分析公路瀝青路面試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

朱冬冬

上海同豐工程咨詢有限公司 上海 200444

正文：

1 瀝青路面常見損害和成因分析

瀝青路面損害包括自然損害和非自然損害，自然造成的損害主要是裂縫病害，非自然造成的主要是由于大重量貨車經(jīng)過使路面產(chǎn)生了坑槽和車轍，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)局部的沉降。裂縫大多是以橫向、縱向和不規(guī)則的裂縫形式呈現(xiàn)。這些細(xì)小的危害如果沒有被有效處理將會(huì)導(dǎo)致路面遭到更加嚴(yán)重的損壞，降低路面強(qiáng)度和負(fù)載，使路面使用年限縮短。瀝青路面雖然比普通路面具有更穩(wěn)定的性能，但是隨著生活水平提高，機(jī)車數(shù)量增多，尤其是重載貨車數(shù)量的增加將導(dǎo)致路面承受壓力大大提升。長(zhǎng)此以往必然會(huì)引起瀝青路面出現(xiàn)凹陷、車轍以及平整度下降等問題。另外，由于路基路面整體受到強(qiáng)大的壓力，整個(gè)路面結(jié)構(gòu)也可能會(huì)受到破壞，尤其是經(jīng)過雨水沖刷和下滲以后，路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性能等不斷降低，導(dǎo)致整個(gè)路面路況下滑，瀝青路面基礎(chǔ)承載能力下降。

2 瀝青路面質(zhì)量試驗(yàn)檢測(cè)的重要性

在機(jī)車數(shù)量增多的情況下，對(duì)于公路質(zhì)量要求也變得越來越嚴(yán)格。瀝青路面試驗(yàn)檢測(cè)工作的質(zhì)量將質(zhì)量影響工程的質(zhì)量。因此，為了給公路工程質(zhì)量整體評(píng)估提供可靠的依據(jù)，必須采用合理的試驗(yàn)檢測(cè)手段和技術(shù)做好質(zhì)量檢測(cè)工作，提供科學(xué)的試驗(yàn)資料，才能做出真實(shí)的工程質(zhì)量評(píng)價(jià)。公路施工中通過準(zhǔn)確的試壓檢測(cè)所獲得的資料數(shù)據(jù)可以作為工程原料控制、混合料配比設(shè)計(jì)、建設(shè)強(qiáng)度和進(jìn)度、工程工序控制等依據(jù)，最終保證工程質(zhì)量。

3 瀝青路面施工試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)分析

3.1 面層材料的控制檢測(cè)

瀝青混合料中的集料是保證瀝青強(qiáng)度和混合料性能的基礎(chǔ)，控制集料單級(jí)配規(guī)格是減少生產(chǎn)集料級(jí)配變異性的關(guān)鍵步驟。一方面應(yīng)做好集料進(jìn)場(chǎng)的檢測(cè)工作，另一方面由于破碎機(jī)篩孔的設(shè)置對(duì)集料級(jí)配的變異性有著重要的控制作用，所以還要定期檢查破碎機(jī)篩孔的尺寸大小，保證每檔料的均勻和穩(wěn)定性，將集料級(jí)配變異性降到最低。其次，集料的比重和吸水率會(huì)影響瀝青混合料的力學(xué)性能，當(dāng)比重大而吸水率小時(shí)瀝青混合料力學(xué)性能良好，即強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好。但是吸水率也并非越小越好，由于吸水率小導(dǎo)致石料表面光滑從而不利于瀝青粘附，所以應(yīng)該將吸水率控制在0.3%-0.7%之間。另外，瀝青路面對(duì)于集料的要求是干燥和潔凈，當(dāng)集料中含泥量較大時(shí)將導(dǎo)致瀝青模和集料的粘附性下降，從而導(dǎo)致瀝青混合料出現(xiàn)水損害問題，而且瀝青和礦粉的粘接度也會(huì)將降低，在高溫時(shí)瀝青混合料的抗變能力也會(huì)降低。所以在施工中要控制0.075mm以下顆粒含量的指標(biāo)。

細(xì)集料指的是粒徑在2.36mm以下顆粒，瀝青混合料中的細(xì)集料主要使用的是機(jī)制砂，細(xì)集料的粗糙度越大瀝青混合料的穩(wěn)定性也越好，這是因?yàn)榧?xì)集料的粗糙度增加集料的嵌擠作用，是混合料熱穩(wěn)定性提高。在試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)主要檢測(cè)的是細(xì)集料的砂當(dāng)量和亞甲藍(lán)，通過檢測(cè)其中含有的雜質(zhì)和粘性土含量來確定細(xì)集料的潔凈度。

瀝青路面原材料中，瀝青材料是混合料中最重要的膠結(jié)材料，也是影響路面質(zhì)量的關(guān)鍵，目前為了提高瀝青路面抗車轍、抗高溫和抗脆裂的性能，現(xiàn)在一般使用的改性以后的SBS改性瀝青，其能有效提高路面抗車轍能力，降低瀝青脆點(diǎn)，提高瀝青和石料的粘接度，延長(zhǎng)路面使用。在檢測(cè)時(shí)主要檢測(cè)都是瀝青的粘接性、脆點(diǎn)和軟化點(diǎn)，此外還要對(duì)瀝青老化進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2 確定施工控制參數(shù)、做好配合比的設(shè)計(jì)

公路工程施工控制參數(shù)指的是在公路施工中會(huì)對(duì)施工的質(zhì)量和施工的進(jìn)度鼾聲影響的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在瀝青路面施工中需要控制的參數(shù)包括理論最大密度和馬氏密度，控制參數(shù)確定是否精確將關(guān)系著整個(gè)路面的質(zhì)量控制。所以可先借助試驗(yàn)檢測(cè)先確定這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，然后嚴(yán)格根據(jù)試驗(yàn)的程序開展質(zhì)量檢測(cè)工作。瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)包括目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比試驗(yàn)三大階段。在配合比設(shè)計(jì)階段主要做的工作是二次篩分間歇式攪和樓，進(jìn)入熱料倉進(jìn)行取樣篩分，根據(jù)目標(biāo)配合比確定各熱料倉的比例。生產(chǎn)配合比驗(yàn)證時(shí)主要是對(duì)配合比的結(jié)果進(jìn)行試拌和以及鋪筑試驗(yàn)，通過馬歇爾試驗(yàn)和碾壓完成以后的成品現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，使各項(xiàng)指標(biāo)都符合要求以后才能確定正式路面和施工時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)配合比。在施工時(shí)為降低級(jí)配波動(dòng)，需要定時(shí)對(duì)熱料倉集料篩分，保證混合料的級(jí)配符合生產(chǎn)允許波動(dòng)的范圍。

3.3 鋪筑和碾壓施工中的質(zhì)量檢測(cè)

第一，每天對(duì)瀝青混合料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)檢測(cè)。其中包括通過馬歇爾試驗(yàn)評(píng)價(jià)混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，通過流值測(cè)定評(píng)價(jià)混合料在其荷載最大時(shí)的豎向變形，通過抽提試驗(yàn)檢測(cè)混合料的級(jí)配，根據(jù)馬歇爾試件可計(jì)算瀝青的飽和度、礦料間隙率等指標(biāo)值。第二，在正常施工當(dāng)中也可以根據(jù)實(shí)際情況不定期開展試驗(yàn)檢測(cè)工作，主要包括對(duì)路面車轍情況的檢測(cè)，通過模擬實(shí)際車輪荷載在路面行駛時(shí)產(chǎn)生車轍的工程試驗(yàn)法，試驗(yàn)時(shí)溫度控制在60℃。水穩(wěn)定性試驗(yàn)包括浸水馬歇爾試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)、真空飽水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)。在滲水試驗(yàn)測(cè)試時(shí)同樣也是模擬實(shí)際車輪荷載在雨天路面行駛時(shí)產(chǎn)生的壓力滲水量。最后還可聽過彎曲試驗(yàn)來評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫狀態(tài)下的抗裂性能指標(biāo)。

3.4 瀝青路面實(shí)體試驗(yàn)檢測(cè)控制

在實(shí)際瀝青路面施工時(shí)，為保證施工的質(zhì)量，可采取相應(yīng)的措施對(duì)路面實(shí)體的壓實(shí)度、抗滑性、彎沉值、平整度以及滲水系數(shù)等進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)并加以控制。首先，路面壓實(shí)度指標(biāo)和孔隙率相關(guān)，當(dāng)壓實(shí)度高時(shí)路面的孔隙率就小，根據(jù)瀝青路面設(shè)計(jì)要求，孔隙率的設(shè)計(jì)應(yīng)該在3%-6%之間，超過這個(gè)范圍或低于這個(gè)范圍都可能會(huì)影響瀝青和石料的粘附。所以當(dāng)壓實(shí)度變小時(shí)孔隙率就會(huì)增大，如果超過了規(guī)定設(shè)計(jì)范圍就容易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。但是如果壓實(shí)度過小，則混合料的勁度也會(huì)減少，抵抗荷載的能力隨之變小。隨著交通運(yùn)輸量的增大，車輛荷載大且集中，當(dāng)荷載壓力到達(dá)一定程度時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致路面壓實(shí)度低的部分變得更為緊密，從而出現(xiàn)車轍。

關(guān)于路面的平整度控制，首先在材料級(jí)配范圍內(nèi)可適當(dāng)減少集料最大粒徑，嚴(yán)格控制混合料含水量和防彈簧的問題，控制各層施工的質(zhì)量，使各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求，從而可有效提高基層頂面的平整度，為保持路面平整奠定基礎(chǔ)。路面的平整度受到瀝青混合料的影響，所以關(guān)于混合料的溫度、級(jí)配和粒徑等應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范要求設(shè)置，為保證瀝青混合料攤鋪順利，在運(yùn)輸時(shí)也要注意控制時(shí)間和避免外界因素影響混合料的性能。

前文提到，路面的孔隙率大容易出現(xiàn)滲水問題，滲水系數(shù)達(dá)到一定程度時(shí)，在車輛荷載和溫度的作用下會(huì)導(dǎo)致瀝青膜從集料剝離，瀝青的粘結(jié)作用降低使路面變得松散，從而出現(xiàn)水損害現(xiàn)象，因此也要加強(qiáng)對(duì)滲水系數(shù)的測(cè)試控制。

在測(cè)試路面抗滑性能時(shí)，采用儀器是擺式摩擦系數(shù)儀，在測(cè)試時(shí)首先保證每一處測(cè)試做3次平行試驗(yàn)，每200m測(cè)一處，同一處平行測(cè)試的測(cè)試點(diǎn)之間的距離為3～5m。在測(cè)擺值時(shí)先將儀器擺平，再進(jìn)行調(diào)零，然后校核滑動(dòng)長(zhǎng)度，測(cè)擺值至少測(cè)試5次以上，并保證5次中的最大和最小值的差值不能大于3，然后取5次測(cè)試值的平均值作為此單點(diǎn)的抗滑值，取整數(shù)。最后還要測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)路面溫度，修約為標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃的擺值。除了利用擺式摩擦系數(shù)儀進(jìn)行測(cè)定外，還可以利用手工鋪砂的方式同樣每隔200m測(cè)試一次，每一處于輪跡帶上每隔3～5m測(cè)試3個(gè)測(cè)點(diǎn)。

為了滿足瀝青路面的需要，必須對(duì)路面進(jìn)行承載力測(cè)試，這時(shí)就需要對(duì)路面的彎沉值進(jìn)行檢測(cè)。一般使用貝克曼梁法，在溫度和季節(jié)調(diào)整的基礎(chǔ)上保證測(cè)量點(diǎn)，并運(yùn)用公式計(jì)算將測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，只有計(jì)算的結(jié)果小于設(shè)計(jì)的彎沉值才表明路面彎沉值合格，否則就需要找出不合格的地方進(jìn)行局部修正。

3.5 瀝青用量控制

在瀝青路面施工中，一方面要保證石料級(jí)配符合規(guī)范要求，另一方面控制瀝青用量也很重要。從當(dāng)前對(duì)瀝青路面病害的分析中發(fā)現(xiàn)不少病害是由于瀝青用量不當(dāng)導(dǎo)致的。所以在施工中必須嚴(yán)格控制瀝青用量，從而保證瀝青路面面層的質(zhì)量。在路面施工前應(yīng)該根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)先確定瀝青的用量，然后按照規(guī)定測(cè)定瀝青用量，當(dāng)在測(cè)量瀝青用量時(shí)如果發(fā)現(xiàn)瀝青用量較高，除了和瀝青混合攪拌時(shí)石料和瀝青配比不當(dāng)有關(guān)，也可能是受到混合料中細(xì)微顆粒的影響，在工地實(shí)驗(yàn)時(shí)缺乏直放抽提器和其他先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，所以在測(cè)定瀝青用量時(shí)需要過濾掉石料中的細(xì)微顆粒，如果將沒有沉淀的細(xì)微顆粒作為瀝青則會(huì)導(dǎo)致用量偏大。另外也受到石料含水量的影響，在試驗(yàn)確定瀝青用量時(shí)石料雖然經(jīng)過了加熱烘干，但卻還是有不同程度的含水量，這些含水量也被計(jì)算在瀝青用量中。所以在工地試驗(yàn)時(shí)要盡量根據(jù)不通過的試驗(yàn)條件多做比較實(shí)驗(yàn)，分析并調(diào)整這些誤差，提高數(shù)據(jù)的可靠性。

4 結(jié)語

公路瀝青路面的試驗(yàn)檢測(cè)工作是公路工程施工管理的重要內(nèi)容，是工程建設(shè)質(zhì)量控制的重點(diǎn)，也是做好路面養(yǎng)護(hù)管理的關(guān)鍵。在瀝青路面建設(shè)施工過程中，為加強(qiáng)公路質(zhì)量控制必須重視對(duì)公路瀝青路面的試驗(yàn)檢測(cè)工作。通過科學(xué)的檢測(cè)獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，做好對(duì)瀝青原材料、施工工藝和配合比設(shè)計(jì)等方面的質(zhì)量檢查，保證瀝青路面施工符合建設(shè)規(guī)范，保證公路的質(zhì)量，延長(zhǎng)公路使用壽命。