瀝青路面壓實度檢測探討

劉春林

（甘肅智通科技工程檢測咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 概述

對任意一種瀝青路面而言，壓實度都是施工工藝中最重要的施工質量管理項目，在路面質量評定中也是一個重要指標。《公路路基路面現場測試規程》（以下簡稱“測試規程”）給出其定義式為：

式中：K——瀝青面層某一測定部位的壓實度(%)，ρs——瀝青混合料芯樣試件的實際密度 （g/cm3），ρo——瀝青混合料的標準密度（g/cm3）。在《公路工程質量檢驗評定標準》（以下簡稱“評定標準”）中規定，瀝青混合料的標準密度為拌和廠當天取樣的馬歇爾試驗標準制件密度ρs或試驗路段路面芯樣密度ρo，客觀上實際密度和標準密度在一定條件下都是定值，因此，壓實度也為定值。但由于標準密度取值方法、實際密度試驗方法等不同，對檢測結果的影響是顯而易見的。

1 瀝青混合料標準密度

按照現行規范，標準密度可以有兩種取值方法，即試驗路段路面芯樣密度或當天取樣的馬歇爾試驗標準制件密度。結合多年的瀝青路面施工以及質量管理經驗，我們發現此二種方法都存在一定的局限性，下面逐一進行分析：

1.1 試驗路段路面芯樣的密度

我們知道，在正式攤鋪之前都要鋪筑試驗路段，其目的主要是：（1）確定生產采用的標準配合比；（2）確定松鋪系數；（3）確定碾壓方法和碾壓遍數。只要確定了上述參數，瀝青混合料的生產即可正常進行。在確定上述參數時，壓實度也是評價指標之一。當然，如果實際施工過程中所有的因素如油石比、級配和施工條件等都不發生變化的話，以試驗路段密度作為標準密度也是可行的。但實際上，瀝青混合料的生產是一個動態過程，實際攤鋪的瀝青混凝土面層的密度是一個不斷變化的數值，它會因當時瀝青混合料油石比以及施工條件的不同而變化。

在實際生產過程中，每天的生產狀況與試驗路的生產狀況很難保持一致，在一定范圍內有著相對較大的變化。因此，以試驗路段密度作為標準密度在大多數情況下是不可取的。實際應用中也很少以此作為標準密度。

1.2 當天取樣的馬歇爾試驗標準制件密度

在工程實踐中，常用當天取樣的馬歇爾密度作為標準密度ρo來計算壓實度，當天馬歇爾密度是從當天生產的混合料中抽樣進行馬歇爾試驗得到的，它基本反映了混合料生產的變化情況。但當天馬歇爾密度還是會受到以下幾個因素的影響：

1.2.1 制件溫度

根據經驗，在室內馬歇爾試驗制件的過程中，混合料制件的密度會隨著成型溫度的增高而增大，空隙率則降低；反之，降低溫度會導致密度減小，空隙率增大。在工程實際中，室內馬歇爾試件空隙率是衡量瀝青混合料的一個重要指標。在做馬歇爾試驗時我們發現，盡管上下變化了5個不同的瀝青用量，變化范圍達到了2%，穩定度都能滿足要求，流值也大都滿足要求，穩定度、密度有時連峰值都不出現，最后決定瀝青用量的往往只剩下空隙率一個指標。在生產過程中也是如此，在大多數情況下，馬歇爾試驗只有空隙率會超出要求。因此有不少施工單位為滿足空隙率要求在馬歇爾試件成型時人為改變擊實溫度或忽視對溫度的控制。鑒于諸如此類原因，筆者認為馬歇爾密度的可取性值得商榷。

1.2.2 取樣的偶然性

試驗室在取樣進行馬歇爾試驗時，通常是上下午各取一組進行試驗以獲得當天的馬歇爾密度。然而，以TITAN3000拌和樓為例，正常的生產能力是240噸／小時，每天只取兩組，所以當天馬歇爾密度取樣的偶然性較大。

試驗室取樣進行馬歇爾試驗的各個環節都存在不可避免的人為因素的影響，而且這些影響對于馬歇爾密度的取值而言是較為明顯的。由于上述種種原因，在實際檢測中，很難有以馬歇爾密度為標準密度的壓實度不合格的問題出現。

1.3 最大理論密度

最大理論密度可以通過計算法、真空法或溶劑法來取得，溶劑法和真空法對鉆孔取芯而言最能反映實際情況，但這兩種方法都不能保留芯樣，而且試驗本身也比較繁瑣。而計算法對于施工過程中的質量控制而言則最為簡單明了、易于掌握。

在SMA生產實踐中，我們已經嘗試利用最大理論密度作為標準密度的做法。空隙率的計算式VV＝（1－ρ實／ρ理）×100%

壓實度 K＝ρs／ρo×100%，以理論密度為標準密度時，ρs＝ρ 實，ρo＝ρ理

可以推出：VV＝（1－0.01K）×100%

使用最大理論密度可以直接地、相對真實地反映該路段的空隙率情況。

2 馬歇爾密度與理論密度的對比

2.1 理論密度的變化相對穩定

從以往的試驗數數據來看，理論密度的偏差系數只有室內馬歇爾密度的一半。因此理論密度的變化相對穩定。

2.2 以馬歇爾密度和理論密度作為標準密度時，壓實度結果及路面物理性能分析

以某路段實際生產為例，其理論密度為2.561g/cm3，當室內馬歇爾試驗空隙率為3%時，馬歇爾密度為2.484g/cm3；當室內馬歇爾試驗空隙率為3%時，馬歇爾密度為2.407g/cm3。如果室內空隙率在馬歇爾試驗標準的低限，而壓實度滿足100%≥K≥94%的要求時，實際空隙率在3%～8.8%之間，且當壓實度達到103%時，實際空隙率為0.1%。如果空隙率為馬歇爾試驗標準的上限6%，當壓實度滿足100%≥K≥94%時，其空隙率在6%～11.6%之間，且當壓實度在103%時，空隙率才達到3%。

可以推斷，如果所有的試驗都在規范操作下完成，且試驗結果都滿足規范要求，其結果就基本真實地反映了路面的實際情況，當以馬歇爾密度為標準密度，壓實度達到99%時，路面的實際空隙率為7%。路面上空隙率過大的問題就不容忽視。研究表明，當瀝青砼空隙率大于7%時，瀝青路面就處于滲水狀態，其水損害即不可避免。而室內馬歇爾密度如果由于人為或偶然因素的影響變小，還以此標準檢驗實際碾壓的效果，便會帶來錯誤的判斷。可能將實際沒有碾壓到位的認為已經合格了。

3 標準密度的選擇和壓實度標準的確定

現在不少公路已在使用空隙率和壓實度雙控指標，即以馬歇爾密度作為標準密度來評價壓實度的同時，要求其空隙率也要達到要求。這樣做可從兩方面對瀝青面層的質量進行控制，但實際施工中會出現壓實度滿足要求而空隙率不滿足要求的情況，這很難說服施工單位其是不合格的。當以理論密度作為標準密度時，如前所述由于空隙率和壓實度是兩個相互關聯的指標，即W＝（1－0.01K）*100%。在這樣情況下控制了壓實度其實也就控制了路面的實際空隙率。

綜上所述，筆者以為標準密度應直接采用最大理論密度，這樣就可以直接判斷其空隙率的大小，為了避免空隙率過小而導致泛油等病害和空隙率過大而引起水損害，壓實度指標宜控制在93%～98%。

4 瀝青面層實際密度

按“測試規程”檢測瀝青面層實際密度有核子儀和鉆孔取芯兩種方法。 但“測試規程”明確指出不宜采用核子儀法作為仲裁試驗和驗收評定手段。鉆孔取芯的試驗方法是在路面施工結束后從面層中取出芯樣，比較有代表性，也是現在最常用的方法。由于瀝青混合料密度測試方法較多，有表干法、水中重法、蠟封法和體積法等，究竟采用何種方法作為鉆孔取芯樣的密度測定方法，有必要在此作一探討。

“測試規程”還規定“壓實瀝青砼面層的施工壓實度是指按規定方法采取的混合料試樣的毛體積密度與標準體積密度之比，以百分率表示。”《公路瀝青及瀝青混合料試驗規程》指出，當瀝青混合料為不吸水時，可采用水中重法，因此在I型瀝青混合料密度的測定中，試驗人員仍習慣采用表觀密度作為實際密度ρs來計算壓實度，這樣其實是不妥的。

毛體積的定義式為：

式中：γf——毛體積密度，ma——瀝青混合料試件在空氣中的質量（氣干質量），mf－試件的表干質量，mw——試件的水中質量。

由上式可知，該方法測定試件的體積包括礦料實體和瀝青的體積Vg＋Va，以及外界連通的開口孔隙V′。而表觀密度的表達式為：

式中：γa——表觀密度，ma——試件的表干密度，mw——試件的水中質量，總體積中并未計入與外界連通的開口孔隙的體積V′。

就室內馬歇爾擊實試件而言，對I型混合料采用表觀密度與采用毛體積密度并沒有太大的區別；而對于鉆孔取芯的芯樣而言，瀝青混合料內部的部分孔隙集料的閉口孔隙均會因切割而變成了與外界連通的開口孔隙，此時如果仍然采用水中重法測試則不能反映實際情況。

5 結束語

筆者認為在瀝青面層壓實度檢測中，瀝青標準密度宜采用最大理論密度，這樣既可以有效地控制壓實度，也可以控制其空隙率等體積指標；瀝青的鉆孔取芯芯樣密度只能采用毛體積密度，以表干法測定。