瀝青混合料進(jìn)場(chǎng)原材料試驗(yàn)檢測(cè)研究

沈璐璐

（中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司，江蘇 南京210000）

0 引言

在公路工程項(xiàng)目建設(shè)的階段中，瀝青混合料原材料的試驗(yàn)檢測(cè)工作是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，檢測(cè)質(zhì)量好壞直接關(guān)系瀝青混合料的應(yīng)用效果。因此，在瀝青混合料進(jìn)場(chǎng)之前，必須以科學(xué)的方法做好原材料的試驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)涉及的檢測(cè)過程以及檢測(cè)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析，保證材料的質(zhì)量滿足實(shí)際需要。

1 瀝青混合料概述

因?yàn)闉r青混合料的性能相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越，所以被大量地應(yīng)用到我國(guó)的路面鋪設(shè)施工環(huán)節(jié)。瀝青混合料中包含的材料種類比較多，比如碎石、砂、礦粉等，所以混合料可以滿足多種情況下的應(yīng)用。瀝青材料在規(guī)定溫度的條件下是液態(tài)的，所以混合料必須經(jīng)過加熱處理攪拌而形成。

當(dāng)前我國(guó)應(yīng)用最為普遍的是石油瀝青、煤瀝青與天然瀝青，瀝青工業(yè)領(lǐng)域的全面發(fā)展，瀝青混合方式也有了較大的變化，可以滿足不同環(huán)境、不同場(chǎng)合的應(yīng)用。瀝青路面的平整性好、防水性能高、使用壽命長(zhǎng)，因?yàn)闉r青凝固之后會(huì)產(chǎn)生一定的彈性，摩擦力也比較好，所以這些瀝青混合料的路面性能高，應(yīng)用范圍廣[1]。

2 試驗(yàn)檢測(cè)工作的主要內(nèi)容

2.1 材料檢測(cè)

因?yàn)楣こ痰氖┕げ牧现?，包含多種組分形式，其來源較廣，質(zhì)量也難以達(dá)到均勻、穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過材料試驗(yàn)檢測(cè)分析，可以確定是否能夠應(yīng)用到工程實(shí)踐中。在混合料的制作環(huán)節(jié)，按照就地取材、因地制宜的原則選擇和使用，但是需要保證經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量等方面的要求，還要準(zhǔn)備充足的施工材料，符合工程標(biāo)準(zhǔn)要求。而加強(qiáng)材料檢測(cè)尤為關(guān)鍵，能夠消除材料質(zhì)量問題，為工程和質(zhì)量全面提升奠定基礎(chǔ)[2]。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)包含擊實(shí)試驗(yàn)、集料級(jí)配、混合料配合比、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)等，通過標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，可以作為標(biāo)尺進(jìn)行檢測(cè)，作為樣板使用，這就是工程質(zhì)量跟蹤檢測(cè)的根據(jù)。因此，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性尤為重要。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)束之后，嚴(yán)格按照業(yè)主的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，批準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果后，才能繼續(xù)進(jìn)行施工。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

業(yè)主或者現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)與分析，比如平行試驗(yàn)、旁站監(jiān)理等，以確保標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)達(dá)到真實(shí)性、準(zhǔn)確性的要求。在驗(yàn)證試驗(yàn)工作中，對(duì)于承包商的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)原始記錄以及試驗(yàn)報(bào)告全面審查和對(duì)比，檢測(cè)原材料的取樣是否準(zhǔn)確、參數(shù)設(shè)置是否合格、試驗(yàn)步驟是否完整、試驗(yàn)結(jié)論是否正確、試驗(yàn)結(jié)果是否真實(shí)等。批準(zhǔn)之后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過業(yè)主的批準(zhǔn)，做好施工技術(shù)質(zhì)量參數(shù)檢測(cè)。

3 影響瀝青混合料敏感性因素

3.1 瀝青與溫度的敏感性分析

公路瀝青路面需要經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行，受到一年四季的考驗(yàn)，人們會(huì)希望在夏季路面依然堅(jiān)挺，而冬季則希望更具柔韌性，不會(huì)發(fā)生脆裂的問題。但是很多情況下，夏季和冬季都會(huì)導(dǎo)致路面的損壞，很大程度上影響瀝青路面的運(yùn)行效果。從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，夏季路面溫度可達(dá)70℃，冬季則溫度在-40℃左右，這種情況之下，瀝青路面受到較大的傷害，其結(jié)構(gòu)損壞較為明顯，影響公路運(yùn)行質(zhì)量和效果。同時(shí)由于在車輛通行產(chǎn)生荷載作用條件下，會(huì)形成與連接性流動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)層面，而處于冬季較低以及收縮比就會(huì)給瀝青的彈性造成一定的影響。因此在施工周期或者是瀝青加熱等環(huán)節(jié)，需要保證溫度的控制處于100℃以上，此時(shí)材料的液體就會(huì)屬于一個(gè)流動(dòng)性的狀態(tài)，因?yàn)闉r青材料具備的黏彈性能力非常高，它的任何限制都是與時(shí)間函數(shù)以及溫度函數(shù)有著密切的聯(lián)系的，并且加之不同類型的材料，溫度的變化產(chǎn)生的情況也是不同。故而材料的黏稠度針入度產(chǎn)生的效果也是存在差異性，而針對(duì)這種隨著溫度變化以及環(huán)境變化的影響，稱之為敏感性[3]。

3.2 級(jí)配對(duì)瀝青混合料性能影響

熱拌瀝青混合料中，包含粗、細(xì)集料以及瀝青材料，經(jīng)過加熱到規(guī)定溫度之后，攪拌設(shè)備處理后形成均勻的混合料形式。拌和作業(yè)階段，級(jí)配參數(shù)的差異，會(huì)導(dǎo)致混合料的性能有很大的差異。一般來說，需要進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的方式，研究不同級(jí)配參數(shù)對(duì)混合料性能的影響。瀝青混合料的性能試驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)，粗骨料之間會(huì)有明顯的嵌鎖反應(yīng)，此時(shí)會(huì)給試驗(yàn)造成較大的影響。粗骨料集中的情況下，攪拌環(huán)節(jié)會(huì)有嵌鎖的問題，試驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)增大，數(shù)據(jù)也會(huì)更具離散性。

4 瀝青混合料進(jìn)場(chǎng)原材料試驗(yàn)檢測(cè)

4.1 材料試驗(yàn)檢測(cè)對(duì)象及其檢測(cè)項(xiàng)目

其一，瀝青材料的檢測(cè)要從針入度、軟化度、含蠟比等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。其二，粗集料的檢測(cè)要從密度、級(jí)配、針片狀、壓碎值等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。其三，細(xì)集料要從密度、級(jí)配、棱角等方面進(jìn)行檢測(cè)。其四，礦粉檢測(cè)要從級(jí)配、塑性參數(shù)、含水量等方面參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。其五，乳化瀝青材料要從標(biāo)準(zhǔn)黏度、殘留物含量、軟化度、針入度等方面進(jìn)行檢測(cè)。每種材料的檢驗(yàn)項(xiàng)目不同，要根據(jù)設(shè)計(jì)情況選擇合適的檢驗(yàn)方法，以確定材料的性能是否滿足要求[4]。

4.2 材料試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)的注意事項(xiàng)

一是細(xì)集料會(huì)選擇使用機(jī)制砂、石屑、天然砂等材料形式制作，每種材料的性能和參數(shù)都有一定的差異。二是機(jī)制砂的優(yōu)勢(shì)是棱角尺寸好，還能夠達(dá)到潔凈度的要求，所以優(yōu)先選擇使用機(jī)制砂制作細(xì)集料。三是石屑有著明顯的不足，比如強(qiáng)度低、硬度小等，規(guī)格、棱角等方面都有很大的問題，所以謹(jǐn)慎使用。如果不得不使用石屑，需要做好軟石含量、粉塵含量、棱角性等方面的檢測(cè)，保證材料的各項(xiàng)性能符合工程的要求。四是天然砂有一定的酸性，強(qiáng)度性能較差，盡量不要使用。如果需要使用天然砂，則應(yīng)該采取抗剝落的措施，具體如下：其一，使用細(xì)消石灰粉以及水泥制作；其二，加入合適比例的抗剝落劑；其三，瀝青生產(chǎn)單位需要增加瀝青材料的黏附性，并且加入必要的添加劑[5]。

4.3 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)

瀝青材料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)也是非常有必要的，該試驗(yàn)可以檢測(cè)確定瀝青材料的穩(wěn)定性是否滿足工程的要求。在馬歇爾試驗(yàn)中，關(guān)鍵的就是保證浸水時(shí)間符合要求，根據(jù)目前試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，將材料放入恒溫水槽中，至少30～40min，然后將試驗(yàn)的材料放置在馬歇爾試驗(yàn)儀器上，開啟設(shè)備進(jìn)行加載處理，達(dá)到最大荷載參數(shù)后，記錄瞬間強(qiáng)度參數(shù)。此時(shí)，要保證壓頭的位置達(dá)到準(zhǔn)確性要求，確保壓力是均勻性的，然后記錄百分表、流量計(jì)的參數(shù)。通過獲取的各項(xiàng)參數(shù)信息，再利用公司計(jì)算分析，以得到最終的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。

4.4 瀝青混合料凍融試驗(yàn)

對(duì)于瀝青混合料的水穩(wěn)定性來說，主要是指瀝青混合料的低抗。由于水的侵蝕作用而產(chǎn)生的掉粒以及相關(guān)的破壞能力。在實(shí)踐階段中通常是采用瀝青以及礦料的連接性試驗(yàn)方式，對(duì)瀝青路面的水穩(wěn)性進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定，這種試驗(yàn)的方法能夠客觀地對(duì)瀝青以及初級(jí)料的黏附性進(jìn)行綜合判斷，該方法在特定的條件下還能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)，能夠?qū)Σ牧系氖芩畵p害的前后強(qiáng)度進(jìn)行綜合對(duì)比，能夠?qū)r青混合料的穩(wěn)定性進(jìn)行綜合測(cè)定。

4.5 瀝青混合料車轍試驗(yàn)法

該試驗(yàn)的進(jìn)行中，操作較為復(fù)雜，難度也比較高。就目前來說，我國(guó)最為普遍的應(yīng)用方式就是加入合適的外加劑，做好比例控制。油石比、級(jí)配參數(shù)合格后，根據(jù)操作工藝進(jìn)行車轍試驗(yàn)法檢測(cè)。當(dāng)前世界范圍內(nèi)應(yīng)用比較普遍的是美國(guó)SHR研究的瀝青路面分析儀，在實(shí)驗(yàn)室做好溫度、浸水控制，然后可以確定瀝青混合料的性能，對(duì)于工程的建設(shè)施工起到積極的促進(jìn)作用。從實(shí)際情況出發(fā)，傳統(tǒng)試驗(yàn)的方式就是將樣本直接放入到試驗(yàn)輪內(nèi)進(jìn)行壓強(qiáng)檢測(cè)，常溫環(huán)境下放置12h，然后開始測(cè)試，通常會(huì)將試驗(yàn)輪在樣本中行走1h即可完成試驗(yàn)過程中。

空隙率與穩(wěn)定性之間存在著必然的聯(lián)系，一般情況下，應(yīng)用的瀝青膜厚度不能滿足要求厚度的情況之下，應(yīng)該盡量的減少瀝青材料的使用量，但是也不能給瀝青路路面的穩(wěn)定性造成不利的影響。

4.5.1 空隙率低，穩(wěn)定度滿足要求。可以減少瀝青材料的加入比例，也可以對(duì)骨料進(jìn)行篩分處理，如果材料級(jí)配是斷開的，需要做好級(jí)配參數(shù)的調(diào)節(jié)。

4.5.2 空隙率達(dá)標(biāo)而穩(wěn)定性不足，一般是因?yàn)榧?jí)配參數(shù)不合理、礦料強(qiáng)度不足等原因所導(dǎo)致的，而瀝青黏度不足也會(huì)產(chǎn)生影響。所以需要根據(jù)形成原因，做出參數(shù)的調(diào)節(jié)，以滿足瀝青混合料的性能標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

公路工程是我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于人們的生活以及社會(huì)發(fā)展都有重要影響，所以需要重視瀝青混合料的質(zhì)量管控，消除一些不利影響，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求開展瀝青混合料進(jìn)場(chǎng)原材料試驗(yàn)檢測(cè)工作，保證混合料的性能合格，滿足公路工程建設(shè)需要，對(duì)于保證交通運(yùn)行效果的提升有著極為重要的價(jià)值和意義，對(duì)于社會(huì)發(fā)展也是非常有益的。