公路瀝青路面試驗檢測技術探析

周忠亮

【摘要】在公路施工過程中，由于瀝青與其他材料相比具有更強適應能力，且使用壽命相對較長，故而有著極為廣泛的應用范圍，但是，在實際當中，瀝青的應用也會涉及較多質量問題，例如環境與溫度的影響，這便對相關工作人員技術水平提出一定要求。基于此，本文將主要針對公路瀝青路面試驗檢測技術展開相關探討分析。

【關鍵詞】公路;瀝青;檢測技術

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.071

引言：

近二三十年來，隨著我國高速公路建設飛速發展，瀝青路面因具有承載性能好、行車舒適、行車振動小、施工工期短、養護維修方便等諸多優點，現已成為我國最主要的路面結構類型。但當前我國部分瀝青路面在建設過程存在的質量問題較為嚴重，一般為瀝青路面施工過程中材料和路面質量未經檢測，達不到合格標準，同時后期因未能及時發現初期病害導致養護不及時，導致路面使用期間病害不斷嚴重，甚至蔓延至基層，從而新建公路達不到甚至遠低于設計服役壽命。為提高瀝青路面的使用性能和壽命，減少后期維修養護費用，需從公路施工到使用過程中及時對路面情況進行檢測，如施工過程中加強路面材料和質量檢測技術，加強路面無損檢測技術，解決無損檢測過程中的技術難點。

1、公路工程瀝青路面的質量要求

1.1較強的穩定性

瀝青路面在施工過程如遇到路面浸水將對路面整體質量產生不利影響，路面運行過程中會造成路面局部松動或坑槽，從而使路面實際使用效果不佳，路面性能會大打折扣，縮短路面使用期限。因此，必須在施工過程中提高瀝青路面整體可靠性，以確保其質量。保證瀝青路面的質量，則從瀝青路面結構的角度進行設計。

瀝青路面要按照不同等級的要求，針對流量過大出現的下沉、開裂等問題進行處理，對提高公路瀝青路面的質量水平有促進作用。在質量控制的過程中，要保證瀝青路面的荷載能力及穩定性。

1.2良好的抗疲勞性

交通、出行操作復雜的瀝青路面在整個施工過程中，往往會出現一系列不確定因素，隨著交通荷載量不斷增長以及超載等情況，路面容易出現疲勞開裂問題，長期造成路面疲勞破壞，瀝青路面的使用年限受疲勞作用影響嚴重。因此，在工程施工設計過程中，必須考慮瀝青路面的抗疲勞能力，以更好地滿足瀝青路面上大交通量的要求，從而緩解瀝青路面疲勞，大大提高瀝青路面使用壽命。在瀝青路面投入時，瀝青路面要在反復荷載作用下，提高其整體的抗疲勞性，盡可能地減少車輛反復對瀝青路面結構產生負面影響。瀝青路面在施工過程中，瀝青混合料的質量控制，要按照工程施工標準，按照一定比例添加混合料，保證瀝青混合料的強度、韌性、堅固性。

1.3高溫穩定性

瀝青路面也會受高溫影響，路面溫度升高后，瀝青軟化，瀝青路面抗彎剛度和穩定度大幅降低，尤其是在夏季氣溫較高的情況下，由于車流量比較大，瀝青路面的承載力增加，會造成路面形成波浪紋和車轍。因此，瀝青路面必須具備較強的高溫穩定性。與此同時，瀝青路面的溫度控制，設計單位以及施工單位要嚴格的對瀝青混合料的配比進行控制，并對瀝青混合料的抗裂性、抗溫性等進行控制，在低溫收縮、低溫拉裂等環境控制下，適當調整瀝青混合料的溫度，減少瀝青路面整體結構的破壞程度，并通過質量控制的方式，對瀝青路面的各項性能指標進行測試，提高瀝青路面的整體結構穩定性與有效性。

2、瀝青路面病害原因

高速公路的中后期管理方法，可提高高速公路使用壽命，無損檢測技術包括路面撓度、厚度、平整度、路面破損等。

2.1橫向裂縫原因

通常情況下，橫向裂縫垂直于公路軸線，是半剛性基層開裂引起瀝青路面最常見的病害之一。產生橫向裂縫的原因如下：①車輛荷載引起路基沉降時，由下傳遞的不均勻荷載增加了瀝青路面內應力和剪應力，導致瀝青面出現裂縫，即使在公路橋梁和行車道上，也很容易出現橫向縫隙，極易引發危險事故。②路基處理不當造成的混凝土裂縫，不同類型地基的接縫會伴隨著沉降差異，產生橫向縫隙。③瀝青鋪筑過程中水平縫隙和接縫處沒有解決好，導致橫向縫隙產生。

2.2縱向裂縫原因

與橫向間隙不同，縱向間隙與路面中心線平行，但間隙大小和總寬度不同。其主要原因是：①路基施工全過程減少、不均勻，導致可靠性降低。一旦有大車經過，路面就會塌陷，出現裂縫。②在瀝青原料應用全過程中，前、后、左、右豎向密封不符合國標要求時，達不到減量規范。

2.3坑槽原因

坑槽是瀝青原料中最常見的病害之一，具有高頻率和突發性。造成坑槽的主要原因如下，汽車荷載和水沖刷的雙重作用引起的坑槽。這種類型的坑槽是路面瀝青溶解的主要原因，特別是在橋底和路面。橋底由于瀝青不夠厚，防潮能力低，中間層很容易漏水，導致瀝青混合料和瀝青膜分離，瀝青混合物遭受車輛載荷的危險。一部分底層熔化，在路面表面產生水泥砂漿，隨著時間的變化，表層塑料的特性會下降，縫隙和孔洞，維護管理力度不足。如汽車發動機油會稀釋瀝青并降低附著力。

3、試驗檢測數據處理

3.1數據處理原則與方法

公路瀝青路面施工質量的檢驗是基于各種試驗數據和資料，根據不同類型和方法獲得的原始記錄，必須在概率統計的前提下，科學合理地進行分析和解決，使其真實可信地反映客觀現實。在很多項目中，有些數據和信息必須通過一系列無量綱的解決方案才能進行比較，有些數據和信息本身就存在各種偏差，甚至處理一些偏差比較大的數據和信息應進行去除。在瀝青路面質量檢驗中，對個體進行檢驗，在無休止的整體中進行個體檢驗是顯而易見的，也不能保證，特別是對于要進行破壞性試驗的項目，涉及的個體總數并不多，不可取，因此可以通過抽樣檢測的方法在總體樣本中抽出小部分進行。

3.2數據表達與分析

如何對材料檢測得到的眾多數據信息進行詳細分析，從而得到各種數據信息與自變量之間的關系并選擇合適的表達方式，甚至得到主要參數的函數表達式數學分析表的定量分析是數據處理方法的關鍵任務之一。現階段比較常用的檢驗數據信息的表達形式有報告法、圖解法和公式法，報告方法簡單方便，可以清楚地看到各種數據信息的實際標準值和最終結果，簡潔明了。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

公式方法是基本的，但是分析每個數據信息的調整關聯似乎還不夠直接，圖形化的方法可以一目了然地清楚地識別每個數據信息的變化趨勢，但不能進行進一步的數學分析和預測。公式法通常是通過對實驗數據和信息進行反演得到的經驗公式法，可以從數學思維的角度進行定量分析，反映主要參數的變換，可以科學合理地拓寬。但是，性能公式的計算精度有時并不高，長期的項目實踐活動和概念分析表明，在進行公路工程項目相關材料試驗的數據處理方法時，平均值法引起的偏差過大，最小二乘法清晰的線性回歸方程造成的偏差最小，根本原因是當數據信息的平均誤差最長時，線性擬合的平行線最好。

4、瀝青路面結構和表面功能檢測方法

4.1彎沉檢測技術

雖然近年來人們對路面結構的抗壓強度特征及其破壞形態進行深入分析，思考了撓度指標值評價的實際意義，但從材料試驗的角度來看，總體路面結構的抗壓強度，尤其是在竣工驗收時選擇撓度指標值早已成為業內共識。一般撓度值越小，路面綜合承載力越大。常用的撓度試驗標準是貝克曼梁法，目前我國歸于相關技術標準，由于瀝青路面在不同環境溫度下的特性差異很大，通常要求在20℃的標準溫度下進行檢查，檢驗車后橋為標準軸荷100kN，主要參數如表1所示。撓度檢測方法和對汽車具體工況的模擬是一個快速發展的全過程，傳統的貝克曼梁光束法經過幾十年的實際活動檢測已被廣泛接受，積累了大量的材料檢測數據信息，但杠桿貝克曼梁光束檢測的撓度是一種靜態數據曲線，路面確實對汽車的運動和振動方式有反應，主要表現出動態抗壓強度特性。不僅如此，貝克曼梁光束法所有操作程序的自動化技術水平不高，基本依靠人工實際操作和讀數，檢查速度明顯過慢，精度不高，檢查人員的主觀危險性較高。因此，為了更好地去除貝克曼梁上方的缺陷，促進撓度檢測結果高效、準確地反映路面的真實情況，近年來逐漸發展為動態落錘顯示和快速便捷的激光彎沉儀。

落錘撓度計可模擬車輛在沖擊作用下的撓度值，速度更快、精度高、路面質量好，可以根據電子計算機的智能數據，通過研究，對數據進行采集和分析，根據落錘撓度儀器的動態撓度數據信息和韌性薄片管理系統的相關基礎理論。瀝青路面各實心層的回彈模量可反算，落錘撓度試驗機有一套完整的設備，包括試驗車、電子計算機、落錘液壓傳動系統等，在進行檢驗時，當達到特定的測試用例時，落錘由計算機系統運行液壓傳動系統，隨機下降。重錘式在直徑30cm的承重板上施加一定的沖擊力（50kN），根據承重板將沖擊力傳遞到路面，路面工作壓力為0.7MPa，與標準軸載輪壓一致，當路面產生縱向變形，即動態撓度時，與貝克曼光束點射檢測不同的是，落錘偏轉儀在落錘中心線附近的2.5m區域內布置了多個位移計，可以測量偏轉盆的形狀。激光偏轉儀的關鍵結構包括5個部分，激光發生器、光轉換探頭、放大器、電橋電路和指示頭，與傳統的貝克曼光束不同，激光偏轉儀采用透射光源作為臂長，可以有更大的檢測距離。由于激光光源精度高、透射視角窄、呈鮮紅色，因此在遠處仍能清晰可見，操作簡單，攜帶方便，可自動采集數據信息。激光撓度儀的基本原理是可以根據光電流的大小即時測量瀝青路面的回彈撓度值。硅光電池探針的不同間距同時對光電流水平造成影響，當光電流較低時，落入小圓孔的激光量相應較少，匹配的路面回彈模量較小，反之，路面回彈模量大。

4.2路表抗滑功能及相關指標

瀝青路面的防滑特性是關鍵內容，直接影響行車安全，當行駛時間較低時，一般是瀝青混合料表面的表面粗糙度，即精細結構有決定作用，可根據原料拋光值的指標值進行試驗，當行車時間較長時，一般是瀝青路面的宏觀經濟粗糙度。該結構具有關鍵功能，作用是根據表面的紋理推動輪子下降，水力下有溢流式安全通道，防止水沖刷。材料檢測粗大組織的關鍵方法有擺錘法、打磨法和摩擦阻力測量法三種，擺錘法是以具有一定縱橫比的擺錘為基礎的。壓路機與路面的摩擦消耗動能，使擺無法進入先前的相對高度，回擺得相對高度越小，路面摩擦阻力越大，評價指標體系為摩擦擺值BPN。鋪沙法是在被測點上鋪裝固定尺寸的標準砂，根據被測砂的平均覆蓋率計算鋪裝厚度，是評價指標體系結構的深層，與前兩種方法相比，摩擦阻力測量法測試速度更快，且對測量點沒有限制。根據在車輛試運行過程中具有一定偏移方向的標準車輛輪胎，將側向摩擦阻力和試驗車輪的摩擦阻力與試驗車輪的側向摩擦阻力進行比較，對自重比進行評述，指標值為側向力系數SFC。

4.3路面雷達測試技術

在我國，工程施工后對瀝青路面實心層的厚度、實附著力、路面的錯位等檢測，大多采用打孔取芯的方法，這種技術會對路面造成一定破壞。有降水時很容易引起其他病害，路面雷達測試系統不必對路面進行采樣，檢測速度較快，自動化技術水平高，精度高，是一種新型的路面無損檢測技術。測試的基本原理是路面原材料的電解介質參數差異，電解介質參數的變化可以看作是不同固體層的子頁面，因此雷達發射的電磁波返回不同層次的時間不同，使用這種類型的時差來區分差異。道路雷達檢測系統檢測時間可達80km/h以上，較大檢測深度可達60cm，達到基礎路面實心層全厚度。所有雷達監控系統的智能化系統都非常高，可以實時進行數據采集、存儲、計算和分析，全自動分析道路各層厚度、縫隙位置等，其精度表現出隨著深度的提高而緩慢縮小的特點，但一般不超過深度的5%。道路雷達檢測系統軟件還可以將檢測的大數據可視化為彩色的路面立體圖、雷達波形等，極大地方便了其使用。

4.4路面密度結構檢測技術

路面密度結構狀態在很大程度上影響了路面的承重能力，在工程中，施工者為確保路面使用性能，需要對其進行密度結構測試。在密度結構檢測技術中，操作者要充分考慮到瀝青混合料在施工中可能會發生的離析現象，來針對性進行密度結構試驗，明確當前瀝青混合料所處的密度結構狀態，避免交付使用后出現質量問題。根據瀝青混合料的性質特點可以得出，當其密度出現變化時，其介電常數也會產生波動，基于此，操作者可以采用探底雷達檢測方式，來判斷瀝青混合料是否存在離析問題。在檢測中，施工者需要在碾壓操作結束后選擇路面測試點，再使用探底雷達進行檢測，同時，還要結合鋪砂試驗、鉆孔取芯試驗，來獲取各項指標，然后使用各項指標進行計算得出介電常數的變化狀態，從中得出當前路面的結構密度情況，最后評估該路面的使用性能。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

4.5明確瀝青路面試驗檢測流程

在瀝青路面質量檢測與評估的過程中，則需要從檢驗驗收以及性能評估的角度，對瀝青路面的混合比例、自檢結果等進行統計與分析。按照規定對瀝青路面的全過程進行檢查與分析，對提高瀝青路面的質量檢驗水平有積極作用。在過程檢驗以及質量評估分析中，明確質量評估流程。

瀝青路面試驗檢測分析中，可結合現場施工需求，對瀝青路面的混合比、溫度、荷載作用等進行檢測與分析，結合檢驗結果，對瀝青路面的質量檢驗過程、性能評估等進行優化，在瀝青路面混合料質量控制以及施工質量工藝分析的基礎上，提高瀝青路面的質量控制可以滿足項目施工需求。瀝青混合料礦料級配以及配合比檢測分析，則需要從松鋪厚度、壓實處理過程的角度進行分析，在混合料穩定性檢驗與評估的基礎上，提高瀝青路面的路用性能。從平整度檢測的角度進行分析，路面平整度檢測與分析，則需要從數據檢測以及信息處理的角度，對瀝青混合料的平整度進行控制，提高瀝青路面施工管控水平。

5、瀝青路面施工現場試驗檢測技術所需注意事項

瀝青路面使用的原材料決定施工質量，在項目施工過程中，需要針對瀝青地坪的原材料方案制定合理設計方案，瀝青公路工程建設中使用的原材料很多，測試時，沙子和瀝青的混合物是最重要的原材料。瀝青地層中的砂石和瀝青混合料只要符合規定的質量規定，所有道路質量都可以得到相對保證，在瀝青地面作業過程中，關鍵質量是砂石和瀝青混合料，在控制瀝青配制精度時，可以依靠相對優秀、專業的密度計來檢測瀝青配料得流量，使瀝青配制更加準確。在瀝青配料中加入瀝青前后對整體質量進行測試，并根據每組數據信息，應用計算機，根據測試結果最終計算出瀝青配料得流量。在瀝青配料檢測環節中，可根據壓力機測試配料的壓碎值，從而在一定程度上保證標注值的準確性，瀝青配料的抗壓能力被準確計算。當對瀝青配料的抗壓值檢測完成后，接下來就要對瀝青配料的磨光值進行計算，擺式儀和磨光機是此過程所使用的設備，主要目的是科學精準的測量瀝青配料的摩擦系數，檢測完成所需數值后，將所檢測的信息進行匯總，對其進行分析，總結有效數值，最后以科學有效的手段對瀝青配料的安全、可靠、性能做評估。

結語：

在瀝青公路運營過程中，瀝青混合料的質量及其自身的理化性能會直接危及公路施工質量和使用時間，因此，在瀝青檢驗過程中，為確保瀝青合格，日常工作最重要的就是做好檢驗前的統籌規劃，還需要對瀝青熱塑性塑料的配比進行一次檢驗。在設計瀝青原料配比時，可以對瀝青原料進行多次試驗，選擇最佳的瀝青混合料配比，從而延長瀝青面層的使用壽命。

參考文獻：

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