瀝青混合料原位取樣結構的優化

胡文泉 童 濤 雷旭燦

(中交路橋南方工程有限公司，北京 101100)

0 引言

瀝青混合料是道路工程施工中的常用材料，通過對瀝青混合料的測試，可以對瀝青混合料的使用性能進行檢測，反映出道路工程施工質量以及運行情況。在道路工程施工中，合理應用瀝青混合料檢測技術，做好現場取樣、檢測結果分析十分重要。

在瀝青混合料取樣過程中，取樣的精度、效率提升和降低取樣對材料的影響是工程控制的重點和難點。目前，在對道路瀝青混合料進行取樣測試中，通常采用鐵鏟進行取樣，每攤鋪一車料取樣一次，連續取樣三次。該施工方法雖可在適宜工況下取得良好的工程效益，但小鏟在金屬盤中進行混合料縮分造成均分困難，且容易產生集料離析的問題。

為改善瀝青混合料取樣的效果，一些學者和現場技術人員對瀝青混合料取樣結構進行了有針對性的研究。李冬冬等[1]、于新等[2]、藺陵等[3]發現通過分層隨機取樣方法進行取樣，可以有效改善取樣質量、提高取樣效率；鐘青[4]針對瀝青混合料使用過程中存在的問題進行分析，提出了道路工程瀝青混合料的檢測措施；李好新等[5]對60℃、50℃、40℃、30℃及干冰、水冰溫度條件下取樣的瀝青混合料進行表觀密度、孔隙率等性能研究，探究溫度變化對瀝青混合料試體性能的影響；邱懷中等[5]、何崇雄等[7]分別對橡膠瀝青混合料、鋼渣瀝青混合料、硅膠瀝青混合料進行配合比優化設計和性能研究；馮新軍等[8]對高速公路瀝青路面取樣方法進行了研究。

現有研究成果在適宜的工況下取得了較好的工程建設效果，但研究主要針對瀝青混合料材料本身及其理論分析，對瀝青混合料原位取樣結構設計方面仍缺乏深入的研究。同時，現有工程措施和技術成果中，如何提高取樣效率、降低取樣對瀝青混合料的擾動、提高取樣精度仍然是工程界關注的重點問題。鑒于此，為彌補現有技術的不足，本文以工程為對象，以工藝為核心，對瀝青混合料原位取樣結構進行了有針對性的改進。

1 瀝青混合料原位取樣方法

如果取樣的目的是檢查混合料質量，則應從混合器底部或提升料斗中取樣。如果取樣是為了評估混合物的質量，則需要多次取樣，混合均勻，作為代表性樣品。在施工現場取樣時，需要從路面寬度兩側的一半至三分之一處取樣，鋪裝后滾壓，鏟平鋪裝層材料。對鋪裝材料的每輛汽車進行取樣，連續取樣三輛汽車后，混合均勻，按四分之一法取樣至足夠數量。隨機抽樣方法是根據適當的隨機抽樣技術選擇抽樣位置和抽樣時間，樣本選擇具有無偏性和代表性。依據隨機取樣方法的具體形式來進行劃分，隨機取樣方法可以簡單分為單純隨機取樣法、機械隨機抽樣法、二次隨機抽樣法以及分層隨機抽樣法4種方法。

（1）單純隨機取樣法：利用隨機數表或者隨機數生成器進行抽樣，根據所抽取的隨機數在整個樣本中依次進行隨機取樣。

（2）機械隨機抽樣法：由隨機數軟件產生第1個樣本，之后的樣本根據固定的時間和空間抽取。

（3）二次隨機抽樣法：當混合料總體很大時，將總體分成若干批，先從這些批中進行隨機抽取，接下來進行第二次隨機抽取，即從第一批隨機抽取的樣本中再次進行隨機抽取所需的樣品。

（4）分層隨機抽樣法：當試驗對象為一非均勻總體，即抽取對象的各個部分的質量有所不同時，可以采用分層隨機取樣的方法。分層隨機取樣是把一個大的總體人為地劃分為多個相同的分總體，再在每一個分總體內隨機取樣。

2 瀝青混合料原位取樣存在的問題

2.1 混合料容易產生離析現象

拌合不均勻、混合料裝車操作不規范、攤鋪寬度過長、壓實效果不佳、采用小鏟取樣等因素都可能造成混合料產生離析現象。因此，必須嚴格控制攤鋪工藝、降低取樣對瀝青混合料的擾動，使瀝青混合料在工程使用中可以達到設計效果，否則，會導致路面空隙率低，易發生水損害。

2.2 樣品溫度不易控制

在瀝青混合料取樣施工中，試體溫度易產生變化，不同溫度條件下的瀝青混合料表觀密度、孔隙率、水穩定性等性能差異較大，影響檢測結果。因此，取樣過程中必須對集料進行保溫處理，使試體溫度與實際溫度一致，否則，會引起性能發生變化，影響最終檢測結果的評判。

2.3 取樣對瀝青混合料的擾動大

道路施工現場取樣時，應在攤鋪后、未碾壓前，在攤鋪寬度的兩側進行取樣，采用鐵鏟進行取樣，會對瀝青結構層產生影響，破壞結構層的整體性。

3 瀝青混合料原位取樣結構的改進及特點

3.1 瀝青混合料原位取樣結構改進設計

本項目起點為興贛高速公路與石吉高速交叉位置，對接興贛高速興國樞紐互通二期工程終點（主線YK1+240位置）。興國樞紐互通二期工程終點3K2+330＝本項目主線K1+193.761。往北沿X794線走廊布線，經城崗鄉、良村鎮、南坑鄉后進入寧都縣境內，經過大沽鄉設樞紐互通與廣吉高速相交，終點在小布鎮北側與昌寧高速公路對接，終點樁號K64+032。本項目路線全長為63.928km。本標段起點樁號YK1+240，終點樁號K29+600，全長29.496km（含服務區）。項目段落位于贛州市興國縣，沿線有興國樞紐互通、石源隧道、城崗隧道、良村互通。基于現有研究成果和上述工程技術難點，結合瀝青混合料取樣技術施工的實際情況，對現場施工結構進行優化設計（見圖1）。

圖1 瀝青混合料取樣裝置優化結構圖

（1）取樣裝置包括取樣筒、控位螺桿和支撐底板：取樣筒的內側壁上設置由石棉布切割而成的筒腔保溫層，外側壁上設置管壁進料口，筒腔內沿取樣筒豎向均勻間隔焊接筒腔隔板；取樣筒采用直徑100mm鋼管軋制而成，底端與樣筒管尖焊接連接，內側壁與筒腔保溫層粘貼連接，外側壁與反力橫板垂直焊接。

（2）在取樣筒的頂端和底端分別設置上部導槽和下部導槽（見圖2、圖3），并使轉動封蓋的底端經上部導槽后插入下部導槽內；使控位螺桿的底端與支撐底板垂直焊接連接，頂端穿過反力橫板后，與緊固螺母連接；支撐底板上設置導向套管，并在導向套管內側設置柔性墊環；轉動封蓋采用厚度為3mm的鋼板軋制而成，橫斷面呈圓弧形，頂部與轉動手柄焊接連接。

圖2 上部導槽優化結構圖

圖3 下部導槽優化結構圖

（3）取樣施工時，先將支撐底板置于瀝青混合料上表面，再通過緊固螺母對取樣筒施加下壓力，使瀝青混合料自管壁進料口進入取樣筒內部；然后人工轉動手柄使轉動封蓋沿上部導槽和下部導槽轉動，啟閉管壁進料口；隨后采用人工提拉反力橫板及取樣筒，完成現場取樣。

3.2 瀝青混合料原位取樣結構特點

（1）在取樣筒的筒腔內均勻間隔設置筒腔隔板，可形成多個存料管腔，并可通過轉動封蓋轉動封閉不同深度處進入取樣筒的瀝青混合料，實現不同深度多點同步取樣。

（2）在取樣筒的內側壁上設置筒腔保溫層，通過緊固螺母靜壓反力橫板及取樣筒，實現取樣保溫和靜壓取樣，降低了現場取樣對瀝青混合料的擾動，提高了取樣的精度。

4 結束語

受諸多不確定性因素影響，合理應用瀝青混合料檢測技術，做好現場取樣、檢測結果分析一直是現場控制的難點。本文基于路面加寬施工的關鍵技術難題，提出了瀝青混合料原位取樣結構，并對該結構的施工技術要點進行了分析，得到以下結論：

（1）形成了一種可實現不同深度多點同步取樣、降低現場取樣對瀝青混合料的擾動、提高取樣精度的瀝青混合料原位取樣結構，并對結構的特點進行分析，闡明結構的合理性和工程適用性。

（2）基于工程實際情況，對瀝青混合料原位取樣結構的技術特點進行分析，闡明結構的實用性和優越性。

（3）研究成果用于興贛北延AP1標公路施工，保證了施工質量，取得良好施工效果，為公司積累了高模量瀝青混凝土施工案例的經驗，增強了企業的技術積累和儲備，為以后類似工程的施工提供更多的參考和借鑒。