瀝青混合料試驗檢測技術在公路工程中的應用

邱彥龍

摘要：當前社會，科技水平和社會經濟有了迅猛的發展，隨之公路數量和建設規模不斷遞增，全國各個地區都在建設公路工程，瀝青混合料是一種常見的材料，在公路工程中應用非常廣泛。在公路工程中開展瀝青混合料試驗檢測，可以進一步確定瀝青混合料和路面壓實度、平整度以及抗滑性等，確保工程的順利進行，推動我國建筑行業的穩健發展。基于此，本文采用馬歇爾擊實試驗確定瀝青混合料配合比作為基準，調整基準配比中鹽化物等體積替代礦粉摻加比例，測量不同替代比例下混合料高低溫路用性能指標，以期對促進我國公路工程的更好建設與發展有所幫助。

關鍵詞：瀝青混合料;試驗檢測技術;公路工程;具體應用

一、前言

在公路工程施工中，路面使用性能與瀝青混合料質量有著直接影響，而試驗檢測是保證施工質量的重要措施。由于瀝青混合料是一種具有性能穩定、施工便捷以及養護時間短等優點的施工材料，因此在公路工程中采用瀝青混合料試驗檢測技術至關重要，可以提高公路施工質量和建設水平。

二、工程概況

本次108國道改造工程西起陽曲鎮收費站，東至陽曲縣，道路長11.98公里，紅線平均寬度40米。道路沿線分別與陽曲鎮收費站匝道、大西高鐵、平陽高速交通樞紐、涌泉路、錦繡大街、陽興河、新陽大街等十七條主次干路及高速、河流相交。沿線村莊有：陽曲村、青龍古鎮、橋溝村、陽曲縣等四個區域。項目部承建的三標段里程段為K3+442-k5+400，其中包括橋梁工程、道路工程、排水工程和電力工程。本工程場地層為第四系松散堆積物。場地內松散層厚度大于100m。主要是由第四系上更新中更新至統沉積的濕陷性粉土、濕陷性粉質黏土、粉質粘土、砂類土、碎石類土等構成。

三、主要研究內容

在本工程中，采用馬歇爾擊實試驗確定瀝青混合料配合比作為基準，調整基準配比中鹽化物等體積替代礦粉摻加比例，測量不同替代比例下混合料高低溫路用性能指標。分析指標變化規律，得出鹽化物等體積替代礦粉后，添加在瀝青混凝土中使路用性變差，但都同基準配比差異不大，且在規范要求值之上，可以滿足路用性要求，但高低溫性能都隨摻量增加而降低，應合理確定摻量。

四、瀝青混合料應用的基本質量要求

1、是要有足夠的承載能力。在實際的施工中瀝青路面要承受足夠的交通荷載反復作用，以免在路面結構中荷載太多而破壞結構層。在鋪筑瀝青混合料時，基層面層和瀝青下封層，雖然已進行過檢查驗收，但可能因某種原因使其發生程度不同的損壞，因此，需進行修補，清洗干凈。

2、是要有良好的地溫抗裂性。因為混合料低溫拉伸變形能力和抗拉強度等決定著瀝青路面使用情況，所以在具體的施工中必須綜合考慮這些參數，有效地避免瀝青路面遭受低溫度破壞現象的影響。因此攤鋪時，瀝青混合料溫度不低于130～150℃，氣溫在10℃以上，但有大風時，攤鋪在上午9時至下午4時進行，做到快卸料、快攤鋪、快整平、快碾壓，攤鋪時的熨平板及其它接觸瀝青混合料的機具要經常加熱。在攤鋪瀝青混合料前，對接茬處已被壓實的瀝青層進行預熱，瀝青混合料攤鋪后，在接茬處用熱夯夯實，熱烙鐵熨平，并使壓路機沿接茬加強碾壓。雨季施工時，注意氣象預報，加強工地現場與拌和廠聯系，縮短運輸距離，各工序要緊密銜接。運料汽車和工地備有防雨設施，并做好基層及路肩的排水工作。下承層潮濕時，不能攤鋪瀝青混合料，對未經壓實即遭雨淋的瀝青混合料，要全部清除，更換新料。

3、是具備抗疲勞性。常規情況路面壓實度很大程度制制約著抗疲勞性，故而在進行路面設計的時候需要綜合這些因素。壓實程序分別為初壓、復壓和終壓三道工序。初壓的目的是整平和穩定混合料，同時為復壓創造有利條件，是壓實的基礎，因此要注意壓實的平整性;復壓的目的是緊密銜接，且一般采用重型壓路機;終壓的目的是消除輪跡，最后形成平整的壓實面，因此這道工序不采用重型壓路機在高溫下完成，否則，會影響平整度。為保證壓實表面的平整、密實及外形規則，碾壓作業按壓實程序的要求進行，并對未壓實的邊角輔以小型機具壓實。

1、實驗部分

（1）鹽化物及礦粉技術指標

以進口自日本的鹽化物為試驗原材進行試驗分析，鹽化物結構為多孔狀材料，孔內吸附大量鹽。當有水作用時，通過溶解析出作用，孔內的鹽緩釋到溶劑水中， 使水的冰點下降，達到融冰雪的作用。對鹽化物的密度、鹽分含量和pH值等指標測試。礦粉采購自京山石料廠，以堿性石料為主磨細制成，外觀無結塊，質量合格。

（2）瀝青指標

采用SBS改性瀝青， 試驗測試主要技術指標見表1。細集料使用人工砂，原巖石為玄武巖，堅固性質量損失為8.8%，表觀密度2.798 g·cm-3，含泥量為2.4%，砂當量為96%。

（3）試驗方案

根據瀝青混合料配合比確定方法， 采用馬歇爾擊實試驗測定混合料六項指標值，確定混合料的最佳油石比， 最終確定出混合料配合比。確定出的配合比作為對比試驗的基準組， 調整鹽化物摻量替代礦粉摻加量。保證混合料最佳骨架密實的情況下，由于礦粉同鹽化物密度不同，為保證礦料間填充效果，采用鹽化物等體積替代礦粉摻加，替代體積比例為0%、25%、50%、75%、100%得到5組配合比。成型車轍板試件做高溫車轍試驗，將車轍板試件切割，制作小梁試件做低溫彎曲試驗，得到鹽化物等體積替代礦粉不同比例情況下各指標的關系，分析產生原因。

2、試驗結果及分析

（1）基準配合比確定

混合料類型按照《瀝青混合料施工技術規范》密集配AC-13設計，按規范要求級配范圍值確定粗集料78%、細集料15%、填料7%的摻配比例合成級配，按油石比4.3%為基準，上下浮動0.5%和1.0%得到5組油石比，按照馬歇爾試驗方法，各油石比成型一組馬歇爾試件，每組4個， 測定瀝青飽和度、流值、穩定度等6項指標值，代入相應的公式求取OAC1。

將礦料間隙率、瀝青飽和度、空隙率、流值、穩定度滿足規范要求值范圍作圖，取出符合要求最大值和最小值范圍，求出范圍均值OAC2。由公式算出OAC1為4.4%。根據指標范圍圖得到范圍均值OAC2為4.6%，計算最佳油石比OAC為4.5%。

（2）高溫車轍試驗分析

鹽化物替代礦粉增加的同時，動穩定度呈下降趨勢，當鹽化物等體積完全替代礦粉后，動穩定度仍是規范值1.79倍，高溫性能良好。從礦粉被鹽化物替代25%、50%、75%、100%體積后動穩定度值，可以計算出動穩定度值下降幅度分別為不添加鹽化物與規范值差值的5.2%、11.9%、9.3%、14.0%，動穩定度降低趨勢如圖1。

平均每增加25%的體積替代量，動穩定值下降10.1%，從75%到100%替代礦粉時下降14.0%，說明完全替代對高溫穩定性影響大，應考慮保留部分礦粉添加量。分析原因是由于礦粉是堿性，能通過和瀝青的交互作用形成結構瀝青，結構瀝青具有較高黏聚力來聯結礦物，利于高溫下穩定。鹽化物是利用多孔礦物材料吸附CaCl2和 NaCl鹽類， 有存在裸露在顆粒表面的鹽分降低瀝青的交互作用，對瀝青粘附性產生影響，礦料顆粒包裹瀝青粘聚力下降，導致高溫穩定性變差，比正常礦粉易產生車轍病害。

（3）低溫性能對比試驗

利用養護完成車轍板在切割機上切成250 mm×30 mm×35 mm小梁試件，晾干后在溫度-10 ℃和50 mm/min加載速率時，測量小梁加載破壞彎拉應變值，評價低溫抗裂性能。

伴隨鹽化物等體積替代礦粉量增加，瀝青混合料低溫彎拉應變值呈下降趨勢，表明鹽化物的添加使瀝青混合料低溫性能變差。從礦粉被鹽化物替代25%、50%、75%、100%體積后彎拉應變值，可以計算出彎拉應變值下降幅度分別為不添加鹽化物與規范值差值的5.7%、13.0%、11.9%、9.9%，低溫彎拉應變降低趨勢如圖2。沒有產生從替代75%到100%礦粉時低溫性能下降值較高的情況，低溫性能可以滿足規范要求。

六、結論

綜上所述，在公路工程中瀝青混合料試驗檢測對瀝青路面使用壽命有著非常重要的作用。本文采用馬歇爾擊實試驗，調整基準配比中鹽化物等體積替代礦粉摻加比例，根據路用性能的兩大主要指標的試驗結果，得出混合料高低溫性能隨替代礦粉量增大而變差，但都滿足規范要求值。在配比設計時，完全替代礦粉后高溫性能降低比例較大，所以應選擇適合的鹽化物替代礦粉量，避免盲目選擇高添加量追求高效的融雪效果，造成混合料性能影響過大。

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（作者單位：中鐵六局集團太原鐵路建設有限公司）