公路工程中瀝青混合料試驗(yàn)檢測技術(shù)

摘要：為了提高公路工程中瀝青混合料的施工質(zhì)量，對瀝青混合料的分類進(jìn)行了概述。對瀝青附著力檢測法、馬歇爾試驗(yàn)檢測法、車轍試驗(yàn)檢測法等主要試驗(yàn)檢測方法進(jìn)行了總結(jié)，并從樣品取樣、密度檢測、水穩(wěn)定性檢測、溫度和攪拌時(shí)間測試、透層試驗(yàn)檢測、攤鋪速度試驗(yàn)檢測等方面，對瀝青混合料試驗(yàn)檢測內(nèi)容進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明：只有采用科學(xué)合理的試驗(yàn)檢測方法，才能有效確保公路工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：公路工程；瀝青混合料；試驗(yàn)；檢測

0 " 引言

瀝青混合料是一種性能穩(wěn)定的材料，在使用過程中不易出現(xiàn)變形、開裂等問題，也不易出現(xiàn)收縮等情況[1]。在公路工程施工過程中，為了保證瀝青混合料質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，需要通過試驗(yàn)檢測技術(shù)對瀝青混合料的性能進(jìn)行檢測。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定瀝青混合料的質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求，對路面病害問題進(jìn)行分析和處理，有利于保障公路工程施工質(zhì)量，提升公路使用壽命[2]。在試驗(yàn)檢測過程中，需要按照設(shè)計(jì)要求對瀝青混合料進(jìn)行準(zhǔn)備，保證材料質(zhì)量符合要求[3]。在施工現(xiàn)場，需先對材料進(jìn)行取樣和制作試樣，然后按照規(guī)定的步驟對試樣進(jìn)行試驗(yàn)檢測。

1 " 瀝青混合料的分類

瀝青混合料按瀝青的組成材料不同（摻入的材料不同）可分為煤瀝青和油瀝青兩類。按最大粒徑可分為粗粒式、中粒式、細(xì)粒式3類。按礦質(zhì)混合料級配可分為間斷級配和連續(xù)級配兩類。其中，前者的礦料的級配缺乏連續(xù)性，通常缺少1～2個(gè)檔次粒徑，后者則指的是按照一定的比例組合礦料，級配不間斷[4]。

2 " 公路瀝青混合料試驗(yàn)檢測方法

2.1 " 瀝青附著力檢測法

先取300g粒徑為9～13mm的骨料，用水清洗，清除附著在骨料上的泥土及其他不利于試驗(yàn)檢測的物質(zhì)，然后在溫度為105℃的烤箱中對清洗后的骨料做烘干處理后，將其取出置于玻璃板上與瀝青混合（瀝青用量按照其能夠沒過骨料為基本要求予以控制）制作成試件。

隨后將試件轉(zhuǎn)至常溫環(huán)境中自然冷卻1h左右，再與玻璃板一道放置于水槽中。槽內(nèi)水溫恒定為80℃，試件在其中靜置約30min，以將骨料和瀝青分離，最后謹(jǐn)慎地取出玻璃板，確保全程不發(fā)生磕碰。再將試件轉(zhuǎn)至冷水中，持續(xù)性地觀察以判斷骨料瀝青薄膜的剝落情況，并全程進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

為保證試驗(yàn)檢測結(jié)果的可靠性，至少安排2個(gè)實(shí)驗(yàn)組，進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的對比分析。經(jīng)過試驗(yàn)檢測后，確定粗骨料與瀝青的附著力參數(shù)，再根據(jù)此項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行水穩(wěn)定性的判斷。若試驗(yàn)檢測結(jié)果顯示，瀝青混合料的水穩(wěn)定性不達(dá)時(shí)，需要探明原因，例如是否因礦物材料強(qiáng)度不足或其他原因所致。明確原因后，妥善處理，使瀝青混合料的水穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。

2.2 " 馬歇爾試驗(yàn)檢測法

2.2.1 " 試驗(yàn)方法

制備試件，恒溫水浴45～60min。取出試件，用Marshall測試儀進(jìn)行試驗(yàn)檢測，開啟加載裝置，加載過程中密切觀察流量計(jì)。隨著加載作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行，待實(shí)際加載量達(dá)到試驗(yàn)設(shè)定的最大值后，獲取流量計(jì)和百分表的數(shù)據(jù)，進(jìn)行對比分析。

2.2.2 " 誤差大原因及處理方法

馬歇爾試驗(yàn)檢測結(jié)果誤差可能較大，其原因主要有2點(diǎn)：其一，試驗(yàn)配置的儀器缺乏足夠的精度，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差。其二，試件的浸水時(shí)間缺乏合理性，或其他環(huán)節(jié)的操作方式不合理，影響試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為提高馬歇爾試驗(yàn)檢測結(jié)果的精度，應(yīng)在試驗(yàn)檢測前做好儀器的配置，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。試驗(yàn)檢測期間，作業(yè)人員嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范操作，各項(xiàng)參數(shù)均要合理。

2.3 " 車轍試驗(yàn)檢測

2.3.1 " 人工監(jiān)測

在車轍的正上方放置檢測橫桿，測量其與車轍底部的距離。距離的檢測工作量較大，若采取人工監(jiān)測的方法，難以全面地進(jìn)行各部位的檢測，因此需隨機(jī)抽取，根據(jù)部分檢測結(jié)果對整體情況做出評價(jià)[5]。

從檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的角度來看，人工測量的方法難以保證檢測數(shù)據(jù)的全面性，且可能由于檢測結(jié)果缺乏代表性，而導(dǎo)致最終的結(jié)果不準(zhǔn)確。從員工操作的角度來看，員工作業(yè)強(qiáng)度較高。因此，車轍試驗(yàn)中的人工監(jiān)測方法在大型公路工程中的應(yīng)用十分有限。

2.3.2 " 機(jī)械設(shè)備檢測

采用機(jī)械設(shè)備對高溫抗車轍性進(jìn)行檢測，檢測對象多為中面層和上面層，根據(jù)試驗(yàn)檢測結(jié)果對瀝青混合料的動穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)[6]。試驗(yàn)前，測量試壓輪的壓強(qiáng)，并進(jìn)行調(diào)整，使其穩(wěn)定在0.7MPa左右，而后營造高溫試驗(yàn)環(huán)境，由合適壓強(qiáng)的試壓輪行走，全程其運(yùn)行軌跡需保持一致。試驗(yàn)完成后，確定行走次數(shù)和變形數(shù)據(jù)，基于實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定穩(wěn)定度。

3 " 公路瀝青混合料試驗(yàn)檢測要點(diǎn)

3.1 " 樣品取樣

選取合適的樣品，是順利進(jìn)行瀝青混合料試驗(yàn)檢測并獲得可靠結(jié)果的重要前提。取樣的關(guān)鍵在于樣品位置和數(shù)量，可將料堆分為上、中、下3個(gè)部位，分別在各處取樣后進(jìn)行試驗(yàn)檢測，以獲得代表性數(shù)據(jù)。

此外，樣品的選取必須符合相關(guān)規(guī)范，并在取樣后隨即進(jìn)行試驗(yàn)，以減少環(huán)境因素對樣品的影響，且試驗(yàn)檢測全過程中，樣品不可出現(xiàn)磕碰及其他異常狀況。

3.2 " 密度檢測

宜采取鉆芯取樣的方法，嚴(yán)格控制取樣部位和樣品尺寸。在獲取芯樣后，隨即將其置于不影響試驗(yàn)檢測的環(huán)境中。檢測環(huán)境溫度不宜超過35℃，否則樣品在高溫環(huán)境中可能變形，不利于密度檢測[7]。

以芯樣的特性為準(zhǔn)，配套合適的浸沒天平，利用合格的儀器進(jìn)行檢測，以提高檢測結(jié)果的可靠性。注重對芯樣的防護(hù)，芯樣表面不可附著雜物，且應(yīng)置于干燥環(huán)境中，盡可能減少外部因素對芯樣的影響。向溢流水箱中有序放置吊籃，要求置入其中的芯樣被完全浸沒。在溢流水箱中的水位得到有效調(diào)整后，稱量芯樣質(zhì)量。

最后取出芯樣，擦拭表面水分，做2次稱重，記錄下所有稱重?cái)?shù)據(jù)，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)計(jì)算芯樣的相對密度和容重。將計(jì)算結(jié)果與規(guī)范的要求作對比分析，判斷芯樣是否達(dá)標(biāo)。對于容重或相對密度不達(dá)標(biāo)的芯樣，應(yīng)在分析原因后以適宜的方法及時(shí)處理。

3.3 " 水穩(wěn)定性檢測

3.3.1 " 浸水車轍試驗(yàn)

取AC-13、AC-20等材料進(jìn)行浸水車轍試驗(yàn)。各類材料的試件制備成型后，置于溫度為60℃的恒溫環(huán)境中，經(jīng)過10h后取出，轉(zhuǎn)至相同溫度的水槽中再次試驗(yàn)。各組試件的浸水車轍試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表1所示。

由表1可知，無論普通瀝青混合料還是改性瀝青混合料，各自的試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到要求，但優(yōu)異程度存在差異，從水穩(wěn)定性的角度來看，改性瀝青混合料的性質(zhì)更優(yōu)越。

3.3.2 " 浸水馬歇爾試驗(yàn)

圓柱體試件的擊實(shí)次數(shù)根據(jù)公路等級而定，一級公路和高速公路均按雙面各75次的要求進(jìn)行擊實(shí)。試件共分為2組，放置環(huán)境均為溫度60℃的恒溫水槽，測定試件在不同保溫時(shí)長試驗(yàn)條件下的馬歇爾穩(wěn)定度。2組的區(qū)別主要在于保溫時(shí)間，其保溫時(shí)間分別為30～40min、48h。

3.3.3 " 凍融劈裂試驗(yàn)

對于圓柱體試件，雙面各擊實(shí)50次。試件共分為2組，置于不同的環(huán)境中。一組試件置于25℃恒溫水槽，時(shí)間不短于2h。另一組試件置于98.3～98.7kPa的真空環(huán)境中，做15min的飽水處理，而后恢復(fù)常壓。

在此基礎(chǔ)上，按照如下順序依次置于不同的環(huán)境中繼續(xù)試驗(yàn)：水中0.5h→溫度為-18℃的冰箱中16h→60℃恒溫水槽中24h→25℃恒溫水槽中不短于2h。兩組試件的區(qū)別在于是否經(jīng)過凍融循環(huán)。

試驗(yàn)人員按流程規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)檢測，及時(shí)采集數(shù)據(jù)并記錄，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，評價(jià)被測材料的水穩(wěn)定性。經(jīng)試驗(yàn)檢測和計(jì)算分析，若發(fā)現(xiàn)被測混合料的水穩(wěn)定性不達(dá)標(biāo)，及時(shí)將試驗(yàn)情況告知施工單位，進(jìn)行商討，采取改善措施。

3.4 " 溫度、拌和時(shí)間測試

針對冷料倉供料比進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整，直至維持供料平衡的狀態(tài)為止，在此前提下方可進(jìn)行瀝青混合料的拌和[8]。

3.4.1 " 加熱溫度

以集料加熱溫度為參考進(jìn)行控制，可按照比其高10～20℃的溫度要求控制加熱溫度。

3.4.2 " 測溫

在拌和機(jī)的出料口接料測溫，判斷實(shí)測溫度是否在許可范圍內(nèi)，同時(shí)結(jié)合混合料的狀態(tài)進(jìn)行輔助判斷。若混合料流而不散且色澤均一，表明其溫度具有合理性。若實(shí)測結(jié)果顯示瀝青混合料的溫度未達(dá)到要求，或混合料的狀態(tài)欠佳，需進(jìn)行調(diào)整，并再次檢測。

3.4.3 " 拌和時(shí)間

根據(jù)材料的類型、外界環(huán)境合理設(shè)定拌和時(shí)間，第一鍋拌和時(shí)間約30～50s。在保證材料的加熱溫度和拌和時(shí)間均合理后，根據(jù)配合比嚴(yán)格控制材料的用量，經(jīng)過充分拌和，確保瀝青混合料具有良好的均勻性。

3.5 " 透層試驗(yàn)

3.5.1 " 試驗(yàn)操作要點(diǎn)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范可知，半剛性基層上應(yīng)噴灑透層瀝青，同時(shí)考慮到結(jié)構(gòu)阻水的要求，宜遵循一次施作成型的原則，即盡可能將透層與下封層合二為一。對施作成型的透層進(jìn)行試驗(yàn)檢測時(shí)，需要選取具有代表性的區(qū)域，面積以1m2左右為宜。將此范圍內(nèi)的雜物清理干凈，

3.5.2 " 質(zhì)量評價(jià)

用噴壺向表面均勻噴灑乳化瀝青，做24h的觀察，判斷噴灑后的表層狀況，進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)。若觀察發(fā)現(xiàn)表面有厚度約為0.3mm的瀝青薄膜，且色澤均勻，表明乳化瀝青的稠度達(dá)標(biāo)，但用量偏高，需適度降低用量；若均勻薄膜可用小刀剝離，表明存在乳化瀝青破乳速度快、稠度偏高的問題，噴灑后的乳化瀝青并未有效滲入道路基層；若表面未形成均勻薄膜，局部有色澤不均勻的情況，或存在干燥裂塊，可以判定乳化瀝青的稠度適宜，但施工方式可行性較差，需多次試曬，之后再次進(jìn)行試驗(yàn)檢測。對于不中斷交通的道路，為保證施工質(zhì)量的可靠性，需要隨即撒布級配良好的石子，并對其做碾壓處理。

3.6 " 攤鋪速度試驗(yàn)

在保證攤鋪質(zhì)量的前提下，為了縮短攤鋪時(shí)間，應(yīng)進(jìn)行攤鋪速度試驗(yàn)，以確定合適的攤鋪速度，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效率的雙重提升。綜合考慮攤鋪層厚度、瀝青站拌和能力及攤鋪能力等因素，設(shè)定合適的攤鋪速度。不同路段和不同時(shí)段的攤鋪條件存在差異，適宜的攤鋪速度不盡相同，因此需根據(jù)工程現(xiàn)狀及時(shí)組織試驗(yàn)，對既有的攤鋪速度進(jìn)行調(diào)整。

試驗(yàn)需要滿足一定條件，例如攤鋪表面必須具備密實(shí)、平整、均勻的特點(diǎn)。不同攤鋪速度對應(yīng)的瀝青混合料供應(yīng)量需充足，避免現(xiàn)場停機(jī)等料。根據(jù)試驗(yàn)檢測結(jié)果，進(jìn)行攤鋪速度的動態(tài)調(diào)整，保證攤鋪的有效性[9]。

以較快的速度進(jìn)行攤鋪，雖然可縮短作業(yè)時(shí)間，但攤鋪效果易受到影響，因此需均衡攤鋪質(zhì)量和攤鋪效率兩項(xiàng)要求，建議最大攤鋪速度不超過6m/min。若公路工程要求，在部分路段應(yīng)以較慢速度進(jìn)行瀝青混合料攤鋪，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)檢測結(jié)果，提前設(shè)定慢速、中速和快速幾種模式以供選擇，視實(shí)際攤鋪條件靈活切換速度模式，以保證特定路段的攤鋪質(zhì)量。

4 " 結(jié)束語

綜上所述，公路工程中瀝青混合料試驗(yàn)檢測技術(shù)，是公路工程施工過程中的重要內(nèi)容，對路面施工具有一定的指導(dǎo)作用，對公路工程的質(zhì)量具有重要影響。本文對瀝青附著力檢測法、馬歇爾試驗(yàn)檢測法、車轍試驗(yàn)檢測法等主要試驗(yàn)檢測方法進(jìn)行了總結(jié)，并從樣品取樣、密度檢測、水穩(wěn)定性檢測、溫度和攪拌時(shí)間測試、透層試驗(yàn)檢測、攤鋪速度試驗(yàn)檢測等方面，對瀝青混合料試驗(yàn)檢測內(nèi)容進(jìn)行分析。

在具體試驗(yàn)檢測中，需要結(jié)合實(shí)際情況，選取合適的試驗(yàn)檢測方法和儀器設(shè)備，并嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行操作。在試驗(yàn)檢測過程中，需要對瀝青混合料進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬统尚?，并對路面施工質(zhì)量進(jìn)行有效控制。在檢測過程中，需要及時(shí)記錄和整理檢測數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)真實(shí)性和有效性。

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