高速公路瀝青路面試驗檢測技術研究

斯義明

（四川金通工程試驗檢測有限公司，四川成都 610000）

0 引言

隨著我國經濟的飛速發展，高速公路作為國家基礎設施的重要性日益凸顯。瀝青路面因其良好的耐久性、防滑性和舒適性，被廣泛用于高速公路的建設中。然而，瀝青路面在使用過程中，由于各種因素的影響，容易出現裂縫、車轍等問題，這不僅影響了路面的美觀，更嚴重的是威脅了行車的安全。因此，對高速公路瀝青路面進行科學、準確的試驗檢測，對于保障道路的安全、延長路面的使用壽命具有重要意義。近年來，我國在瀝青路面試驗檢測技術方面取得了一定研究成果，但仍存在一些問題。通過綜合應用先進的檢測設備和技術手段，提高檢測的準確性和可靠性；同時，結合實際工程背景，提出一套更為完善、系統的瀝青路面試驗檢測方案。這一研究不僅有助于優化現有的檢測方法，提高檢測效率，更有助于為高速公路瀝青路面的維護和管理提供科學依據。

1 高速公路瀝青路面施工質量的基本要求

第一，原材料質量控制要求。在瀝青路面施工中，瀝青、纖維、砂石原材料及添加劑的質量直接關系到瀝青路面施工質量的總體效果。因此，瀝青混合料所采用的組成材料需滿足相關設計文件及規范中相關技術要求。

第二，瀝青混合料生產控制要求。瀝青混合料的生產不僅要嚴格控制好各種原材料的質量，更要控制好配合比，嚴格按照高速公路工程瀝青路面施工的現行規范和設計文件進行施工，以保證瀝青路面施工質量。在高速公路路面設計時應盡量選擇耐高、低溫性能優越的結構體系，如AC、SMA、OGFC 等瀝青混合料作為路面承重及功能層的備選方案。

第三，瀝青混合料需具備良好的低溫抗裂性。瀝青路面如遇到極寒天氣，其瀝青性能會打折，造成路面低溫開裂，降低路面使用性能；如遇冰凍路面，則極易出現冰凍融化水損害坑洼現象。因此，氣溫較低的地區應選擇低溫抗裂性能良好的瀝青（即瀝青標號高的瀝青），相關指標用公路瀝青針入度、延度控制，同時瀝青混合料低溫抗裂性應用凍融劈裂、低溫彎曲試驗破壞應變（με）指標控制。

第四，瀝青混合料需具備良好的高溫穩定性。在我國社會經濟高速發展的大環境下，車流量、人流量逐年增加，需要瀝青路面具有良好的承載能力，保證車輛和行人安全出行。瀝青路面高溫穩定性差，極易出現車轍、推移擁包或SMA 瀝青瑪蹄脂路面泛油等現象。因此，氣溫較高地區應選擇高溫穩定性能良好的瀝青（即瀝青標號低的瀝青），相關指標用路用瀝青針進行入度、軟化點控制，同時瀝青混合料高溫穩定性應用瀝青與集料黏附性、穩定度、動穩定度等指標進行控制[1]。

第五，瀝青混合料生產控制。瀝青混合料生產關鍵控制要素：瀝青加熱溫度嚴格按照高速公路工程瀝青路面施工的現行規范和標準進行施工。拌和場站應從“人員、設備、料源、操作方法、環境控制”五個方面進行嚴格控制。

第六，攤鋪碾壓工藝控制。首先，攤鋪機按所鋪路段的寬度、厚度及拱度等施工要求調整好裝運瀝青混合料的自卸車，在接觸接收料斗前的頂推輥后，將瀝青混合料緩緩卸入攤鋪機的接收料斗，并由攤鋪機頂推其運行；其次，通過接收料斗底部的刮板輸料器，以及螺旋擁鋪器將瀝青混合料連續均勻地向后、向左右傳輸；最后，將攤鋪好的瀝青混合料鋪層經慰平裝置的振搗梁進行初步夯實，通過熨平板的振動、次振動，慰平和整形而成為一層平整且具有一定密實度的混合料攤鋪層。按攤鋪預壓密實度分類，可將攤鋪機分為標準型攤鋪機和高密實度攤鋪機。標準型攤鋪機采用標準型熨平裝置，一般裝有振實機構和振動機構，可對鋪層混合料進行初壓，初壓密實度最高可達85%。高密實度攤鋪機還裝有雙振搗梁或雙壓力梁等裝置，可對鋪層混合料進行強力夯實，使鋪層材料的初壓密實度高達90%以上，可有效提高攤鋪壓實度及平整度，減少壓路機的壓實遍數，提高生產效率，尤其對于要求快速成型的碾壓混凝土材料更具有實際應用意義。因此，熨平裝置是確保攤鋪質量的關鍵裝置之一。

瀝青混合料碾壓關鍵控制因素為瀝青混合料攤鋪初始溫度。不同結合料所選擇的壓路機類型不一樣（壓路機類型有輪胎壓路機、雙鋼輪壓路機、鋼輪與橡膠輪結合壓路機等），瀝青路面碾壓方式為“初壓、復壓、終壓”三種方式相結合，壓路機碾壓控制應遵循“緊跟慢壓、高頻低幅”的原則，同時應嚴格控制碾壓遍數，一般為4～6 遍為宜，嚴禁出現漏壓超壓現象[2]。

2 高速公路瀝青路面施工前試驗檢測技術

瀝青是高速公路瀝青混合料中應用的主要材料，瀝青本質是一種黑褐色固體，具有良好的低溫抗裂性、高溫穩定性及與砂石骨料良好的裹覆性能；通常在瀝青路面施工前通過“三大指標”及老化試驗（薄膜烘箱老化試驗TFOT 或旋轉薄膜烘箱老化試驗RTFOT）后的質量變化、殘留針入度比、殘留延度性能來衡量瀝青的成品質量。瀝青針入度指標主要是確定瀝青標號等級，利用軟化點檢測確定瀝青的高溫穩定性能，而延度是確定瀝青的低溫抗裂性能。具體的檢測方法以延度試驗為例：

選擇瀝青樣品，進行保溫處理后，澆筑瀝青延度八字試模，待瀝青成型冷卻后，需將高于試模表面多余的試樣進行刮模處理，然后放置于規定試驗水溫中，并確保恒溫2h 以上，最后放置在延度檢測儀器上進行檢測，保證水面和瀝青樣品之間的距離在2cm 以上。啟動延度試驗儀檢測瀝青樣品的延度，時刻關注整個測試過程中延度試驗儀的力值顯示值及瀝青樣品的延伸情況，控制水溫處于規范要求狀態，以免檢測中延度檢測儀器發生晃動；如果已經發生了晃動，要立即停止試驗進行處理，再繼續檢測。目前，常用的延度檢測儀為循環水延度檢測儀，為保證檢測結果的準確性，在試驗檢測中要關閉循環水系統，否則就容易會出現儀器晃動現象，影響試驗檢測的準確性。

在整個瀝青延度試驗檢測中容易出現瀝青拉伸成細絲后漂浮在水面上或者沉入水底的情況，這是因為瀝青和水密度的相關性，可向水中加入適量的食鹽或者酒精來改善水的密度，盡量使水的密度接近被測瀝青樣品密度。在瀝青延度檢測中往往存在系統誤差的現象，為降低系統誤差值，需要至少進行3 次重復性試驗，并將每組試驗系統誤差控制在規范允許范圍內，再求取3 次試驗的算數平均值，以此提升瀝青延度試驗檢測結果的準確性。

3 高速公路瀝青路面施工中現場試驗檢測技術

高速公路瀝青路面施工中現場試驗檢測技術包括現場溫度、結構層厚度及壓實度自動化試驗檢測技術。溫度作為瀝青混合料最關鍵性控制指標之一，可影響其黏溫指數及瀝青混合料的壓實系數，應采取水銀溫度計或紅外測溫槍進行人工檢測；結構層厚度檢測，一般根據攤鋪機邊緣布置走線裝置控制，同時采取改錐插入式檢測復核；壓實度在施工過程中，首先由攤鋪機初夯壓實，在保證松鋪系數的情況下同時滿足初始壓實工藝，現有科技手段可以通過壓路機監測技術反饋壓實工程中的壓實系數，瀝青路面最終均通過鉆芯法或者雷達檢測手段復核攤鋪路段厚度及壓實度效果。

4 高速公路瀝青路面施工后的現場試驗檢測技術

在高速公路瀝青路面施工后應進行現場彎沉及結構層厚度、壓實度自動化試驗檢測。路面彎沉檢測技術主要包括落錘式彎沉儀、貝克曼梁法及自動彎沉儀檢測技術，其中貝克曼梁法屬于人工讀數法檢測；落錘彎沉儀屬于半自動化檢測技術，交工驗收比較常用，其主要檢測路面彎沉變化值，目前市面上基本為一體化自動落錘式彎沉檢測車，在現場測試過程中通過落錘向承載板施加給定的作用力，再由承載板傳遞到高速公路瀝青路面上，瀝青路面在荷載作用下，會出現應力變形位移，再用高精度位移傳感器來收集路面變形位移量，并及時傳輸給計算機系統，通過相應的計算軟件得到瀝青路面的彎沉盆參數；自動彎沉儀主要用于高速公路定期檢測，具有自動化程度高、檢測效率顯著等特點。結構層厚度、壓實度自動化試驗檢測屬于雷達檢測技術，主要指利用地質雷達反射波法對路面厚度及密實狀態進行檢測，由雷電檢測儀發送電磁波，分析電磁波在不同介質中的傳播性質和特點，接收器對電磁波反射回來的信號進行采集數據和波形圖，通過分析電磁波的波形、路徑變化等獲得瀝青路面施工質量[3]。

待瀝青路面溫度穩定后，開展現場試驗檢測，及時獲得瀝青路面施工質量，找到存在質量問題的位置、問題特點、問題成因等，再制定科學有效的整治措施，保證總體施工質量。瀝青路面施工后的現場檢測參數主要包括：抗滑性（宏觀構造深度、摩擦系數或橫向力系數）、滲水系數檢測、厚度及壓實度檢測、平整度檢測、彎沉檢測五個方面。

4.1 抗滑性檢測

抗滑性是高速公路瀝青路面施工后現場試驗檢測的主要參數，其檢測方法主要分為三種：施工過程中檢測主要采用宏觀構造深度和摩擦系數進行評判。第一，摩擦系數是利用擺式摩擦系數儀確定評定單元，每半幅為1 個單元，每隔約200m 隨機抽取1 個斷面進行試驗檢測，每個斷面試驗檢測不能少于3 個點，檢測位置要盡量選擇在車輛行駛的輪跡帶上。在抗滑性檢測中，擺式摩擦儀在檢測中需進行溫度修正。為保證檢測結果的準確性，在現場試驗檢測中需要對當天的環境溫度修正后再換算出測試擺值。第二，宏觀構造深度也是評價瀝青路面的抗滑性的一種檢測手段，宏觀構造深度主要指通過手工鋪砂法來完成檢測，可通過用測試砂的體積和砂的攤鋪平均直徑的比值計算出相應測試值。第三，橫向力系數測試車常用于高速公路瀝青路面交工檢測時抗滑性現場試驗檢測技術的測試方法，主要原理是通過測試輪和地面之間形成的縱向摩擦力來獲得摩擦系數。

4.2 滲水系數檢測

在高速公路瀝青路面滲水系數現場試驗檢測中，主要采用路面滲水儀計算出滲水儀容器中水面從100mL 刻度下降到500mL 刻度所需要的時間，以此判斷瀝青路面的滲水系數，或根據3min 滲水儀滲水量計算值反饋瀝青路面壓實效果，判斷其是否存在局部連通孔隙。

4.3 厚度及壓實度檢測

壓實度是衡量瀝青路面施工壓實工藝的主要技術指標之一，能夠真實反饋出瀝青路面的實際內部孔隙率。壓實度檢測通常采取鉆芯取樣檢測法，具體的檢測時間段為瀝青路面碾壓完成并且待其溫度降至50℃以下后，選擇具有代表性的位置進行鉆芯取樣；也可以通過核子密度儀來檢測壓實度，但試驗過程比較繁瑣，而鉆芯取樣法會對路面的局部造成一定破壞。為解決這一問題，技術人員研發出核子密度儀，作為一種新型的瀝青路面壓實度檢測設備，與傳統鉆芯取樣試驗技術相比，核子密度儀同樣可以真實反映出瀝青路面的壓實度，而且不會對瀝青路面造成任何破壞和影響，顯著提升了瀝青路面壓實度現場試驗檢測效果，值得大范圍推廣和應用。

4.4 路面平整度檢測技術

在早期瀝青路面平整度檢測中均利用3m 平整度尺進行檢測，但此種方法檢測精度不高，且效率低，受到主觀因素的影響比較大，在現代化公路工程瀝青路面平整度檢測中已基本被淘汰。八輪連續式平整度儀雖然相較于平整度尺檢測能夠提升檢測的效率和準確性，但設備體積比較大，使用起來非常不便，依然無法滿足現代化公路工程發展的要求。隨著大量先進技術和設備的應用，在瀝青路面平整度檢測中出現一種新型的車載式顛簸累儀，即車輛在路面上行駛，通過車輛行駛中后軸和車廂之間的單位位移累積值來計算出瀝青路面的平整度，瀝青平整度數據通過機械傳感器來完成，數據精度高，而且可以大幅度加快數據處理速度，進而提升瀝青路面平整度檢測的效率和準確性。

4.5 路面彎沉值檢測

目前我國在瀝青路面回彈模量值檢測多采取貝克曼梁彎沉儀法，其主要原理是通過杠桿原理，對瀝青路面的彎沉值大小進行檢測，利用百分表的計數方法計算出瀝青路面的強度數值。主要原因是貝克曼梁的總長度為5.4m 和3.6m，前臂和后臂的長度比為2∶1，在貝克曼梁的末端之上放置一塊百分表，百分表可隨著汽車緩慢前進，并隨著瀝青路面的變形而逐步增大讀數，直到汽車停止前進，就地讀出百分表的穩定數值，百分表讀數如超過設計值，就會造成路面不均勻沉降，影響行車舒適度及安全性。在現行的相關規范和標準中，貝克曼梁彎沉儀法的應用有明確要求，在整個檢測過程中，不能碰觸輪胎，要將梁平穩地插入兩個輪胎間隙，以保證檢測結果的準確性。

5 結語

綜上所述，高速公路瀝青路面的試驗檢測技術對于保障道路安全、延長路面使用壽命具有重要意義。本文深入研究瀝青路面試驗檢測方案，希望為高速公路瀝青路面的維護和管理提供科學依據。但瀝青路面試驗檢測技術仍是一個持續發展的領域。未來，應關注新型檢測設備與技術研究、智能化與自動化檢測、多維度路面性能評價及標準與規范的制定。通過不斷研究與實踐，期望能夠推動高速公路瀝青路面試驗檢測技術的持續發展，為我國高速公路事業的進步提供更為堅實的技術支撐。