公路工程瀝青混合料試驗(yàn)檢測策略研究

許景

（貴州建養(yǎng)公路技術(shù)咨詢有限公司，貴州畢節(jié) 551700）

0 引言

為了全面提升公路交通運(yùn)輸服務(wù)能力，公路工程建設(shè)項(xiàng)目不斷增多，相關(guān)施工技術(shù)也在持續(xù)更新和提升，同時(shí)對(duì)于相關(guān)公路施工原材料的質(zhì)量和性能也有著更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。瀝青混合料作為公路施工最為常用的路面材料之一，在工程建設(shè)中必須對(duì)其加強(qiáng)試驗(yàn)檢測，確保其質(zhì)量能夠達(dá)到各類公路工程的建設(shè)要求，為高質(zhì)量公路工程建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

1 瀝青混合料試驗(yàn)檢測的作用

公路作為最為重要的陸上交通設(shè)施，不僅能夠?yàn)榇蟊姵鲂刑峁┍憷麠l件，更有助于推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。現(xiàn)階段普通公路和高速公路建設(shè)日益增多，相關(guān)施工組織管理也備受大眾重視。瀝青混合料作為最為重要的材料之一，只有確保瀝青混合料材料質(zhì)量合格達(dá)標(biāo)，才能夠達(dá)到相應(yīng)的公路交通建設(shè)目標(biāo)。如圖1 就是瀝青混合料的結(jié)構(gòu)形式。為了全面實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青混合料各方面性能的檢測，需要通過相應(yīng)的試驗(yàn)技術(shù)做好對(duì)其空隙率、密實(shí)度、水穩(wěn)定性等性能的檢測，然后再根據(jù)檢測結(jié)果與相應(yīng)的工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，以服務(wù)于現(xiàn)場工程建設(shè)，避免因?yàn)闉r青混合料性能不達(dá)標(biāo)所造成的質(zhì)量問題或者安全隱患。

圖1 瀝青混合料結(jié)構(gòu)

2 瀝青混合料檢測的要點(diǎn)分析

在瀝青混合料檢測過程中需要注意以下幾點(diǎn)：

第一，科學(xué)進(jìn)行材料的篩選，嚴(yán)格規(guī)范試驗(yàn)檢測過程。為了避免出現(xiàn)質(zhì)量問題，所有原材料都需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)場前的檢測，檢測合格后才允許進(jìn)入工程現(xiàn)場。因此作為相關(guān)檢測人員，必須做好對(duì)周邊環(huán)境的分析評(píng)估，合理進(jìn)行材料選擇，嚴(yán)格按照相應(yīng)的技術(shù)流程展開試驗(yàn)檢測，確保檢測結(jié)果能夠用于評(píng)估相關(guān)原材料的技術(shù)性能和質(zhì)量。

第二，加強(qiáng)取樣管理。材料取樣作為試驗(yàn)檢測中最為關(guān)鍵的步驟之一，如果材料取樣不具備代表性，或者在全過程中材料發(fā)生性能改變，都會(huì)影響后續(xù)檢測工作的開展，因此在瀝青混合料取樣時(shí)，也需要規(guī)范整個(gè)過程，確保所取樣品的有效性。

第三，做好科學(xué)驗(yàn)證。作為檢測人員，需要詳細(xì)細(xì)致地進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，并結(jié)合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)測資料展開驗(yàn)證，評(píng)估材料質(zhì)量能否達(dá)到相應(yīng)的公路工程建設(shè)要求。尤其需要做好對(duì)外委檢測結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證，通過數(shù)據(jù)對(duì)比來進(jìn)一步評(píng)估瀝青混合料的性能指標(biāo)。

第四，做好抽樣檢測。為了更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青混合料質(zhì)量性能的評(píng)估，可以通過抽樣檢測的方式隨機(jī)對(duì)同一批瀝青混合料材料進(jìn)行檢測，以此來評(píng)估其性能，并找出材料中存在的質(zhì)量問題，避免不合格瀝青混合料被應(yīng)用于公路工程建設(shè)之中。

3 瀝青混合料的試驗(yàn)檢測研究

某高速公路總長121km，路基寬度25m，選擇瀝青混合料作為路面攤鋪材料，施工中不同面層瀝青材料的厚度及類型，見表1。

表1 各面層瀝青混合料的類型以及厚度

3.1 取樣

取樣作為瀝青混合料檢測的首要環(huán)節(jié)，所取樣品必須具有代表性，能夠反映某一批瀝青混合料的整體質(zhì)量。因此，在工程建設(shè)中，一般會(huì)選擇制備完成的熱拌瀝青作為試樣，取樣量一般為試驗(yàn)用量的2.5 倍。如果要開展仲裁試驗(yàn)或者平行試驗(yàn)，則需要增加取樣量，以滿足檢測要求，具體可以參考表2。對(duì)于同一批次瀝青混合料，在取樣過程中必須除去堆角位置的材料，因?yàn)槠洳痪邆淞己玫拇硇裕缓笤購纳系较路謩e在頂部、中部和底部進(jìn)行取樣。如果直接在運(yùn)輸皮帶中取樣，則可以在出料位置取多份試樣，從而構(gòu)成試樣組。與此同時(shí)，在取樣過程中，要嚴(yán)格按照相應(yīng)的取樣方法進(jìn)行縮分，比如四分法或者采用標(biāo)準(zhǔn)分料器進(jìn)行分樣，禁止出現(xiàn)不規(guī)范取樣或者隨意稱量的情況，以免影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表2 瀝青混合料試驗(yàn)項(xiàng)目的樣品數(shù)量

3.2 空隙率指標(biāo)試驗(yàn)檢測

當(dāng)下在公路工程施工中，基本都會(huì)進(jìn)行空隙率指標(biāo)試驗(yàn)，評(píng)估瀝青混合料在凝結(jié)之后的空隙率。空隙率直接影響瀝青混凝土路面的壓實(shí)度、滲透性等多項(xiàng)指標(biāo)，空隙率過大或過小都會(huì)引發(fā)瀝青公路病害。在具體試驗(yàn)中，需要依據(jù)以下步驟：首先，嚴(yán)格按照馬歇爾試件制作要求進(jìn)行相應(yīng)試樣的制作。其次，試件制作完成后需要開展全方位的檢測，并利用70 余次的試驗(yàn)來得到更加準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)。最后，結(jié)合檢測數(shù)據(jù)和相應(yīng)的公式展開計(jì)算分析，將最終結(jié)果與工程技術(shù)要求進(jìn)行對(duì)比，以此來評(píng)估其空隙率是否合格。

3.3 密度試驗(yàn)檢測

密度試驗(yàn)檢測的關(guān)鍵在下述幾點(diǎn)：

第一，馬歇爾試件制備。通過擊實(shí)法來完成馬歇爾試件的制備，試件高度在63.5mm，最大誤差不超過1.3mm，標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀雙面擊實(shí)75 次，如果沒有達(dá)到該要求，則無法使用。

第二，通過檢測后的馬歇爾試件才可開展后續(xù)試驗(yàn)。如果試件的吸水率在2%以內(nèi)，一般采用表干法。先選擇浸水天平，需要注意天平的稱重量必須能夠達(dá)到最大試件重量，進(jìn)行干燥試件稱重；之后再將試件浸入水中，在讀數(shù)穩(wěn)定后重新進(jìn)行稱重；最后進(jìn)行表干質(zhì)量的稱重，計(jì)算試件毛體積密度以及相對(duì)密度，之后再進(jìn)行空隙率、飽和度等體積指標(biāo)的計(jì)算。

第三，結(jié)合所得到的各方面數(shù)據(jù)，展開進(jìn)一步的計(jì)算分析，然后再結(jié)合具體的公路工程建設(shè)要求，將得到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)展開對(duì)比，以此來評(píng)估混合料的質(zhì)量。

3.4 水穩(wěn)定性能試驗(yàn)檢測

水穩(wěn)定性直接影響瀝青路面的使用性能。在具體水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測時(shí)，可以采用下述方法：其一，浸水馬歇爾試驗(yàn)。在試驗(yàn)中需要做好混合料分析，將制作的試件置于相應(yīng)水溫的水槽內(nèi)，保溫2h 后再檢測試件的穩(wěn)定性，并計(jì)算相應(yīng)的性能指標(biāo)。其二，真空飽和馬歇爾試驗(yàn)。在選擇該方法進(jìn)行試驗(yàn)檢測時(shí)，需要先將試件置于真空干燥器內(nèi)，并關(guān)閉進(jìn)水管，真空度必須超過97.3kPa，維持時(shí)間則需要在15min。然后打開水膠管，在負(fù)壓的作用下將水引入空間并浸沒試件，同時(shí)也需要保持15min。在達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后，解除試驗(yàn)條件，并重新放入恒溫水槽，之后再開展馬歇爾試驗(yàn)。其三，凍融劈裂試驗(yàn)。在試驗(yàn)中需要對(duì)混合料展開分組測試，第1 組浸泡在25C 水中2h，然后再開展強(qiáng)度測試，第2 組在25C、0.09MPa 的條件下浸泡15min，在其恢復(fù)正常后置于-18C 條件下16h，之后再將其取出，重新檢測其強(qiáng)度。在檢測時(shí)，需要以劈裂強(qiáng)度為核心，全面評(píng)定混合料的水穩(wěn)定性。

3.5 高溫穩(wěn)定性能試驗(yàn)檢測

高溫穩(wěn)定性指的是瀝青混合料在夏季高溫狀態(tài)下的抵抗車輛荷載的能力。在以往瀝青公路使用中，經(jīng)常出現(xiàn)夏季高溫狀態(tài)下瀝青混合料穩(wěn)定性降低，在車輛碾壓下出現(xiàn)車轍，并進(jìn)一步引發(fā)其他病害的情況。其原因是瀝青混合料在超過一定溫度后，其流動(dòng)性就會(huì)增強(qiáng)，材料強(qiáng)度降低。雖然在現(xiàn)階段，瀝青混合料材料技術(shù)不斷進(jìn)步，在高溫狀態(tài)下的穩(wěn)定性與以往相比有了很大提升，但是仍必須通過相應(yīng)的試驗(yàn)檢測來評(píng)估其性能能否達(dá)到相應(yīng)的施工要求。

車轍試驗(yàn)作為當(dāng)下極其常用的一種檢測方式，在具體檢測中需要圍繞下述幾點(diǎn)展開相應(yīng)的試驗(yàn)控制：其一，嚴(yán)格按照相應(yīng)的試驗(yàn)檢測方法，做好骨料篩選之后再進(jìn)行檢測，為混合料制備以及性能檢測奠定良好基礎(chǔ)。其二，結(jié)合工程技術(shù)要求和試驗(yàn)來進(jìn)行石油比的確定。其三，試件在制備完成后需要做好切割，以便于進(jìn)行空隙率檢測，并且可以更好掌握空隙率和碾壓次數(shù)間的關(guān)系，以此來更好地進(jìn)行混合料空隙率測定。其四，在車轍試件碾壓次數(shù)確定之后，展開車轍試驗(yàn)。

在具體車轍試驗(yàn)中，需要把控下述技術(shù)要點(diǎn)：第一，試驗(yàn)溫度、車輛胎壓及速率需要分別控制在60C，0.7MPa，42 次/min。第二，車轍試驗(yàn)必須在恒溫室內(nèi)進(jìn)行，以此來確保試驗(yàn)條件的恒定，并且恒溫室的大小應(yīng)該能滿足3 塊以上試件的檢測。第三，如果試件采用剛制備完成的瀝青混合料進(jìn)行制作，必須將其置于保溫桶內(nèi)，并盡可能加快制作速度，以免溫度過低。如果溫度過低，則可以通過烘箱加熱，但是時(shí)間需控制在半小時(shí)以內(nèi)。如果其變冷后則禁止二次加熱。第四，車轍試件需要在室溫條件下放置12h 以上，而改性混合料則需要超過48h，恒溫溫度就控制在60C±0.5C，時(shí)間大于5h，在達(dá)到上述條件后，才可開展車轍試驗(yàn)。第五，在進(jìn)行各組試件的檢測時(shí)，需在同一溫度下進(jìn)行檢測，如果蠕變率小，則說明試件具有良好的抗車轍性。

3.6 低溫抗裂性能試驗(yàn)檢測

除了要做好高溫下的性能檢測外，在低溫條件下，瀝青混合料的脆性會(huì)增加，所以也需要通過相應(yīng)的試驗(yàn)檢測來評(píng)估其在低溫條件下的抗裂性能。一般情況下，需要在-10C 條件下展開相應(yīng)的彎曲試驗(yàn)、直接拉伸法等。需要注意的是，在具體試驗(yàn)檢測時(shí)，還需要從公路工程的具體使用環(huán)境入手來確定低溫抗裂性能檢測的溫度，這樣才可以確保試驗(yàn)檢測結(jié)果的有效性。

此次試驗(yàn)為低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)指標(biāo)為最大彎拉應(yīng)變和彎曲勁度模量。在具體檢測時(shí)，所用的為小梁試件，需要嚴(yán)格按照檢測要求進(jìn)行試件尺寸、支座支點(diǎn)間距、試驗(yàn)溫度等相關(guān)參數(shù)的確定。一般情況下，在低溫狀態(tài)下，混合料的最大彎拉應(yīng)變值能夠反映其柔韌性，二者之間呈正相關(guān)關(guān)系，隨著彎拉應(yīng)變值的增加，瀝青混合料的柔韌性也會(huì)進(jìn)一步提升，其在低溫條件下的抗裂性能也會(huì)更加良好。同時(shí)也表明，如果在瀝青混合料制備中，聚合物的摻加會(huì)導(dǎo)致其低溫性能下降，這是由于聚合物的界面結(jié)合度比較高，在混入瀝青混合料后，瀝青混合料的脆性破壞風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加，影響瀝青混凝土路面的使用效果。

4 結(jié)語

綜上所述，只有從瀝青混合料材料質(zhì)量層面入手進(jìn)行把控，才能為公路工程奠定良好的基礎(chǔ)。因此，在具體公路工程建設(shè)中，必須有效把控相應(yīng)的試驗(yàn)檢測要點(diǎn)，并對(duì)整個(gè)試驗(yàn)檢測過程進(jìn)行規(guī)范管控，確保試驗(yàn)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確有效，及時(shí)排查出不合格的瀝青混合材料。