公路工程熱拌瀝青混合料試驗檢測及質量管控

摘要：公路工程中，熱拌瀝青混合料試驗檢測及質量管控非常重要。基于此，簡要介紹混合料的構成和特性，重點分析主要性能指標的試驗檢測方法以及瀝青混合料質量管控的關鍵因素。通過這些研究，以期提高公路工程建設質量和維護效率，從而促進行車安全和公路可持續發展。

關鍵詞：熱拌瀝青混合料；試驗檢測；集料；改性劑

0 引言

公路工程中，熱拌瀝青混合料是公路瀝青路面的主要構成材料。其材料性能和施工質量直接關聯著公路的行車舒適性、經濟性、安全性和耐久性。嚴格控制原材料質量，合理設計熱拌瀝青混合料配比，科學管理生產與施工過程，是確保公路瀝青路面質量的關鍵因素。

1 熱拌瀝青混合料基本組成和特性

1.1 集料

作為熱拌瀝青混合料的骨架和填充物，集料包括碎石、礫石、石屑和砂等。在公路工程中，按粒徑大小劃分為粗集料（大于2.36mm）和細集料（小于2.36mm）。粗集料采用碎石、破碎礫石，而細集料采用石屑、機制砂等[1]。

礦料直接關系到混合料性能，應根據道路設計要求和當地資源供應情況確定。礦料級配對混合料的密實性和強度有直接影響，不良級配會導致骨架結構不佳和承載能力下降。不合理的級配也可能導致混合料出現質量問題，如離析、超出適宜范圍的空隙率，降低瀝青路面的使用性能和。

1.2 填料

填料在熱拌瀝青混合料中占據主要部分，對道路的使用壽命和性能至關重要。填料選擇需考慮交通負荷、氣候、土地類型和預算等因素。填料質量直接影響道路安全、舒適性和壽命，是工程設計的重要環節。在填料試驗檢測中，其顆粒大小、密度、吸水性等物理性能，及瀝青飽和度、滲透性、變形性等化學性能是需要關注的重點。顆粒大小分布直接影響瀝青混合料的穩定性和耐久性。

1.3 瀝青

瀝青作為混合料的粘合劑，其性質和黏度對穩定性和耐久性至關重要。瀝青性質涵蓋物理和化學性質，決定了其在不同溫度下的行為。在公路工程中。瀝青的“三大指標”中，針入度和軟化點屬于條件黏度測定的范疇。瀝青是溫感材料，其黏度隨溫度變化，是質量控制中最關鍵的檢測指標之一，對混合料的施工和使用至關重要[2]。

為確定適宜的混合料拌和和碾壓溫度，常用布氏旋轉黏度法。一般認為，瀝青黏度在（0.17±0.02）Pa·s時適宜拌和，在（0.28±0.03）Pa·s時適宜碾壓。瀝青的黏度與混合料的高溫抗車轍能力密切相關，軟化點越高，混合料的高溫性能越優。3種類型礦質混合料級配曲線如圖1所示。

瀝青的延度反映了其延展性，對混合料的低溫抗裂性也很重要。瀝青延度增大，混合料的低溫抗裂性提升。瀝青路面的耐久性主要受瀝青抗老化能力影響。常用的檢測方法是薄膜烘箱試驗，模擬瀝青老化，測試其針入度、延度和質量的變化。

1.4 添加劑類型和功用

1.4.1 瀝青改性劑

瀝青改性劑在熱拌瀝青混合料中扮演關鍵角色，用于改善混合料性能，增強道路耐久性和安全性。改性劑的選擇需符合工程需求和環境條件，以確保道路在不同氣候和交通條件下具有卓越性能。

改性劑多種多樣，包括聚合物、橡膠和膠結劑，各自具備不同的性能特點和適用范圍。例如，聚合物改性劑可增強瀝青粘結性和耐久性，減少龜裂和水損傷風險；橡膠改性劑可提高混合料彈性和耐疲勞性，增強道路負荷承受能力。

此外，改性劑的加入量和混合方法需謹慎控制，不當假如可能導致性能不穩定，不適當混合方法則可能降低改性劑效能。技術人員需精心研究和規劃改性劑的使用，以確保達到預期性能和質量目標。

1.4.2 礦料穩定劑

礦料穩定劑在公路工程的熱拌瀝青混合料中扮演著關鍵角色，用于提升混合料的強度、穩定性和耐久性。通常其為粉狀物質，如水泥、石灰、粉煤灰等，與礦料顆粒相互作用，以增加混合料的抗剪強度和耐久性。

選擇適宜的礦料穩定劑對性能至關重要。不同穩定劑具有獨特特性，包括粒度、活性和化學成分等，應根據具體工程需求和條件進行選擇。礦料穩定劑的添加可增強混合料的抗水、抗凍融和抗變形性能，降低瀝青含量，提升混合料的穩定性和強度。

在使用時，需準確控制加入量和混合方法。不當的加入量可能導致混合料過于堅硬或松散，影響道路性能。合適的混合方法有利于礦料穩定劑均勻分散，充分發揮其穩定性能。

1.5 瀝青混合料的復合性質

瀝青混合料的性能包括力學性能（如抗剪強度、壓實性能、疲勞性能）、穩定性（如抗變形和抗裂能力）、耐久性（如對交通負荷、氣候和化學腐蝕的耐久性）、施工性能（可塑性和易鋪設性）以及可持續性（如資源利用效率和環境友好性）。綜合考慮這些性能是確保公路瀝青路面質量和可持續發展的關鍵。在公路工程中，最關注的瀝青混合料性能包括高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性、抗滑性以及施工易性。

2 主要指標的試驗檢測方法

2.1 瀝青布氏黏度測定

使用布氏旋轉黏度儀測定瀝青的布氏黏度時，通過旋轉圓錐或平板施加剪切力測量瀝青的流動性。試驗中，將瀝青樣品放置于旋轉黏度儀的容器內，隨后旋轉黏度儀的轉子，以特定角速度旋轉施加剪切力。通過測量流動速度和施加的剪切力來計算黏度值。基于瀝青黏度與溫度的關系，可以構建溫度-黏度曲線。通過擬合黏度-溫度數據來確定模型的參數和值，有助于技術人員確定混合料在合適施工溫度下的性能。

2.2 混合料的瀝青用量與礦料級配

公路工程中測定混合料的瀝青用量與礦料級配常用的方法是燃燒爐法。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011）進行標定試驗，確定瀝青用量和礦料級配的修正系數。將規定質量的瀝青混合料在燃燒爐內燃燒，直至試樣每分鐘質量損失率連續3min小于0.01%，減去修正系數后得到混合料中的瀝青用量，然后對燃燒剩余的礦料進行篩分試驗即得到礦料級配。

2.3 馬歇爾試驗

將成型后的馬歇爾試件放入溫度為60℃的恒溫水槽中，保溫30～45min（標準試件）或45～60min（大型試件）。達到規定時間后，使用馬歇爾穩定度儀以規定速率加載試件，測定其破壞荷載（稱為馬歇爾穩定度，單位為kN）和破壞過程的變形狀況（稱為流值，單位為mm）。降解曲線圖催化折線如圖2所示。

2.4 車轍試驗

制備300mm×300mm×50mm的車轍試件，放置在常溫下后，放入車轍試驗機的恒溫室內保溫5～12h。車轍試驗機配備試驗輪，在試驗中對試件反復施加壓力，模擬汽車對路面的負荷。一般設置試驗輪壓力為0.7MPa，溫度為60℃。試驗輪具有位移傳感器，用于測量試件的車轍深度。

根據試驗進行45min和60min時的車轍深度，計算形成單位深度車轍所需的碾壓次數，即為混合料的動穩定度（單位為次/mm）。動穩定度值越高，說明瀝青混合料的抗車轍能力越強。

3 熱拌瀝青混合料質量管控的關鍵步驟

3.1 原材料質量檢驗

所有進場材料都需按規定頻率抽樣檢測，以確保試驗樣品具有代表性。對于粗集料，主要檢測顆粒級配、表觀密度、吸水率、壓碎值、針片狀顆粒含量、洛杉磯磨耗值等參數。對于細集料，主要檢測顆粒級配、表觀密度、棱角性和潔凈度等指標。對于礦粉，主要檢測密度、粒度、親水系數和塑性指數，特別注意親水系數。對于瀝青，主要檢測針入度、軟化點、延度以及老化指標。對于基質瀝青要檢測60℃動力黏度，對于改性瀝青要檢測布氏旋轉黏度。然后通過黏溫曲線確定適宜的施工溫度范圍。

3.2 配合比的調試與驗證

公路工程熱拌瀝青混合料設計中，配合比的調試與驗證至關重要，直接決定混合料的性能和質量。合理的配合比可確保在各種氣候和交通條件下表現出優異性能，提升道路的耐久性和安全性。

配合比調試是關鍵工程環節，技術人員需根據要求和環境條件確定瀝青含量、礦料顆粒分布、瀝青與礦料種類及可能的添加劑。需綜合考慮交通負荷、氣候、土壤類型和材料可得性等因素，確保混合料達到預期性能。配合比初步確定后進行驗證，通過一系列試驗和檢測確保混合料符合工程要求。

3.3 生產過程質量控制

瀝青混合料生產過程需注意以下幾點：①儲存原材料的倉庫要干凈整潔，分級存放，避免混合。②拌合站的稱量系統要定期校準，否則不準確會影響原料比例與設計，造成混合料質量變差。③準確控制攪拌速度、攪拌時間等參數，確保礦料和瀝青均勻混合。④確保集料和瀝青加熱、攪拌溫度適宜，否則過高溫度會導致瀝青老化、混合料離析，降低路用性能和耐久性。⑤出料后立即檢查混合料外觀，觀察粗細、色澤、均勻性，注意是否出現離析、冒煙、花白料、油團等現象。⑥及時取樣，檢測瀝青用量、礦料級配和馬歇爾體積指標，如與配比不符，需立即調整。

3.4 施工過程質量控制

混合料運輸需注意溫度，根據施工條件和天氣采取保溫措施，并實時監測溫度變化，確保施工時溫度合適。施工前需進行試驗攤鋪，確定合適的松鋪系數、施工機械類型數量和組合。攤鋪后及時檢測厚度和平整度，若不符合要求需及時調整。在檢測平整度時，特別關注接頭、機械停機和壓路機換向處，發現異常情況要立即處理。

4 質量管控實例

表1展現了不同實際項目中的試驗和質量管控數據。從表1可以看出，采用必要的措施，對施工工藝流程和參數進行調整，可以有效確保瀝青混合料的參數指標要求。采用經篩分和分類的骨料，有利于提高混合料均勻性。工程團隊與供應商要建立緊密合作，定期檢查供應商生產過程，確保材料質量，維持道路材料的一致性和可追溯性。可采用全程監控系統監測混合料鋪設溫度和均勻性，實時調整施工過程，確保道路建設質量和一致性。

5 結束語

為確保熱拌瀝青混合料符合路用要求，需要嚴格控制原材料質量、配合比的調試與驗證、生產和施工過程質量。本文從試驗檢測角度探討熱拌瀝青混合料各組成部分的特性及其對混合料性能的影響，簡要介紹了主要技術指標的試驗方法，并指出了質量管控中的關鍵要素，為熱拌瀝青混合料的試驗檢測與質量管控提供借鑒和參考。

參考文獻

[1] 劉撲安.公路工程中的熱拌瀝青混合料試驗檢測及質量管理[J].運輸經理世界，2022（11）：145-147.

[2] 鄭貴龍.公路工程熱拌瀝青混合料試驗檢測及質量管理研究[J].黑龍江交通科技，2021，44（06）：36-37.