瀝青混合料及穩(wěn)定土基層定額材料消耗問題探討

王乃家

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司 沈陽市 110166)

1 瀝青混合料的材料消耗計算

1.1 油石比與含油量

為便于混合料配制，設(shè)計和定額均采用油石比[1-2]作為技術(shù)指標，所謂油石比是指瀝青混凝土中瀝青與礦料質(zhì)量的比例；在計算瀝青混合料的瀝青消耗量時，需將油石比換算為含油量，所謂含油量是瀝青質(zhì)量與瀝青混合料總質(zhì)量的比例；二者的關(guān)系為：

(1)

式中：Y為含油量；L為油石比。二者均以百分比形式體現(xiàn)。

1.2 瀝青混合料定額中瀝青消耗量計算

定額的瀝青消耗量由式(2)構(gòu)成：

(2)

式中：Sd為定額中的瀝青用量；Ld為定額中標明的油石比；ρ為混合料干密度；DE為混合料的定額含量；SHcn為瀝青場內(nèi)運輸及操作損耗。

以《公路工程預算定額》[2](JTG/T 3832—2018，以下簡稱“定額”)2-2-12瀝青瑪蹄脂碎石混合料(以下簡稱SMA)為例，DE為1020m3/1000m3；Ld、ρ按定額附錄一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取值，分別為6.21%和2.365t/m3；SHcn按定額附錄四規(guī)定為3%。

1.3 瀝青用量換算的有關(guān)問題

按定額第二章第二節(jié)第10條：“當設(shè)計采用的油石比與定額不同時，可按設(shè)計油石比調(diào)整定額中的瀝青用量”，換算公式為：

(3)

式中：Si為按設(shè)計油石比換算后的瀝青用量；Sd為定額中的瀝青用量；Ld為定額中標明的油石比；Li為設(shè)計采用的油石比。

以SMA的設(shè)計油石比為7%對式(3)驗證計算，其中，混合料干密度、混合料定額含量、場內(nèi)運輸及操作損耗等仍按定額的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取值。

出現(xiàn)差異的原因是式(3)直接采用油石比的比值而沒有換算為含油量比值，按含油量的比值將換算公式修正為：

(4)

按式(4)換算設(shè)計油石比為7%時， SMA定額的換算瀝青消耗量：

1.4 瀝青混合料中集料消耗量的有關(guān)問題

集料在混合料中的含量：

(5)

集料消耗量：

(6)

式中：K為集料在混合料中的含量；Ci為某種集料的定額消耗量；Li為某種瀝青混合料設(shè)計油石比；ρ為某種瀝青混合料干密度；DE為混合料的定額含量；SHcni為某種集料的場內(nèi)運輸及操作損耗；BFLi為某種集料通過篩孔的百分率(按設(shè)計要求)。式(6)計算結(jié)果是集料質(zhì)量，對于以m3為單位的碎石、機制砂等集料消耗，應按定額附錄四的單位質(zhì)量進行換算。

按2-2-12SMA定額消耗，計算集料總質(zhì)量=7.344t(纖維穩(wěn)定劑)+148.12m3×1.5t/m3(機制砂)+207.64t(礦粉)+1236.02m3×1.5t/m3(碎石)=2291.19t/1000m3。

2 穩(wěn)定土基層的材料消耗量計算

穩(wěn)定土基層是用石灰、水泥、粉煤灰等結(jié)合料與土、砂礫、碎石或其它集料，經(jīng)拌和、攤鋪、壓實而成的路面基層?？煞譃樗喾€(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類、石灰粉煤灰穩(wěn)定類、石灰煤渣穩(wěn)定類、水泥石灰穩(wěn)定類等五大類[2]。

2.1 水泥(石灰)穩(wěn)定類的水泥(石灰)劑量與水泥(石灰)含量

水泥(石灰)穩(wěn)定類的水泥(石灰)劑量以水泥(石灰)質(zhì)量占全部干燥被穩(wěn)定材料質(zhì)量的百分率表示[2-3]，水泥(石灰)含量是水泥(石灰)質(zhì)量與混合料總質(zhì)量的比例，二者的關(guān)系：

(7)

式中：S為水泥(石灰)含量；L為水泥(石灰)劑量。二者均以百分比的形式體現(xiàn)。

2.2 水泥(石灰)穩(wěn)定類定額中材料消耗量計算

以公路工程建設(shè)中廣泛采用的水泥碎石基層(2-1-7-5)為例對材料的消耗量進行計算：

(1)水泥消耗量計算

水泥消耗量由下式構(gòu)成：

(8)

式中：Cd為定額中的水泥消耗量；Ld為定額中標明的水泥劑量；ρ為混合料干密度；DE為混合料的定額含量；SHcn為水泥場內(nèi)運輸及操作損耗。

該定額標明Ld為5%；ρ按定額附錄一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為2.3t/m3；DE為202m3/1000m2(20cm厚)；SHcn按定額附錄四規(guī)定為2%。

(2)碎石消耗量計算

碎石在混合料中的含量：

(9)

碎石消耗量：

(10)

式中：K為碎石在混合料中的含量；Ci為碎石的定額消耗量(m3)；Li為水泥劑量；ρ為混合料干密度；DE為混合料的定額含量；SHcn為碎石的場內(nèi)運輸及操作損耗；Rk為碎石單位質(zhì)量。

按式(10)計算2-1-7-5碎石消耗量：按定額附錄四，SHcn為2%；Rk為1.5t/m3；其他參數(shù)同式(8)取值。 則Cd=1/1.05×2.3t/m3×202m3/1000m2×1.02/1.5t/m3=300.88m3/1000m2；由于水泥與碎石的場內(nèi)運輸及操作損耗均為2%，按水泥消耗量及水泥劑量換算碎石消耗量：Cd=22.566t/5%/1.5t/m3=300.88 m3/1000m2,上述二種計算方法結(jié)果一致，也進一步驗證了式(10)的理論計算公式成立。與現(xiàn)行定額中的碎石消耗量296.73m3/1000m2[2]相比，相差幅度1%，建議定額修編時對碎石消耗量進行核實修正。

2.3 水泥(石灰)穩(wěn)定類定額中材料消耗量換算的有關(guān)問題

按定額第二章第一節(jié)第2條，“當設(shè)計配合比與定額標明的配合比不同時，有關(guān)材料可按下式進行換算”：

(11)

式中：Ci為按設(shè)計換算后的材料用量；Cd為定額中基本壓實厚度的材料數(shù)量；Bd為定額中壓實厚度每增減1cm的材料用量；H0為定額的基本壓實厚度。H為設(shè)計的壓實厚度；Ld為定額中標明的材料百分率；Li為設(shè)計配合比的材料百分率。

以設(shè)計水泥劑量4%，壓實厚度15cm的廠拌水泥碎石基層為例，對式(11)進行驗算：

(1)水泥消耗量驗算

出現(xiàn)差異的原因是式(11)直接采用水泥劑量的比值而沒有換算為水泥含量比值，按水泥含量比值將換算公式修正為：

(12)

按式(12)換算水泥劑量4%，壓實厚度為15cm的水泥消耗量：

(2)碎石消耗量驗算

出現(xiàn)差異的原因同樣是式(11)直接采用集料劑量的比值而沒有換算為含量比值，按集料含量比值將換算公式修正為：

(13)

式中：Ld、Li與定額式(11)的材料百分率不一致；Ld為定額中標明的水泥(石灰)劑量；Li為設(shè)計的水泥(石灰)劑量；其他參數(shù)同式(11)，但僅適用于集料。

按式(13)計算設(shè)計水泥劑量4%，壓實厚度為15cm的碎石消耗量，其中Cd按2.2的理論計算結(jié)果300.88 m3/1000m2取值；Bd按300.88m3/1000m2/20=15.044 m3/1000m2取值。

2.4 綜合穩(wěn)定材料基層定額消耗量存在的問題

基于綜合穩(wěn)定材料采用質(zhì)量配合比的計算辦法，筆者對定額的材料消耗數(shù)量進行了驗算，以定額“Ⅴ.水泥石灰穩(wěn)定類”為例，對比結(jié)果如表1。

表1 水泥石灰穩(wěn)定類基層材料計算消耗量與定額消耗量對比表

通過以上對比可以發(fā)現(xiàn)，定額中的水泥、石灰材料消耗量普遍相差某一比例，該比例恰為混合料中水泥、石灰材料的質(zhì)量百分比，說明定額中的結(jié)合材料消耗誤按外摻劑量計算；集料的定額消耗量也與理論計算有所差異，有必要在定額修編時核實修正或在現(xiàn)行定額中補遺。

另外，2-1-7-1、2-1-7-23、2-1-7-25、2-1-7-35等定額的材料消耗也與理論計算有較大差異；2-1-7-33、2-1-7-43定額的礦渣消耗量比理論計算少14.3%，經(jīng)分析，礦渣的單位重是按1.2t/m3計算，而不是按定額附錄四的1.05t/m3計算，其他差異不再贅述，建議核實修正。

3 結(jié)論和建議

本文僅以預算定額的部分子目對瀝青混合料及穩(wěn)定土基層定額材料消耗問題進行探討，《公路工程概算定額》(JTG/T 3831—2018)[4]、《公路工程估算指標》(JTG/T 3821—2018)[5]也存在同樣的問題，建議一并核實修正。在公路工程定額的歷史沿革過程中，《公路工程預算定額》(交工發(fā)〔1992〕65號)[6]、《公路工程預算定額》(JTG/T B06-02—2007)[7]也同樣存在本文所述問題，在當時對技術(shù)參數(shù)的處理手段有限的背景下采用較粗略的換算公式，一定程度上方便了計算工作，而在公路工程建設(shè)項目造價管理日趨精細化和技術(shù)手段日趨完善的背景下，在日后的定額修編中，有必要對材料的消耗量及換算公式進行精細化的計算和修正。

(4)按2.4的驗算結(jié)果，在定額修編中對綜合穩(wěn)定材料定額的消耗量進行核實修正或在現(xiàn)行定額中補遺。

(5)鑒于具體項目瀝青混合料的礦料配合比設(shè)計及礦料種類通常與定額有較大差異，建議定額修編時在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中列出各種礦料所占比例；造價軟件中增加礦料種類、比例的調(diào)整功能。