瀝青路面壓實度的質量控制標準探討

穆秀雯，龔 莉，張錦生

(東北林業大學土木工程學院，哈爾濱 150040)

壓實度是衡量瀝青路面內在質量的關鍵指標之一，反映了瀝青混合料的壓實程度。壓實的密實程度直接影響到瀝青路面的強度、剛度、高溫穩定性及低溫抗裂性。我國《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40－2004)中規定，施工過程中壓實度的質量控制標準為 (不小于):最大理論相對密度的93%、試驗室標準密度的97%、試驗路密度的99%［1］。現國內普遍采用前兩種標準計算壓實度。本文以依七高速公路瀝青路面施工為依托，同時采用最大理論相對密度與試驗室馬歇爾標準密度雙重控制標準，對瀝青混凝土路面壓實度的質量控制標準進行了探討。

1 壓實度的控制標準

1.1 壓實度指標計算

壓實度是指施工壓實后按規定方法取樣的試件密度與標準密度之比，用百分率表示［1］。見公式 (1)。

由上式可知壓實度的大小取決于所取芯樣的密度和標準密度。在我國《公路瀝青路面施工技術規范》 (JTG F40－2004)中規定，壓實度標準為(不小于):試驗室標準密度的97%、最大理論相對密度的 93%［1］。

1.2 ρ馬值計算

在施工中通常采用馬歇爾密度作為標準密度。馬歇爾試件制作采用馬歇爾標準擊實儀雙面各擊實75次，擊實溫度依瀝青的粘溫曲線而定［2－3］，當缺乏粘溫曲線時，采用表1作為參考。制作成高度63.5±1.3mm、直徑為φ101.1mm或152.4mm的圓柱體試件。依七高速瀝青面層結構為:下面層AC－25粗粒式瀝青混凝土，90號基質瀝青;中面層AC－20中粒式瀝青混凝土，SBS改性瀝青;上面層AC－16中粒式瀝青混凝土，SBS改性瀝青。

依據路面結構本文采用小型試筒φ101.1mm×63.5擊實，擊實溫度下面層采用145℃，中上面層為165℃。因試件吸水率不大于2%，采用水中重法測得試驗室密度。馬歇爾試件毛體積密度按公式

（2）計算 ρ馬計算值見表2。

表1 瀝青混合料拌合及壓實溫度參考表Tab.1 Reference table of blending and compactiontemperature of asphalt mixture

式中:ρ馬為馬歇爾試件的毛體積密度，g/cm3;ma為馬歇爾干燥試件空氣中質量，g;mw為馬歇爾試件的水中質量，g;mf為馬歇爾試件的表干質量，g。

1.3 ρ理 值計算［1］

最大理論相對密度是通過瀝青含量、密度及礦料混合料的毛體積相對密度計算而來［4－5］，見公式(3)或 (4)。

按油石比計算

按瀝青用量計算

式中:ρ理為混合料的理論最大相對密度;γse為礦料混合料的有效相對密度a為油石比 瀝青膠結料的質量與礦料質量之比)，%;Pb為瀝青用量(瀝青膠結料的質量與瀝青混合料總質量之比)，%;γa、γb為瀝青膠結料的表觀相對密度，γa= γb。

γse則是按照生產配合比給出的礦料比例和各種規格礦料的毛體積相對密度、表觀密度計算得來，見公式 (5)、(6)及 (7)。

式中:γ′1γ′2…γ′n為各規格礦料的表觀相對密度;γ1γ2…γn為各規格礦料的毛體積相對密度;C為礦料混合料的瀝青吸收系數，根據礦料混合料的吸水率計算得出。

由公式 (5)， (6)和 (1)可知，最大理論相對密度只與材料的用量和材料本身的密度有關，并按照完全壓實狀態計算出的理論值。用最大理論相對密度作為標準密度計算壓實度是更為嚴格的。ρ理計算結果見表2。

最大理論密度也可以用真空法測得，但僅限于下面層實測，中上面層均采用計算法［6－8］。

表2 各試驗路段芯樣K1及K2Tab.2 Core samples of K1and K2in test section

2 指標控制分析

2.1 壓實度指標分析

表2為依七高速公路A2標段中隨機選取的3個路段瀝青面層芯樣實測數據。每個路段長1000m，每隔200 m取一點。

假設ρ理×93%和ρ理×97%兩項質量控制標準是一致的，則:ρ理×93%=ρ馬×97%。

設計空隙率 V=1－ρ馬ρ理=1－93/97=4.12%

當瀝青芯樣的空隙率小于設計空隙率4.12%時，若以馬歇爾密度為標準，壓實度控制標準為97%時，則按理論計算的壓實度符合規范要求。若以最大理論密度為標準，壓實度控制標準為93%時，則按馬歇爾密度計算的壓實度將小于97%，不符合規范要求。這種情況主要是由于馬歇爾密度偏低造成的。如果瀝青芯樣的空隙率大于設計空隙率4.12%，若以馬歇爾密度為標準，壓實度控制標準為97%時，則按理論計算的壓實度將小于93%;若以最大理論密度為準，壓實度控制標準為93%時，則按馬歇爾密度計算的壓實度將偏大。

從表2中可以發現隨機選取的3個路段的空隙率均大于4.12%，且隨著空隙率的增大，超百幅度越大。故現場試驗路段瀝青混合料路面質量檢測以馬歇爾密度為標準計算的壓實度值均不能真實的反映各試驗路段的實際壓實情況。

通過上述分析可知，利用最大理論密度計算得出的壓實度只與材料的用量和材料本身的密度有關，并按完全壓實狀態下計算得出的理論值;而試驗室馬歇爾密度普遍偏低，導致壓實度出現超百的現象。這種現象主要由于馬歇爾密度受試驗人員取料均勻性和試驗溫度的影響較大，并且馬歇爾試件采用馬歇爾擊實儀制作成型，只通過施加的豎向沖擊力擊實成型，而路面成型大多采用膠輪壓路機和鋼輪壓路機聯合作業，其中鋼輪壓路機提供豎向力和沖擊力，膠輪壓路機對瀝青混合料起到揉搓作用，提供側向力。所以馬歇爾試件的成型方式已無法準確模擬路面的揉搓碾壓的成型方式，導致馬歇爾標準密度偏低，壓實度值偏大，不能完全真實、有效的反映路面壓實情況。

2.2 K1值線性回歸

目前我國多數工程項目采用馬歇爾標準密度來計算壓實度指標，并作為施工控制和驗收的標準，然而實踐證明隨著施工機械化程度的提高、施工工藝的改進馬歇爾試件的成型方式已無法準確模擬路面的揉搓碾壓的成型方式，如在本項目中K1值普遍存在超百假象。故對于空隙率大于4.12%的，現場瀝青混合料路面質量檢測以馬歇爾試件為標準密度計算的壓實度值，按照兩項質量控制標準一致的原則，通過數理統計的方法對K1值進行了線性回歸，用回歸后的K'2值表示。回歸曲線及公式如圖1所示。

圖1 回歸曲線Fig.1 Regression curve

從表2中K′2值可以看出:回歸后的K′2值與以最大理論相對密度為標準密度計算的K2值基本相近，較好地滿足兩項質量控制標準相一致的原則。

3 結論

(1)施工過程中壓實度指標的控制建議采用馬歇爾標準密度和最大理論相對密度雙重標準進行控制。

(2)當空隙率大于設計空隙率4.12%時，采用馬歇爾密度作為標準密度計算壓實度，可能出現超百假象，筆者建議按照兩項質量控制標準一致的原則，通過數理統計的方法對K1值進行線性回歸，用回歸后的壓實度K′2值表示。

(3)為進一步提高馬歇爾標準密度的準確性，建議采用旋轉擊實儀制作馬歇爾試件。

】

［1］JTG F40－2004.公路瀝青路面施工技術規范［S］.

［2］JTJ 052－2000.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］.

［3］郭大進，沙愛民.瀝青路面施工質量過程控制技術［M］.北京:人民交通大學出版社，2010.

［4］呂 浩，李 猛.采用“最大理論相對密度”控制瀝青路面壓實度的探討［J］.公路交通技術，2008(55):20－22.

［5］彭義軍.大呼高速公路瀝青路面質量保證體系研究［D］.太原:太原理工大學，2010.

［6］付凱繁，徐立紅，陳條鈺.不同瀝青路面結構溫度場研究［J］.公路工程，2009，32(2):53 －60.

［7］趙 熙，董希斌.幾種新型瀝青面層結構的應用及展望［J］.森林工程，2005，21(2):45 －48.

［8］劉軍勇，李 剛，張留俊.基于法國標準的瀝青路面結構設計［J］.公路工程，2010，35(5):85 －88.