路橋瀝青混合料試驗檢測有效方法探討

摘要 文章簡述路橋瀝青混合料的主要類別，進而從附著力試驗、馬歇爾試驗和車轍試驗三方面分析瀝青混合料試驗檢測方法，探討試驗取樣、參數(shù)控制等檢測要點，通過科學的方法進行試驗檢測，客觀、準確地評價路橋瀝青混合料性能，為路橋建設提供可靠材料，保障路橋工程的施工質量。

關鍵詞 路橋建設；瀝青混合料；試驗檢測；作業(yè)要點

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）07-0115-03

0 引言

瀝青混合料是路橋工程中的常用材料，嚴格把控瀝青混合料的質量是有效施工的重要前提[1]。試驗檢測是評價瀝青混合料質量的重要途徑，而試驗檢測方式多樣，涉及的操作要點比較多，需要展開深入探討，明確適應于瀝青混合料試驗檢測的方法，梳理試驗檢測流程，確定作業(yè)方法，將試驗檢測工作落到實處，嚴把瀝青混合料的質量關。

1 路橋瀝青混合料的分類

按不同的方式進行分類后，有不同的類別，例如：①按瀝青的組成材料不同（摻入的材料不同）分為煤瀝青和油瀝青兩類。②按最大粒徑可分為粗粒式、中粒式、細粒式三類。③按礦質混合料級配中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按施工溫度可分為常溫和熱拌兩類。其中，前者在常溫條件下鋪設，后者指的是用熱混合的方式進行混合料的鋪設。瀝青混合料材料表如表1所示。

2 路橋瀝青混合料試驗檢測方法

2.1 瀝青附著力檢測法

先取300 g粒徑為9～13 mm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檢測的物質，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。隨后將試件轉至常溫環(huán)境中自然冷卻1 h左右，再與玻璃板一道放置于水槽中。槽內水溫恒定為80 ℃，試件在其中靜置約30 min，目的在于分離骨料和瀝青，最后謹慎地取出玻璃板，全程不發(fā)生磕碰。再將試件轉至冷水中，持續(xù)性地觀察以判斷骨料瀝青薄膜的剝落情況，并全程進行數(shù)據(jù)記錄。

為保證試驗檢測結果的可靠性，至少安排2個實驗組，進行試驗結果的對比分析[2]。經(jīng)過試驗檢測后，確定粗骨料與瀝青的附著力參數(shù)，再根據(jù)此項數(shù)據(jù)進行水穩(wěn)定性的判斷。試驗檢測結果顯示，瀝青混合料的水穩(wěn)定性不達標時，需要探明原因，例如是否是礦物材料強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)定性達標。

2.2 馬歇爾試驗檢測

制備試件，恒溫水浴45～60 min。取出試件，用Marshall測試儀進行試驗檢測，開啟加載裝置，在加載全過程中密切觀察流量計。隨著加載作業(yè)的持續(xù)進行，待實際加載量達到試驗設定的最大值后，獲取流量計和百分表的數(shù)據(jù)，進行對比分析[3]。馬歇爾試驗檢測結果可能存在誤差，關鍵原因如下：

其一，試驗配置的儀器缺乏足夠的精度，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差。其二，試件的浸水時間缺乏合理性，或其他環(huán)節(jié)的操作方式不合理，影響試驗檢測數(shù)據(jù)的準確性。

為提高馬歇爾試驗檢測結果的精度，應在試驗檢測前做好儀器的配置、檢查各項準備工作。試驗檢測期間，作業(yè)人員嚴格依據(jù)規(guī)范操作，例如試件在恒溫箱中的浸水時間需穩(wěn)定在45～60 min，其他各項參數(shù)均要合理。

2.3 車轍試驗

2.3.1 人工檢測

在車轍的正上方放置檢測橫桿，測量其與車轍底部的距離，但距離的檢測工作量較大，若采取人工檢測的方法，難以全面地進行各部位的檢測，因此需隨機抽取，根據(jù)部分檢測結果對整體情況做出評價。從檢測結果準確性的角度來看，人工測量的方法難以保證檢測數(shù)據(jù)的全面性，且可能由于檢測結果缺乏代表性而導致最終的結果不準確。從員工操作的角度來看，員工作業(yè)強度較高[4]。因此，車轍試驗中的人工檢測方法在大型路橋工程中的可行性有限。

2.3.2 自動檢測

以高溫抗車轍測試為主要的方式，試驗檢測對象著重考慮的是中面層和上面層，根據(jù)試驗檢測結果對瀝青混合料的動穩(wěn)定性進行評價。試驗前，測量試壓輪的壓強，并進行調整，使其穩(wěn)定在0.7 MPa左右，而后營造高溫試驗環(huán)境，由合適壓強的試壓輪行走，全程其運行軌跡需保持一致。試驗完成后，確定行走次數(shù)和變形數(shù)據(jù)，基于實測數(shù)據(jù)進行計算，確定穩(wěn)定度。

3 路橋瀝青混合料試驗檢測要點

3.1 取樣的要點

選取合適的樣品是順利進行瀝青混合料試驗檢測并獲得可靠結果的重要前提，取樣關鍵在于樣品位置和數(shù)量，例如可將料堆分為上、中、下三個部位，分別在各處取樣后進行試驗檢測，以獲得代表性數(shù)據(jù)。此外，樣品的選取必須符合相關規(guī)范，并在取樣后隨即進行試驗，以減少環(huán)境因素對樣品的影響，且試驗檢測全過程中樣品不可出現(xiàn)磕碰及其他異常狀況。

3.2 密度檢測要點

取樣宜采取鉆芯取樣的方法，嚴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檢測的環(huán)境中，例如溫度不宜超過35 ℃，否則樣品在高溫環(huán)境中可能變形，不利于密度檢測。以芯樣的特性為準，配套合適的浸沒天平，利用合格的儀器進行檢測后，可提高檢測結果的可靠性。注重對芯樣的防護，例如芯樣表面不可附著雜物，且應置于干燥環(huán)境中，盡可能減小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整后，稱量芯樣質量。最后取出芯樣，擦拭表面水分，做兩次稱重，記錄下所有稱重數(shù)據(jù)，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)計算芯樣的相對密度和容重。將計算結果與規(guī)范的要求作對比分析，判斷芯樣是否達標。對于容重或相對密度不達標的芯樣，應在分析原因后以適宜的方法及時處理。

3.3 水穩(wěn)定性檢測要點

3.3.1 浸水車轍試驗

取AC-13、AC-20等材料進行浸水車轍試驗。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10 h后取出，轉至相同溫度的水槽中再次試驗。各組試件的浸水車轍試驗數(shù)據(jù)，如表2所示。

根據(jù)表2可知，無論普通瀝青混合料還是改性瀝青混合料，各自的試驗結果均達到要求，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更優(yōu)越。

3.3.2 浸水馬歇爾試驗

圓柱體試件，擊實次數(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次的要求進行擊實。試件共分為2組，放置環(huán)境均為溫度60 ℃的恒溫水槽，區(qū)別在于保溫時間，兩組分別為30～40 min、48 h，測定試件在不同保溫時長試驗條件下的馬歇爾穩(wěn)定度，再按照如下公式計算，確定殘留穩(wěn)定度：

MS=MS2/MS1×100% （1）

式中，MS——試件的浸水殘留穩(wěn)定度（%）；MS1——試件的穩(wěn)定度（kN）；MS2——試件浸水48 h后的穩(wěn)定度（kN）。

3.3.3 凍融劈裂試驗

圓柱體試件，雙面各擊實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，時間不短于2 h。另一組試件置于98.3～98.7 kPa的真空環(huán)境中，做15 min的飽水處理，而后恢復常壓，在此基礎上，按照如下順序依次置于不同的環(huán)境中繼續(xù)試驗：水中（0.5 h）→溫度為?18 ℃的冰箱中（16 h）→60 ℃恒溫水槽中（24 h）→25 ℃恒溫水槽中（不短于2 h）。兩組試件的區(qū)別在于是否經(jīng)過凍融循環(huán)。按前述提及的方法處理后，分別測定各組試件的最大破壞荷載P。根據(jù)如下公式進行計算，確定凍融劈裂試驗強度比T（%）：

T=R2/R1×100% （2）

式中，R1——第一組試件的劈裂抗拉強度（未凍融循環(huán)）（MPa）；R2——第二組試件的劈裂抗拉強度（經(jīng)受凍融循環(huán)）（MPa）。R1、R2的計算方法，如下：

R1=0.006 287 P1/h1

R2=0.006 287 P2/h2 （3）

式中，h1、h2——第一、二組試件的高度（mm）；P1、P2——第一、二組試件的試驗荷載最大值（N）。

試驗人員按流程規(guī)范進行試驗檢測，期間及時采集數(shù)據(jù)并記錄，根據(jù)實測數(shù)據(jù)進行計算，評價被測材料的水穩(wěn)定性。經(jīng)試驗檢測和計算分析后，若發(fā)現(xiàn)被測混合料的水穩(wěn)定性不達標，及時將試驗情況告知施工單位，進行商討，采取改善措施。

3.4 溫度、攪拌時間測試要點

針對冷料倉供料比做精細化調整，直至維持供料平衡的狀態(tài)為止，在此前提下方可進行瀝青混合料的拌和。而后，測試人員嚴格把控如下要點，順利完成測試：

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

（2）拌和時間：根據(jù)材料的類型、外界環(huán)境合理設定拌和時間，第一鍋約30～50 s。

（3）拌和：在保證材料的加熱溫度和拌和時間均合理后，根據(jù)配合比嚴格控制材料的用量，經(jīng)過充分拌和后，要求瀝青混合料具有均勻性。

（4）測溫：在拌和機的出料口接料測溫，判斷實測溫度是否在許可范圍內，同時結合混合料的狀態(tài)進行輔助判斷，例如混合料流而不散且色澤均一時，表明其溫度具有合理性。若實測結果顯示瀝青混合料的溫度未達到要求，或混合料的狀態(tài)欠佳，需進行調整，并再次檢測。

3.5 熱料供料試驗要點

在明確拌和溫度和拌和時間后，用連續(xù)式拌和機進行拌和。首先，進行混合料經(jīng)過冷料倉時的流量試驗，測定單位時間內的流量，拌和作業(yè)以固定流量和直接供料的方式進行，但具體至路橋工程中，其對瀝青混合料的質量有較高要求，為保證拌和的有效性，可調整為間歇式拌和機拌和的方法，在此期間需要重點控制的是單次進料量、拌和時間等參數(shù)[5]。拌和人員還需充分關注二次篩分問題，此時主要涉及的篩分對象為冷料，首先通過烘干筒對其做加熱處理，待材料的溫度達到要求后，轉至拌和樓內做篩分分檔，根據(jù)篩分情況將混合料分類歸置。從實踐經(jīng)驗來看，試驗檢測中可能存在篩子長度偏短的問題，加之傾角的不合理性，可能出現(xiàn)經(jīng)過篩分處理但篩分精度不足的問題，且此類問題還體現(xiàn)在集料流進熱料倉時，例如無法按照預定的要求進行精準的篩分分級。為預防材料篩分不精準、不全面的問題，還需從熱料倉中取樣做篩分試驗，再計算礦料配比和供料比例。

3.6 透層試驗檢測要點

根據(jù)相關規(guī)范可知，粒料的半剛性基層上應噴灑透層瀝青，同時考慮到結構阻水的要求，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行試驗檢測時，需要選取具有代表性的區(qū)域，面積以1 m2左右為宜，將此范圍內的雜物清理干凈，用噴壺向表面均勻噴灑乳化瀝青，做24 h的觀察，判斷噴灑后的表層狀況，進行質量評價。若觀察后發(fā)現(xiàn)表面有厚度約為0.3 mm的瀝青薄膜且色澤均勻，表明乳化瀝青的稠度達標，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，此時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，或存在干燥裂塊時，可以肯定的是乳化瀝青的稠度適宜，但施工方式欠缺可行性，需多次試曬，隨后再次進行試驗檢測。對于不中斷交通的道路，為保證施工質量的可靠性，需要隨即撒布級配良好的石子，并對其做碾壓處理。

3.7 攤鋪速度試驗要點

為在保證攤鋪質量的前提下縮短攤鋪時間，應進行攤鋪速度試驗，以合適的速度攤鋪，實現(xiàn)質量和效率的雙重提升。綜合考慮攤鋪層厚度、瀝青混合料的拌和能力及攤鋪能力等因素，設定合適的攤鋪速度。不同路段和不同時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)狀及時組織試驗，對既有的攤鋪速度進行調整。試驗的考慮要點應具有全面性，例如攤鋪表面必須具有密實、平整、均勻的特點，不同攤鋪速度對應的瀝青混合料供應量需充足，避免現(xiàn)場停機等料。根據(jù)試驗檢測結果進行攤鋪速度的動態(tài)調整，保證攤鋪的有效性。以較快的速度進行攤鋪時，雖然可縮短作業(yè)時間，但攤鋪效果易受到影響，因此需均衡攤鋪質量和攤鋪效率兩項要求，建議最大攤鋪速度不超過6 m/min。若路橋工程要求在部分路段應以較慢的速度進行瀝青混合料攤鋪時，根據(jù)試驗檢測結果提前設定慢速、中速和快速幾種模式以供選擇，視實際攤鋪條件靈活切換速度模式，以合適的速度完成特定路段的攤鋪作業(yè)。

4 結語

綜上所述，路橋瀝青混合料試驗檢測具有系統(tǒng)性，需要考慮到與混合料質量有關的各項因素，安排相應的試驗檢測，例如馬歇爾穩(wěn)定性試驗、附著力試驗等，根據(jù)試驗檢測結果客觀判斷瀝青混合料的質量，進行質量管控，將優(yōu)質的混合料用于路橋工程施工。試驗檢測具有專業(yè)性，各項操作必須規(guī)范，材料的溫度、拌和速度等參數(shù)均要得到嚴格控制，以保證試驗檢測活動的有效進行，獲得真實可靠的試驗檢測結果，為路橋工程質量管控提供依據(jù)。

參考文獻

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