对于道路的分类和沥青在施工中的实际需求量等具体情况，我们这篇文章进行一个详细的介绍和测算。本篇文章主要围绕路面等级、路面结构及面层进行介绍，再对新建公路和养护公路的沥青用量进行理论测算。 一、路面等级 路面按照面层材料的组成、结构强度、路面所能承担的交通任务和使用的品质分为高级路面、次高级路面、中级路面和低级路面四个等级。不同公路等级对应不同路面等级。 高级路面其面层材料类型为沥青混凝土和水泥混凝土，所适用的公路等级为高速、一级及部分二级公路。 次高路面层其面层材料类型为沥青贯入碎石、沥青碎石和沥青表面处治，所适用的公路等级为二级公路及部分三级公路。 中级路面其面层材料类型为碎砾石、半整齐块石及其他粒料，所适用的公路等级为部分三级公路及部分四级公路。 低级面层其面层材料类型为各种粒料或当地材料改善土，如炉渣土、砾石土和砂砾石土等，所适用的公路等级多为四级公路。 具体公路的路面等级除公路等级外，还应考虑其使用要求、交通性质等条件，按技术经济的原则论证确定。
二、路面结构及面层 路面结构组合设计应针对各种路面结构组合的力学特性、功能特性及其长期性能衰变规律和损坏特点，遵循路基路面综合设计的理念，保证路面结构的安全、耐久和全寿命周期经济合理。路面结构可由面层、 基层、底基层和必要的功能层组合而成。我们这里重点讨论面层。面层采用不同材料分层铺筑时，可分为表面层、中面层和下面层。不同的路面等级对应不同的面层类型。 路面面层类型通常包括沥青路面、水泥混凝土路面和其他类型路面。我们这里重点讨论沥青路面。沥青路面分为沥青混凝土混合料、沥青碎石混合料、沥青贯入式、沥青表面处治四种类型。 沥青混凝土路面是用沥青混凝土混合料铺筑成的路面结构。沥青混凝土混合料是由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料，与沥青结合料拌和、压实后剩余空隙率小于10%的混合料，简称沥青混凝土，以AC表示。沥青混凝土路面适用于高速公路、一级、二级公路的沥青面层。 沥青碎石路面是用沥青碎石混合料铺筑成的路面结构。沥青碎石混合料是由适当比例的粗集料、细集料及填料（或不加填料），与沥青拌和、压实后剩余空隙率在10%以上的混合料，简称沥青碎石混合料，以AM表示。沥青碎石路面仅适用于过渡层及整平层。当沥青碎石混合料采用乳化沥青作结合料时，即为乳化沥青碎石混合料。乳化沥青碎石路面适用于三级及三级以下公路的沥青面层、二级公路的罩面以及各级公路沥青路面的联结层或整平层。 沥青贯入式路面是在初步压实的碎石或轧制砾石上，分层浇洒沥青、撒布嵌缝料，经压实而成的路面结构，厚度通常为4～8cm。沥青贯入式路面适用于二级及二级以下公路的面层，也可作为沥青混凝土路面的联结层。 沥青表面处治路面是用沥青和集料按层铺法或拌和法裹覆矿料，铺筑成厚度一般不大于3cm的一种薄层路面结构。适用于三级及三级以下公路、城市道路支路、县镇道路、各级公路施工便道的面层。 面层类型的选用除考虑公路等级及其对应的路面等级外，还应根据筑路材料供应情况，以及当地土质、气候、水文和施工技术等条件进行综合判断。 实例一：连云港新墟公路：表面层为3cm沥青碎石混合料，中间层为5cm沥青混凝土，下面层为7cm沥青贯入式 实例二：济青高速公路潍坊K135-K177段：表面层为4cm沥青碎石混合料, 中间层为6cm沥青混凝土，下面层为8cm沥青碎石混合料 注： 粗集料是指粒径大于2.36mm的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等集料。 细集料是指粒径小于2.36mm的天然砂、人工砂（包括机制砂）及石屑等集料。 填料是指在沥青混合料中起填充作用的粒径小于0.075mm的矿物质粉末。 矿料是指用于沥青混合料的粗集料、细集料、填料的总称。 过渡层是指在填方路基为细粒土时，通过粒料直径的逐渐过渡,缓冲石方与细粒土基础的直接接触,以减少出现石方路基施工时的下沉和空隙的结构层。 整平层是指铺筑在旧路面上起调整高度、横坡和平整度等整平作用的结构层。 联结层是指为加强面层与基层的共同作用或减少基层裂缝对面层的影响，设在基层上的结构层。 罩面是指为改善沥青路面的使用质量，提高路面的防水、抗滑能力和平整度，在原有沥青路面上加铺的细石薄沥青结构层。 将上述内容汇总为下表，由此可知公路方向的沥青需求主要集中于高速公路及一、二、三级公路。
三、新建公路沥青用量估算 1. 沥青混凝土体积的计算 沥青混凝土体积=厚度*宽度*长度 厚度：新建不同等级公路所需沥青层厚度不同，高速公路沥青层推荐厚度通常为12-20cm；一级公路沥青层推荐厚度通常为10-16cm；二级公路沥青层推荐厚度通常为4-10cm；三级公路沥青层推荐厚度通常为2-4cm；四级公路沥青层推荐厚度通常为1-2.5cm。在以下计算中，我们将高速公路的厚度取为18cm，一级公路取为13cm，二级公路取为9cm。
宽度：由于本文仅为粗略估算，暂仅将车道宽度作为主要衡量标准，未将路肩等因素考虑在内。根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）中的说明，不同等级的公路有不同的设计速度和车道数，设计速度决定了其车道宽度，在以下计算中，我们将高速公路车道宽度取为3.75m，车道数取为6；一级公路车道宽度取为3.75m，车道数取为4；二级公路车道宽度取为3.75m，车道数取为2；则可以计算得到：公路宽度=车道数*车道宽度。
2. 沥青混凝土密度的选取 如上文中介绍，高速公路、一级、二级公路的沥青面层主要使用沥青混凝土混合料。常见的传统沥青混凝土混合料集料的粒径分类有三种规格： 细粒式沥青混凝土：密度为2.46吨／立方米，AC—9.5mm或AC—13.2mm。 中粒式沥青混凝土：密度为2.43吨／立方米，AC—16mm或AC—19mm，。 粗粒式沥青混凝土：密度为2.44吨／立方米，AC—26.5mm或AC—31.5mm。 施工时沥青混凝土混合料的组合原则是：沥青面层集料的最大粒径宜从上层至下层逐渐增大。上层宜使用中粒式及细粒式，且上面层沥青混合料集料的最大粒径不宜超过层厚的1/2，中、下面层集料的最大粒径不宜超过层厚的2/3。在以下计算中我们将沥青混凝土混合料的密度取为2.45吨／立方米，则可以计算得到：沥青混凝土质量＝密度*体积。 3. 沥青混凝土中沥青含量的选取 根据我国现行规定《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中的说明，若仅将空隙率作为考虑指标，则满足规范要求的沥青用量范围中值约为4%。当前更为推荐的确定沥青用量的方法为：在空隙率标准上，根据国内外经验，结合马歇尔试验作为配合比设计方法，根据当地不同的气候和交通条件选用不同的值。在以下计算中我们将沥青混凝土中的沥青含量取为4%，则可以计算得到：沥青用量=沥青混凝土质量*沥青含量。 4. 计算举例 新建一公里公路沥青用量： 高速六车道：沥青层厚度0.18m，车道宽度3.75m，6条车道，沥青混凝土密度2.45吨/立方米，其中沥青含量4%，则新建一公里所需沥青用量约为396.9吨（396.9=0.18*3.75*6*1000*2.45*4%）。 一级四车道：沥青层厚度0.13m，车道宽度3.75m，4条车道，沥青混凝土密度2.45吨/立方米，其中沥青含量4%，则新建一公里所需沥青用量约为191.1吨（191.1=0.13*3.75*4*1000*2.45*4%）。 二级二车道：沥青层厚度0.09m，车道宽度3.75m，2条车道，沥青混凝土密度2.45吨/立方米，其中沥青含量4%，则新建一公里所需沥青用量约为66.2吨（66.2=0.09*3.75*2*1000*2.45*4%）。 五、养护沥青用量估算 1. 养护工程分类 根据交通部2018年3月2日发布的《公路养护工程管理办法》中的说明，养护工程按照养护目的和养护对象，分为预防养护、修复养护、专项养护和应急养护。 预防养护是指公路整体性能良好但有轻微病害，为延缓性能过快衰减、延长使用寿命而预先采取的主动防护工程。 修复养护是指公路出现明显病害或部分丧失服务功能,为恢复技术状况而进行的功能性、结构性修复或定期更换，包括大修、中修、小修。 专项养护是指为恢复、保持或提升公路服务功能而集中实施的完善增设、加固改造、拆除重建、灾后恢复等工程。 应急养护是指在突发情况下造成公路损毁、中断、产生重大安全隐患等,为较快恢复公路安全通行能力而实施的应急性抢通、保通、抢修。 考虑到专项养护为养护需求主要来源，以下估算主要以专项养护的标准展开进行。 2. 根据《公路(养护)工程预算定额》中的说明：专项养护中路面常规挖补、沥青混凝土车辙处治按照实际情况，以4cm为基准，其他厚度根据每增加1cm计算消耗量。因此在以下估算中我们将养护所需沥青层厚度粗略取为5 cm。 3. 其余计算同新建公路沥青需求： 沥青混凝土体积=厚度*宽度*长度 沥青混凝土的密度取2.45吨／立方米 沥青混凝土的质量＝密度*体积 沥青混凝土中沥青含量取4% 4. 计算举例 养护一公里公路沥青用量： 高速六车道：沥青厚度0.05m，车道宽度3.75m，6条车道，沥青混凝土密度2.45吨/立方米，其中沥青含量4%，则养护一公里所需沥青用量约为110.3吨（110.3=0.05*3.75*6*1000*2.45*4%）。 一级四车道：沥青厚度0.05m，车道宽度3.75m，4条车道，沥青混凝土密度2.45吨/立方米，其中沥青含量4%，则新建一公里所需沥青用量约为73.5吨（73.5=0.05*3.75*4*1000*2.45*4%）。 二级二车道：沥青厚度0.05m，车道宽度3.75m，2条车道，沥青混凝土密度2.45吨/立方米，其中沥青含量4%，则新建一公里所需沥青用量约为36.8吨（36.8=0.05*3.75*2*1000*2.45*4%）。 以上新建和养护一公里各级公路的举例估算结果汇总如下：
(作者单位：中信建投期货) | 
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发表于 2020-9-24 08:55
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