高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測分析

王曉軍

（湖南聯(lián)智科技股份有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引言

為了順應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展潮流，我國也加大了高速公路工程建設(shè)的力度。現(xiàn)有的高速公路里程不斷增加，施工技術(shù)水平不斷提高，對于材料的要求也不斷提高。瀝青混合料是施工中最常用的一種材料，在施工時需要進行試驗檢測，把握材料的性能、參數(shù)、成分、質(zhì)量等，確保滿足設(shè)計規(guī)范和質(zhì)量等級要求，進而保證高速公路路面質(zhì)量。在瀝青混合料施工中進行試驗檢測時，需要有詳細(xì)的方案和流程，做好質(zhì)量控制，把握重難點環(huán)節(jié)，確保最終結(jié)果可靠，有效推動試驗檢測工作順利進行。

1 高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測要求

1.1 耐久性要求

耐久性是指瀝青路面在使用過程中，在氣候環(huán)境和交通荷載的影響下仍然保持原來的作用和功能。瀝青路面在交通荷載和冷、熱、干、濕等多種因素影響下，因為疲勞受損和塑性變形等出現(xiàn)裂痕，無法正常使用，影響車輛通行。為了保證瀝青混合料的耐久性，需要控制其生產(chǎn)工藝和流程，在現(xiàn)場科學(xué)設(shè)計配合比，加強原料控制，滿足施工要求，保證高速公路工程的穩(wěn)定性[1]。

1.2 強度和荷載要求

在高速公路施工中，需要用到大量的瀝青混合料，是施工的主要材料。在高速公路工程建設(shè)過程中，保證瀝青混合料的強度和性能符合設(shè)計規(guī)范和合同要求，才可以保證工程質(zhì)量，避免出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，提高高速公路路面的使用壽命。如果瀝青混合料的強度不符合要求，或者配合比設(shè)計不達(dá)標(biāo)，在長期使用下會出現(xiàn)裂痕和車轍、凹坑等，影響高速公路的使用壽命，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。對此，需要通過試驗檢測確保瀝青混合料符合要求，并在高速公路運行的過程中加強常態(tài)化監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，進行檢修和處理，保證高速公路工程的整體質(zhì)量。

2 高速公路工程瀝青混合料技術(shù)性能

2.1 瀝青混合料的主要技術(shù)性能

瀝青混合料的主要技術(shù)性能是高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。高溫穩(wěn)定性是指在夏季高溫條件下，高速公路在車輛荷載、車輪碾壓、氣候環(huán)境等影響下不會出現(xiàn)車轍、波浪、凹陷等病害。針對高速公路、一級公路、主干路，目前國際上流行的是用馬歇爾試驗檢測瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。水穩(wěn)定性可以通過浸水馬歇爾試驗進行檢測，首先需要制作馬歇爾試件，后將試件放置在水槽中，確保水槽處于恒溫狀態(tài)，對瀝青混合料的水穩(wěn)定性進行檢測。也可以通過真空馬歇爾試驗進行檢測，需要將瀝青混合料試件放在真空干燥器中，后關(guān)閉進水管，啟動真空泵，確保真空干燥器內(nèi)的真空度滿足要求。在停留一段時間后，啟動進水管，通過負(fù)壓作用促使冷水掩蓋試件，后負(fù)壓狀態(tài)消失，人們需要將試件轉(zhuǎn)移到恒溫水槽中，在48h 后進行保溫處理，后進行馬歇爾試驗。

2.2 瀝青混合料的各項性能指標(biāo)

2.2.1 物理指標(biāo)

通過抗擊試驗對生產(chǎn)制造的瀝青混合料圓柱體進行測試。在12h 后，采用水中重法觀察其表面的密實度，根據(jù)材料成分?jǐn)?shù)據(jù)信息，計算孔隙率和瀝青體積率、礦料間隙率、瀝青飽和度等。

2.2.2 高溫穩(wěn)定性指標(biāo)

通過早期馬歇爾試驗進行穩(wěn)定性、流動值、標(biāo)準(zhǔn)性測試。在此過程中，需要科學(xué)選擇穩(wěn)定儀進行測試，主要檢測材料的荷載破壞力和變形量。通過這兩個指標(biāo)，評估瀝青混合料在高溫條件下的抗變形能力。

2.2.3 水穩(wěn)定性指標(biāo)

通過該指標(biāo)評估瀝青混合料的穩(wěn)定性和軟化性能。在浸水2d 后，將馬歇爾試驗強度進行對比。

2.2.4 熱穩(wěn)定性指標(biāo)

通過該指標(biāo)可以檢測瀝青混合料的動穩(wěn)定性。一般在夏季高溫條件下，在車輛荷載的作用下，檢查是否會出現(xiàn)車轍和波浪等質(zhì)量病害。

2.2.5 低溫性能指標(biāo)

劈裂凍融強度：通過該指標(biāo)測定劈裂凍融強度。在規(guī)定條件下，凍融試件與標(biāo)準(zhǔn)試件的劈裂強度比[2]。

3 瀝青混合料的試驗檢測

3.1 材料試驗檢測

在高速公路施工中，使用的瀝青混合料主要包括粗集料、細(xì)集料、礦物質(zhì)填料和瀝青。在進行配合比設(shè)計前，試驗人員需要在采購原材料前做好市場調(diào)查和分析，對不同供應(yīng)商全面調(diào)查，根據(jù)設(shè)計規(guī)范和要求選擇材料，確保材料質(zhì)量優(yōu)良。粗集料具體包括碎石、礫石、鋼渣和礦渣等，高速公路一般不會用到礫石和礦渣。需確保選擇的粗集料干凈、干燥、粗糙。試驗人員在取樣時，需要在不同路段處隨機抽取，確保樣品的代表性。對樣品進行篩選，計算壓碎值、針片狀、顆粒含量、表面相對密度、吸水率、堅固性、磨損消耗等指標(biāo)。在滿足要求后，選擇質(zhì)量高的集料。細(xì)集料包括天然砂石和機制砂石、石屑等，需要選擇干燥、干凈、無雜質(zhì)的集料。試驗人員在采購材料時，需要做好市場調(diào)查，對機制砂的粗糙度、潔凈度、棱角進行檢查，擇優(yōu)選擇[3]。一般天然砂和瀝青的黏附性差，用量太多會影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。石屑和天然砂融合可以提高高溫穩(wěn)定性，需要科學(xué)試驗檢測粗細(xì)集料，保證瀝青混合料達(dá)標(biāo)。在選擇后，試驗人員需要選取一定比例的材料樣品，在試驗室進行試驗檢測，對比不同的指標(biāo)，確保粗細(xì)集料含量和砂含量都滿足施工現(xiàn)場要求和設(shè)計要求。礦物質(zhì)也發(fā)揮著重要的作用。礦物質(zhì)是指礦粉，質(zhì)量要求高，一般在瀝青混合料中，需要選擇石灰?guī)r或者巖漿巖中的強基性巖石等礦物質(zhì)，磨細(xì)后形成礦粉，確保礦粉干燥、潔凈。需要對其進行篩選，檢測表面密度和含水量、親水系數(shù)等，最終達(dá)到設(shè)計規(guī)范。

另外，還需要在施工中做好瀝青標(biāo)號設(shè)置，根據(jù)公路等級、氣候環(huán)境、地質(zhì)地形條件、交通條件、路面類型、在工程結(jié)構(gòu)中的層級、受力特點、施工方法、早期施工經(jīng)驗，并在技術(shù)論證后設(shè)置瀝青混合料標(biāo)號。一般在設(shè)計文件中就已經(jīng)確定了瀝青標(biāo)號，直接套用即可。采購人員在采購時需要選擇大品牌、信譽度高的供應(yīng)商，保證瀝青混合料的品質(zhì)。在采購后，需要進行取樣，對瀝青混合料的延展度、塑性、軟化點、含蠟量進行測試，并進行老化試驗檢測，確保各項指標(biāo)都滿足要求。一般需要在瀝青烘箱試驗后，對老化程度進行檢測，最終選擇最佳的瀝青混合料[4]。

3.2 試驗檢測

3.2.1 科學(xué)取樣

取樣具體分為以下三個流程：

第一，取樣前，原材料取樣結(jié)果的好壞直接關(guān)系著原材料的質(zhì)量，根據(jù)試驗檢測程序和規(guī)范進行，可以在相同批次的材料中取樣。

第二，在取樣時，先剔除沒有代表性的部分，后在料堆頂和中、低均勻取樣。在取樣時，需要進行縮分處理，根據(jù)規(guī)范要求，采用四分法和分料器進行縮分處理，在具體操作時，根據(jù)規(guī)定流程，加強監(jiān)督和管理，避免影響取樣活動進行，確保最終結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

第三，在取樣后需要進行皮帶運輸，則在出料口處取樣，后將不同的樣品進行組合，形成一個試驗組。如果取樣需要在車上進行，則選擇在不同深度的部位取樣。根據(jù)具體規(guī)范，控制取樣數(shù)量，確保樣品具有代表性。

3.2.2 加熱處理

在取樣后，對樣品進行加熱處理。在加熱處理的過程中，瀝青混合料會老化，在操作時不能使用明火，需要在冷卻后使用。控制加熱的次數(shù)，避免影響瀝青混合料的性能。

3.2.3 試驗檢測條件控制

對于瀝青混合料的礦料級配可以采用水洗法和干篩法進行。單一采用一種方法會導(dǎo)致粒徑和礦料之間黏附在一起，無法分離，影響級配進行，影響礦料加入的數(shù)量和質(zhì)量。根據(jù)不同級配、不同成分，科學(xué)選擇不同的方法，做好試驗工作，在試驗檢測后對結(jié)果進行評估。

3.2.4 試驗檢測

在當(dāng)前的高速公路工程中，瀝青混合料試驗檢測可以分為兩個方面：通過馬歇爾穩(wěn)定性和劈裂試驗可以準(zhǔn)確評估出瀝青混合料的薄弱點，檢測瀝青混合料在常溫條件下的加載塑性和破裂破壞時位于彈性狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計瀝青混合料的配合比，并對瀝青混合料的施工質(zhì)量進行檢測，具體如圖1 所示。通過車轍試驗可以對瀝青混合料的成型情況進行把握，制作符合標(biāo)準(zhǔn)要求的瀝青混合料試件。在常溫條件下，隨著變形程度的加深會產(chǎn)生動穩(wěn)定度，以此來評價瀝青混合料的穩(wěn)定性，進一步試驗檢測瀝青混合料的高溫抗車轍能力，為后期配合比設(shè)計提供依據(jù)[5]。

圖1 瀝青混合料的試驗檢測

3.2.5 恒溫水浴

在試驗后，需要進行恒溫水浴。在規(guī)定時間和固定范圍內(nèi)，完成試驗檢測。如果時間超出，會影響試驗檢測的溫度，影響試件的流值和穩(wěn)定度，也會進一步影響檢測結(jié)果，影響結(jié)果的代表性。

4 高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測質(zhì)量控制

4.1 加強原材料控制

4.1.1 選擇集料

中面層和下面層的集料需要選擇石灰?guī)r，上面層選擇玄武巖。因為集料自身的性能會影響瀝青混合料整體的性能，不應(yīng)選擇卵石。且集料和瀝青之間的黏附性和破碎度都是不同的，因此需要通過試驗檢測了解集料和瀝青之間的黏附性，做好防范和控制工作，避免其在雨水和荷載的影響下出現(xiàn)變形，提高其抗車轍性能。

4.1.2 控制針片狀顆粒含量

瀝青混合料在施工時需要進行碾壓。如果瀝青混合料中含有大量的針片狀顆粒，在后期碾壓和荷載影響下會出現(xiàn)裂痕，導(dǎo)致斷面產(chǎn)生，且斷面中的材料無法被瀝青膜全部包裹，影響瀝青混合料本身的抗水沖刷能力，降低路面質(zhì)量。

4.1.3 提高粉料的塑性指數(shù)

于集料而言，如果粉料含量大，會影響瀝青混合料的質(zhì)量和性能。如果粉料含量多，集料含量大于表面積，根據(jù)早期已經(jīng)確定的配合比設(shè)計施工，導(dǎo)致瀝青中的集料含量不符合要求，影響瀝青混合料的質(zhì)量。如果細(xì)集料通過率高、粉料塑性指數(shù)高，則表明黏土含量多。黏土遇到水后，強度會降低，導(dǎo)致路面質(zhì)量下降。一般在高速公路工程路面施工中，也會鋪設(shè)玄武巖材料，玄武巖材料對磨光度要求高，其和路面的抗滑性能緊密相關(guān)，對道路行車安全有一定的影響。為了掌握以上具體情況，需要進入施工現(xiàn)場詳細(xì)勘查，通過試驗檢測了解集料的黏附性，對瀝青混合料制作廠的生產(chǎn)工藝進行把握，對一些含泥量大的集料采用水清洗。

4.1.4 科學(xué)控制填料的比表面積

在高速公路工程瀝青混合料施工中，要根據(jù)設(shè)計規(guī)范對通過率進行控制，對礦料的性能進行試驗檢測后，對各顆粒含量和顆粒組成等各項性能進行試驗檢測，有效滿足要求[6]。

4.2 明確試驗檢測要點

4.2.1 瀝青混合料瀝青含量和礦料級配試驗檢測要點

當(dāng)前瀝青含量可以采用高溫燃燒爐法和離心分離法進行檢測。第一種方法操作簡單，適用性強，可以大范圍使用。首先，需要對瀝青混合料進行燃燒，然后，篩分試驗，控制生產(chǎn)工藝，保證質(zhì)量。在此過程中，需要對相同規(guī)格的瀝青混合料進行標(biāo)識，明確調(diào)整系數(shù)和篩分級配系數(shù)。根據(jù)調(diào)整系數(shù)，調(diào)整燃燒過程中和燃燒后的溫度，確保滿足設(shè)計要求，一般需要在燃燒室內(nèi)充分燃燒。另外，需要將燃燒后的試樣進行冷卻處理，在常溫條件下進行科學(xué)篩分，最終計算篩分后的數(shù)量和百分率。根據(jù)計算結(jié)果，繪制曲線圖，檢查其是否滿足設(shè)計要求。

4.2.2 瀝青混合料密度試驗檢測要點

在進行試驗檢測時，首先需要對原材料密度進行檢測，制作馬歇爾試件，然后對試件進行密度試驗，可以采用干燥法測試。

5 結(jié)語

良好的材料需要科學(xué)的檢測方法予以鑒別，保證材料的適用性才能保證建筑工程的質(zhì)量。因此，應(yīng)重視瀝青混合料的試驗檢測，從各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手，相關(guān)方面積極協(xié)調(diào)，把好質(zhì)量關(guān)，才能建設(shè)高質(zhì)量的高速公路工程。