选择、定不同层次最大粒径和最小层厚关系）2.中国：公路沥青路面施工技术规范（分粗型、细型，无明确选型，级配范围宽，AK并入AC） 胶结料选择：PG(气候、交通量) 设计内容：三阶段：混合料级配、最佳沥青用量、体积组成、 路用性能验证,二、施工质量与设计符合性验证（7）,美国混合料质量管控中的指标（45份问卷）,二、施工质量与设计符合性验证（8）,二、施工质量与设计符合性验证（9）,沥青混合料取样方法：1.中国：卸料下方、连续几次、四分料车、装料
5、一半、不同方向3个高度、3车、四分 摊铺宽度两侧1/21/3、全厚、连续3车、四分 2.美国：,Kansas Roadway Sampling Method：,635mm x 508mm x 280mm,Iowa Roadway Sampling Method：,203mm x 203mm witha depth of 101.6mm,四点：距中线及侧边0.3m,随机三点,Michigan Roadway Sampling Method,three plates (360mm x 720mm) with 600mm-long wires,two plates at 150 mm from th
6、e edges of the lane and one at the center of the lane,Material Transfer Device Sampling: The Ministry of Ontario,Ohios Experience with Mechanical Sampling Device,二、施工质量与设计符合性验证（10）,建成沥青路面质量与设计的符合性检验： 1.移动式加速加载试验 20世纪80年代澳大利亚首先设计了可移动野外足尺加速加载设备（ALF） 南非开发重载模拟器（HVS）,可移动野外足尺加速加载设备,ALF和HVS技术参数比较,二、施工质量与设计
7、符合性验证（11）,2.现场测试路表弯沉我国沥青路面强度与刚度的唯一指标三大弯沉：静态弯沉：Benkelman Beam稳态动力弯沉：Dynaflect、Road Rater（震动荷载）冲击荷载弯沉：FWD（瞬时脉冲荷载）我国以静态弯沉作为符合性检验的主要检验指标,二、施工质量与设计符合性验证（12）,3.沥青混合料疲劳试验普遍方法：间接拉伸法、梯形悬臂梁弯曲法、四点弯曲法美国对以上进行对比最终选定四点弯曲作为室内的标准疲劳试验,380mm65mm50mm,二、施工质量与设计符合性验证（13）,4.动态模量试验方法：单轴压缩试验试件直径1002mm， 高1502.5mm旋转压实成型后钻芯,三、
8、产品质量稳定性符合性验证(1),施工质量动态管理：质量控制图 1.优点：及时发现问题降低生产施工过程中变异性增强承包人处理质量问题的能力节省由于处罚和返工带来的费用建立合理的质量要求提供基础建立永久的质量记录为材料和产品采购提供验收依据作为质量评比和按质支付的定量依据,三、产品质量稳定性符合性验证(2),2.沥青路面适宜的质量控制图均值控制图质量特征极差控制图标准差控制图单位控制图移动平均控制图,公路沥青路面施工技术规范,三、产品质量稳定性符合性验证(3),均值和极差控制图： 依赖于统计结果，需要大量统计数据 耗费时间长 检测流程时序上滞后于生产流程 X图：CL=X,UCL=X+A2R,LCL
9、=X-A2R R图：CL=R,UCL=D4R,LCL=D3R系数参照管理图用系数表，UCL、LCL非常数，规范上下限为固定值,三、产品质量稳定性符合性验证(4),移动平均控制图：依赖单点，以设计标准值和工业标准差控制，移动平均线应接近目标值,三、产品质量稳定性符合性验证(5),移动平均控制图示例：沥青混合料的生产配合比沥青用量为5.7%，规定的沥青用量允许 误差为0.25%，则：5个样本点的移动平均告警界限与目标值的偏差为上下告警界限分别为：UWL=5.7+0.22=5.9;LWL=5.7-0.22=5.55个样本点的移动平均处置界限与目标值的偏差为上下处置界限分别为：UAL=5.7+0.33
10、=6.0;LAL=5.7-0.33=5.4,三、产品质量稳定性符合性验证(6),沥青含量移动平均控制图,三、产品质量稳定性符合性验证(7),沥青混合料产品质量特性体积组成直接影响路面的力学行为和路用性能 体积控制指标（VV、VMA、VFA） 级配组成是“表”，体积组成是“本” 作为沥青混合料设计及批量生产质量稳定性的控制指标 精确度由毛体积和理论密度测定值决定 压实度采用双控,三、产品质量稳定性符合性验证(8),沥青混合料生产质量稳定性 1.验证项目：原材料品质与规格：集料、沥青生产过程控制参数：级配、油量、体积参数最终产品质量：体积指标、路用性能 2.试验方法AASHTO:溶剂回收法、核子法
11、、燃烧炉法（工业标准差分别为0.25、 0.18、 0.13） 3.技术困难缺少精准的无破损检测方法理论密度和毛体积密度测量的准确性和有效性,三、产品质量稳定性符合性验证,影响产品质量稳定性常见问题1.集料生产与管理：集料加工与规格、验收与堆放、细集料防雨2.拌和设备标定与设置计量系统标定、筛网尺寸选择、拌缸运行参数（转速、 充盈率、拌和时间、除尘对细集料影响、出料温度）3.拌和设备结构改进间歇式、连续式*温度传感器、称,四、施工质量均匀性符合性验证(1),厚度均匀性钻芯法高程测厚法 路面雷达,路面雷达,四、施工质量均匀性符合性验证(2),刚度均匀性劈裂回弹模量路表弯沉温湿度、结构层厚度、刚度
12、、层间接触条件的函数非一致性检验车道间、车道内,四、施工质量均匀性符合性验证(3),路面离析密度测定表面构造深度其它透水系数、热像仪、 芯样分层数字技术,红外热像仪,用于离析现象的检测手段与方法,不同检测方法对识别路面离析能力评价,空隙率、混合料温度、构造深度比的关系,四、施工质量均匀性符合性验证(4),芯样路用性能验证间接拉伸试验测定动态模量、回弹模量四点弯曲试验测定疲劳性能高温性能试验ALF、HVS；Westrack、NCAT环道试验室内环道（部公路院）小型环道（东南大学）室内车辙 抗水损害能力试验,四、施工质量均匀性符合性验证(5),室内车辙中国、英国、日本德国汉堡车辙钢制试验轮、试件厚
13、度可调、亦可圆柱形试件法国LCPC、澳大利亚充气试验轮碾压成型、试验美国APA充气硬橡胶管上施加移动压力、0.6m/s欧美其它国家RLWT旋转车辙仪路面钻孔芯样，100mm或150mm圆柱体直接试验,汉堡车辙,APA,四、施工质量均匀性符合性验证(6),导致水损害机理：撕裂、置换、瞬间乳化、间隙压力、冲刷损失影响因素：集料酸碱性、沥青粘度、混合料类型、施工、排水,四、施工质量均匀性符合性验证(7),抗水损害性能试验方法：常见：粘附性、浸水马歇尔、真空饱水马歇尔、冻融劈裂、浸水车辙华南理工大学：沥青混合料抗动水冲刷试验装置模拟现场正负压力，击实试件、旋转压实或现场芯样均可，温度、压力、频率可调，
14、测定冲刷前后劈裂强度比,五、质量验收与按质支付,沥青路面验收沥青混合料指标：级配、体积指标、性能指标路面施工质量指标：压实度、平整度、抗滑性能、离析 程度,单个指标合格率,综合评价指标,按质支付原则,路面使用寿命,+,组合支付因子,五、质量验收与按质支付,制定组合支付因子方法常用：加权平均法权重由业主、专家和承包人共同制定其它：最小单指支付法、平均值法、求和法等,美国部分州沥青面层关键指标及权重,五、质量验收与按质支付,费用支付调节制度OC曲线法对应于抽样方案（N,n，C）N批量，n样本大小，C合格判定数分级支付调整系数根据合格百分率区间或检测数值区间定支付系数连续支付调整系数国外最常用的支付
15、形式基于寿命周期成本的支付调节,五、质量验收与按质支付,用于统计验收的典型OC曲线,例1,五、质量验收与按质支付,例2,基于合格百分率的分级支付系数,五、质量验收与按质支付,连续支付常见公式：PF=55+0.5PWL (最高支付105%)PF=53+0.5PWL (最高支付103%)PF=83+0.2PWL (最高支付103%) PF支付系数， PWL合格百分率（应不小于50%）,分级支付与连续支付,五、质量验收与按质支付,五、质量验收与按质支付,组合支付 PF=w1PF1+w2PF2+wnPFn PF总支付系数 Wn第n个指标的权重系数，由专家等确定 PFn第n个指标的支付系数,五、质量验收
16、与按质支付,基于寿命周期成本的支付调节,五、质量验收与按质支付,关键指标： 评分权值3：压实度、厚度 评分权值2：弯沉值、平整度、渗水系数和抗滑 评分权值1：中线偏位、纵断高程、宽度、横坡选取原则：根据已有工程的实践经验,五、质量验收与按质支付,同济大学性能预估模型,AASHO模型,寿命预估模型,五、质量验收与按质支付,支付调节模型：,D路面设计寿命 E路面预期寿命 O罩面预期寿命 R=（1+INF）/（1+INT） INF通货膨胀率 INT利息率,五、质量验收与按质支付,沪宁高速公路扩建工程中下面层支付系数指标及权重,沪宁高速公路扩建工程上面层支付系数指标及权重,五、质量验收与按质支付,我国沥青路面质量管理特征：质量验收完全独立于QC/QA体系采用合格验收支付，缺少按质支付等激励机制在沥青混合料生产等重要环节，统计检验的手段和要求不够完善,
