公路瀝青混合料試驗檢測要點研究

陳寧

（中犇檢測認證有限公司，河南鄭州450000）

0 引言

公路工程施工環節，瀝青混合料試驗檢測必不可少，在保證檢測科學性、合理性、有效性的同時，質量達標才會成為可能。通過檢測的方法可及時發現施工問題，采取針對性的措施，將問題帶來的損失降到最低。所以要想保障工程質量，瀝青混合料檢測是關鍵，對于公路工程后續建設、使用都具有非常重要的作用。

1 瀝青混合料分類及特性

瀝青混合料屬于復合式材料，由瀝青、粗細骨料、聚合物、礦物質粉等多種材料組合而成，所以成分較多也使得施工時質量影響的因素更多[1]。不同結構的瀝青混合料在使用時同樣也會對施工質量產生不同影響。在瀝青混合料中，常用結構有懸浮、骨架兩種形式，而骨架又劃分為空隙與密實結構，以下重點針對具體分類及特性進行分析。

1.1 普通瀝青混合料

此類型材料也就是常說的AC 型瀝青混合料，多在城鎮道路中使用。此類型材料便是典型的懸浮式密實結構，內部摩擦角很小，黏聚力大，高溫狀態下不具備較好穩定性。

1.2 改性瀝青混合料

通常情況下在使用瀝青混合料時會將橡膠、聚合物等填料加入，形成改性劑，這樣可以有效改善瀝青混合料不同的性能。與AC 型瀝青混合料比較，此類型材料具備了較好的耐高溫性、高溫抗車轍性能、低溫抗開裂性，多在城市快車道使用。

1.3 瀝青馬蹄脂碎石混合料

此類型材料也被稱之為SMA，屬于骨架密實結構，主要成分是瀝青、礦粉、纖維穩定劑，主要是對間斷性骨架進行填充。此類型材料應用范圍較廣，既可以在快車道使用，又常用于主干路，有利于路面抗變形力以及耐久性提高，內部摩擦角較大，高溫穩定性較好。

1.4 改性瀝青馬蹄脂碎石混合料

此類型材料與改性瀝青結合使用，功能性增強，不僅使路面高溫抗車轍性、水穩性、低溫抗變形性增強，而且加大了構造深度，提高了路面的耐久性、耐老性，從而延長其使用壽命。熱拌瀝青混合料與冷拌瀝青混合料相比較而言，前者成型時間短，具備了較好的穩定性，提高了路面的抗裂性、抗滑性。

2 公路瀝青材料試驗檢測要求

2.1 強度和承載力

在公路路面施工過程中，瀝青是常用材料，既要具備較好的強度，同時還要有較強的承載力，只有將公路質量提高，才能夠確保公路上行車的安全。若瀝青材料不具備較好的強度，那么極易造成路面開裂，不僅會縮短公路使用壽命，而且影響交通運行，后期維修難度加大。若不具備良好承載力，那么極易出現路面坍塌事件，在很大程度上帶來了行車安全問題[2]。所以不論是施工人員，還是檢測人員，都應該給予瀝青材料強度、承載力檢測以高度重視，保證瀝青材料性能與工程要求相符。

2.2 耐久性

瀝青路面耐久性是指即使在氣候、行車荷載影響下，瀝青路面依然能夠具備較好的性能。公路工程建設結束投入使用以后，便會面臨著較重的交通運輸壓力，而此時路面結構荷載便成為重點，車輛自身的重量，再加之行使過程中產生的摩擦力，都會在很大程度上損傷到路面，為降低路面質量病害發生的概率，減少維修保養成本，瀝青材料需符合要求，經久耐用。

3 公路瀝青材料試驗檢測要點

3.1 取樣

取樣是公路瀝青混合料試驗檢測前必做工作。為保證樣品更具代表性，一般情況下會選用施工現場的熱拌瀝青混合料為樣品。試驗過程取樣充足，取樣量的選取是通過試驗計算后獲得的，通常是計算量的2.5 倍，若是在仲裁試驗中使用，則可以多取備樣，平行試驗取樣要根據普通試驗取樣，適當加倍即可，具體見表1。

表1 瀝青混合料試驗樣品量

3.2 最佳瀝青用量

公路路面瀝青混合料最佳使用量是經過精確運算得來的。但是往往因材料性質不同，進而常借助理論公式進行相應運算，從而得出結論，試驗結束以后會做相應調整，通過此方法得出的結果僅作為參考使用。目前借助試驗來獲得瀝青最為準確且最佳用量的方法有維姆法、馬歇爾法。當前我國在此方面的技術規范中多使用馬歇爾法，在經過較長時間鉆研后取得了不錯的成效，確定瀝青用量最佳的具體步驟如下所示：

步驟一：試樣的制備。根據配合比例，計算不同類型礦質材料具體的用量，可結合瀝青用量，以經驗為重要參考依據，明確用量的具體范圍，估計用量，除此之外可明確油石比。

步驟二：測定物理及力學指標。中值的選取以估計用量值為依據，根據間隔變化，最少制備5 組試驗樣件。溫度、時間明確的基礎之上，借助馬歇爾儀器檢測試件的穩定性、流值，進而依據測定結束以后的結果，通過計算得出具體的指標數值。

步驟三：分析及整理試驗結果。

第一，瀝青用量是基礎，在對物理力學指標進行分析以后，找出二者關系，形成直觀圖示，如圖1所示，標明橫縱坐標，其中瀝青用量為橫坐標，縱坐標包括密度、空隙率、飽和度等。

圖1 最佳瀝青用量的確定

第二，a1 表示穩定度最大相應瀝青用量；a2 表示密度最大值的時候瀝青最佳的用量；a3 表示空隙率是中值的時候瀝青最適宜的用量，取三者平均值，進而計算出的結果便是初始瀝青最佳的用量數值，用OAC1 表示。

第三，對指標達標時瀝青用時范圍確定以后，為了方便分析，可以取中間值，作OAC2 表示。

第四，最佳用量的確定可結合OAC1、OAC2，對OAC1 關系圖進行檢查，保證與技術標準相符。另外，檢驗VMA，如果與要求相符，表明OAC1、OAC2 基礎之上最佳用量的確定具備較強可操作性；若無法滿足要求，可適當對粒徑進行調整，再將試驗進行重新制作以后，保證每項指標符合要求。

第五，氣候條件是基礎，適當調整最佳用量值。與此同時，根據OAC1 與OAC2 而明確的最佳用量，以以往試驗的經驗為重要依據，同時還要考慮道路技術等級等，進而做出調整。

4 水穩定性

試驗以后確定瀝青最佳用量，然后制備時采用的是馬歇爾試件，通過浸水試驗的操作或者真空飽和水試驗，以確定殘留穩定度是否達標。

如果瀝青最佳用量、初始數值差異較明顯，要將瀝青最佳用量和某一初始瀝青最佳用量重新進行試驗操作，對殘留穩定度進行確定。根據相關標準提要求，Ⅰ型混合料要想保證殘留穩定度，就要維持在75%以上；Ⅱ型混合料要想保證殘留穩定度，就要保持在70%以上。如果無法滿足以上要求，就要重新配比，可將適量抗剝劑融入，從而提高混合料水穩定性。

5 抗車轍能力

獲得試驗結果以后，得出了瀝青用量，此時便可進行制備，主要運用的是車轍試件，保持溫度在60oC時檢驗瀝青用量穩定度。

根據瀝青最佳用量，獲得的瀝青最佳用量初始數值，采用車轍試驗制備試件，結合技術規范提出具體要求，上層、中層采用瀝青混合料，溫度60oC 左右時，動穩定度應超過800 次/mm。如果試驗結束后無法滿足此要求，適當調整礦料級配、瀝青用量，重新配比。

在經過調整、試驗后，分析試驗結果及試驗經驗，確定好最佳瀝青用量、礦料級配以后，可有效開展現場施工活動。

6 物理指標

圓柱體是常用制備試件，經過12h 放置后，表現密度檢測采用的是水中重法，結合相應數據，對瀝青飽和度、礦料間隙率等進行計算[3]。

在開始做試驗之前，首先要將不同類型儀器、工具準備齊全，包含浸水天平或電子秤，其分度值要求見表2所示。其次，需要準備好拴鉤及網籃。采用水位溢流裝置，將試件懸吊，需要保證吊線長度符合要求，懸吊位置要標準。如果采用輪碾成型機，可在懸掛時選用鐵絲。最后，還需準備好秒表、電風扇及烘箱，用于試件制冷和烘干。試驗方法以下詳細說明。

表2 分度值要求

第一，以試驗要求為依據，天平選擇要與標準相符，天平的最大稱重應至少超過試件重量的2 倍，同時不得超過所稱重量的5 倍，否則，稱重誤差較大，結果不精確。按照以上要求操作，才能保證稱量結果更加準確。

第二，以具體要求為基礎，完成試件制備后，清除干凈表面浮粒，對其進行稱量。

第三，網籃安裝好以后浸入流水箱內，適當調節水位，調平天平。試件置于網籃內，需要注意的重點是保持水的穩定性，不宜隨意晃動，在水中靜置1min 以后，稱取水中試件質量。若天平讀數持續性的變化或者短時間穩定性較差，說明試件存在嚴重吸水問題，不能使用此方法測定，要考慮其他方法，例如蠟封法等。

第四，試驗完成以后，要將各項物理常數進行運算，獲得相應結果，其中包含著表觀、理論密度、空隙率、瀝青體積百分率、礦料間隙率、瀝青飽和度。

Ⅰ型瀝青混合料試驗多采用水中重法；表面有較粗顆粒，但密實度較高的混合料、集料具備強吸水性，測定時可以采用表干法。混合料吸水率在2%以上或者有很多碎石材料，不能采用表干法，可使用蠟封法。

7 加熱溫度與拌和時間

試驗需要在不斷優化與調整中，進而得出最終結論，所以只有冷料倉供料在規定范圍內，才可對混合料進行攪拌。以攪拌后混合料外觀以及溫度情況，明確集料、瀝青加熱溫度、最佳拌和時間。

第一，加熱溫度初步確定：根據瀝青種類的不同，結合具體的標號，以詳細的要求作為基礎，確定加熱時需要的具體溫度，取中間數值，作為初始溫度，集料加熱的過程中要特別注意到的一點是，溫度一定不能比瀝青溫度低，最好高出大約15oC。

第二，攪拌時間初步確定：總結相應經驗，以此為基礎，明確混合料攪拌最初的時間，最佳的時間控制在30～50s/鍋，在具體的試驗拌和時可以將50s 作為初始拌和時間。

第三，拌和混合料：在確定好初步加熱溫度、拌和時間以后，以此為重要依據，完成混合料的拌和。

第四，確定集料、瀝青實際加熱溫度：在拌和機出料口位置測量混合料的溫度，如果溫度數值處于規定范圍內，色澤均勻，表明加熱溫度的確定是具備可操作性的。如果溫度未在規定范圍內，通過目測以后混合料色澤、均勻度未達標，表明加熱溫度在設置的時候是有漏洞的，及時糾正，直到滿足具體規范及要求。

第五，確定拌和時間：混合料最佳的拌和時間指的是經過拌和以后的混合料色澤勻稱，s 表示的是集料完全包裹在瀝青內時所需最短攪拌時間單位。混合料出料后，采用目測法，分析混合料是不是有明顯的離析、花白料等情況，如果存在以上問題須進行相應調整，嚴重時要重新進行以上操作，并延長攪拌時間。

8 結語

總而言之，在公路工程路面施工過程中，瀝青混合料是常用材料，為了能夠確保施工質量，充分發揮此材料優勢，促進整個路面施工質量的提高，在進行施工之前就要做好混合料試驗檢測工作，結合相關標準及要求，把握好檢測要點，提高瀝青混合料性能。