公路工程中瀝青混合料試驗檢測技術(shù)應(yīng)用研究

陳樂軍

（濰坊市交通服務(wù)保障中心，山東濰坊261061）

0 引言

在公路工程中，瀝青混合料是一種應(yīng)用十分普遍的材料，具有良好的性能。而在實(shí)際的公路建設(shè)項目中，為了保證施工質(zhì)量，需要對瀝青混合料進(jìn)行有效的試驗檢測，掌握材料的各方面性能和指標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而選擇合適的材料類型和施工工藝。

1 公路工程中瀝青混合料的概念

1.1 瀝青混合料的主要構(gòu)成

瀝青混合料在公路工程中較為常見，是一種應(yīng)用十分普遍的混合型材料。瀝青混合料的主要成分包括瀝青、骨料、聚合物以及其他礦物質(zhì)等成分。在實(shí)際的公路工程中，對瀝青混合料產(chǎn)生影響的因素相對比較多，很多現(xiàn)場條件會對瀝青混合料的施工造成影響。此外，瀝青混合料的結(jié)構(gòu)不同也會對公路施工效果產(chǎn)生不同的影響，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)較大的差異性。在當(dāng)前公路工程中，瀝青混合料常用的結(jié)構(gòu)包括：骨架—空隙、骨架—密實(shí)以及懸浮—密實(shí)等幾種結(jié)構(gòu)[1]。

1.2 公路工程中瀝青混合料存在的問題

第一，路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。裂縫是瀝青混合料在施工過程中較為常見的病害問題之一，主要包括網(wǎng)狀裂縫、龜裂型裂縫、橫向裂縫以及縱向裂縫等幾種類型，通常在公路施工過程中瀝青混合料的淺層位置出現(xiàn)。如果不能及時處理，裂縫會隨著公路的使用、氣候變化、雨水侵蝕等因素影響不斷加重，最后導(dǎo)致公路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度出現(xiàn)下降，嚴(yán)重影響公路的實(shí)際使用能力[2]。

第二，路面松散。在使用瀝青混合料進(jìn)行公路施工時，會出現(xiàn)路面表層結(jié)構(gòu)脫落等情況，進(jìn)而導(dǎo)致路面出現(xiàn)松散等問題。在前期主要表現(xiàn)為瀝青混合料施工后出現(xiàn)龜裂等情況，隨著使用時間的延長，瀝青混合料中的添加材料被逐漸擠出，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，對公路的正常使用造成影響。

第三，路面變形。路面變形的種類較多，主要包括了碾壓后的車轍型變形、不規(guī)則變形以及瀝青混合料結(jié)構(gòu)變形等。這些變形問題主要是由于公路在使用過程中長時間超過規(guī)定的承載能力，進(jìn)而導(dǎo)致公路的使用壽命縮短。在車輛行駛后，就會導(dǎo)致瀝青混合料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移的情況，對車輛行駛安全造成不利影響。

第四，路面泛油。在公路施工過程中，通常是瀝青以及其他混凝土等材料聯(lián)合使用。而瀝青具有良好的延展能力，在施工過程中添加瀝青混合料能夠改善公路路面的原有性能。但是由于瀝青混合料的耐熱性較低，如果公路外部溫度長時間處于較高的狀態(tài)，則會導(dǎo)致公路路面出現(xiàn)泛油的情況[3]。

1.3 公路工程中瀝青混合料進(jìn)行試驗檢測的意義

隨著我國現(xiàn)代化建筑的迅速發(fā)展，很多地區(qū)的交通基礎(chǔ)設(shè)施也在不斷的發(fā)展和優(yōu)化。公路屬于現(xiàn)代化建設(shè)中十分重要的組成部分，對于不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及運(yùn)輸事業(yè)有著非常重要的作用。因此，公路建設(shè)項目的數(shù)量也在不斷地增加，而在公路建設(shè)項目中，需要保證施工的質(zhì)量嚴(yán)格符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而保障交通行駛的安全性。在當(dāng)前的公路建設(shè)項目中，瀝青混合料是一種應(yīng)用十分普遍的材料，具有噪聲低、舒適性高以及對輪胎磨損性小等技術(shù)優(yōu)勢，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在公路建設(shè)項目中。需要根據(jù)不同地區(qū)的客觀條件以及實(shí)際需求對瀝青混合料進(jìn)行試驗優(yōu)選，保障瀝青混合料滿足公路工程質(zhì)量規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，降低瀝青路面出現(xiàn)質(zhì)量問題的可能性。通過瀝青混合料的試驗檢測工作，科學(xué)合理地選擇相應(yīng)的材料類型和施工技術(shù)，進(jìn)一步降低公路建設(shè)項目的建設(shè)成本，提高經(jīng)濟(jì)和社會效益[4]。

2 公路工程中瀝青混合料試驗檢測的方法

2.1 采集瀝青混合料樣本

在進(jìn)行公路建設(shè)項目的瀝青混合料試驗檢測中，首先需要合理地采集瀝青混合料的樣本，在采集過程中需要保證樣本材料具有較高的代表性。因此，在實(shí)際的試驗檢測工作中，會在施工現(xiàn)場對施工使用的熱拌瀝青混合料進(jìn)行取樣采集。此外，為了保證試驗檢測的順利進(jìn)行，在采集樣本過程中不出現(xiàn)浪費(fèi)，一般會采集試驗使用量2.5 倍的樣本數(shù)量。而如果是在仲裁試驗檢測過程中，則需要更多的檢測樣本作為備用樣本[5]。同時，如果瀝青混合料試驗還需要進(jìn)行平行試驗，則需要采集更多的瀝青混合料樣本。具體采集數(shù)量見表1。

2.2 密度試驗檢測技術(shù)

密度試驗檢測是瀝青混合料試驗中十分重要的檢測技術(shù)之一。在檢測過程中，需要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作。首先，在檢測前需要保證比重瓶的干凈，使用清洗劑以及蒸餾水進(jìn)行清洗，再使用烘烤箱對比重瓶進(jìn)行烘干。其次，提前使用燒杯存儲蒸餾水，放置在恒溫水槽內(nèi)，并置入溫度計。保證燒杯內(nèi)的蒸餾水試驗溫度不超過0.1℃。在準(zhǔn)備完畢后，根據(jù)實(shí)際試驗檢測需求，調(diào)整比重瓶中的水量。在進(jìn)行密度檢測中，瀝青混合料樣本主要包括液體型樣本、黏稠型樣本以及固體型樣本等。在檢測過程中，不同類型的樣本材料的密度也會存在一定的差異，需要根據(jù)操作標(biāo)準(zhǔn)，對各個形態(tài)的樣本分別進(jìn)行試驗檢測[6]。此外，密度試驗檢測通常需要進(jìn)行3 次平行試驗，最后結(jié)果取3 次試驗數(shù)據(jù)的平均值。

2.3 馬歇爾試驗檢測技術(shù)

馬歇爾試驗是瀝青混合料試驗檢測中常用的方法，主要是對瀝青混合料的質(zhì)量以及水穩(wěn)定性能進(jìn)行檢測。在檢測過程中，使用馬歇爾檢測設(shè)備、真空飽水容器以及恒溫水槽等器材和設(shè)備。在馬歇爾試驗前，需要進(jìn)行準(zhǔn)備工作。主要是對試驗使用的試件進(jìn)行測量，并根據(jù)試驗的相關(guān)要求進(jìn)行檢測。所有試件的直徑誤差需要低于2mm。此外，還需要對試件的穩(wěn)定性以及流值等進(jìn)行檢測。在試驗過程中，試件所承受的載荷就是試驗的穩(wěn)定性數(shù)值，而最大載荷的豎向變形則是試件的流值。

2.4 單軸壓縮試驗檢測技術(shù)

單軸壓縮試驗檢測是用于瀝青混合料抗壓力回彈性能以及抗壓強(qiáng)度性能檢測的重要試驗。在試驗前，需要制作瀝青混合料試件。試件直徑以及高度均為100mm，在20℃的條件下，使用萬能材料試驗設(shè)備對試件進(jìn)行檢測。設(shè)備加速率設(shè)置為2mm/min，直到試件被破壞。再根據(jù)檢測公式進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，進(jìn)而得出瀝青混合料試件的抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)。在計算過程中，需要保證試驗檢測的有效性，保證所有計算數(shù)據(jù)與平均值之間的差控制在規(guī)定范圍內(nèi)，如果超出范圍則作為廢棄數(shù)據(jù)處理。再根據(jù)數(shù)據(jù)計算瀝青混合料的抗壓回彈值。

2.5 劈裂試驗檢測技術(shù)

劈裂試驗檢測主要是測量瀝青混合料彈性方面的力學(xué)數(shù)據(jù)，是對瀝青混合料在低溫環(huán)境下的抗裂能力進(jìn)行檢測。在試驗過程中，當(dāng)設(shè)備的加速率設(shè)置為50mm/min 時，根據(jù)瀝青混合料的試驗溫度來測量樣本的泊松比μ 值，通過泊松比μ 值來表示瀝青混合料抗裂能力。如果需要檢測瀝青混合料在低溫環(huán)境下的抗裂性能，則需要將試驗環(huán)境溫度調(diào)整到-10℃，并將加載速率調(diào)整到1mm/min。

2.6 車轍試驗檢測技術(shù)

車轍試驗是對瀝青混合料的高溫環(huán)境穩(wěn)定性指標(biāo)進(jìn)行檢測的技術(shù)。在很多地區(qū)，由于夏季溫度較高，公路路面長時間受到暴曬，路面溫度超過60℃。因此，在使用瀝青混合料進(jìn)行公路施工時，需要保證瀝青混合料具有良好的耐高溫能力。車轍試驗是檢測瀝青混合料在高溫環(huán)境下材料穩(wěn)定性的重要方法。在試驗前，需要制作規(guī)范的試件，并控制環(huán)境溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，使用0.7MPa 的輪胎對瀝青混合料進(jìn)行試驗，測量試件增加1mm 變形時所需要的碾壓次數(shù)（即動穩(wěn)定度）。

3 公路工程中瀝青混合料試驗檢測要點(diǎn)

在公路建設(shè)項目中，瀝青混合料能夠有效提高公路面的穩(wěn)定性、耐久性以及行駛安全性。因此，瀝青混合料各個方面的性能十分重要。在試驗檢測過程中，為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)注意各項試驗的重點(diǎn)和要點(diǎn)。

3.1 瀝青混合料中不同材料含量的控制

在試驗檢測過程中，需要保證瀝青混合料的瀝青含量以及篩分通度百分率符合標(biāo)準(zhǔn)。在試驗檢測過程中，保證加熱爐的溫度達(dá)到538℃左右，使樣本材料能夠完全燃燒。瀝青混合料燃燒后，通過計算公式來測量樣本材料的篩渣數(shù)據(jù)，并計算篩渣比例數(shù)值，最終將數(shù)值整理為分離曲線圖。對樣本材料進(jìn)行分析，評估樣本材料當(dāng)中的瀝青比例是否符合實(shí)際要求。

3.2 密度試驗的技術(shù)要點(diǎn)

在試驗檢測過程中，需要保證瀝青混合料的各項指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)，其中包括體積、孔隙率等數(shù)據(jù)。在制作試件時，使用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法，設(shè)備選擇標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀，保證試件的高度和直徑等指標(biāo)符合試驗檢測標(biāo)準(zhǔn)。在檢測時，根據(jù)實(shí)際檢測需求來選擇浸水天平。此外，在檢測過程中，保證試件的表面干凈清潔，進(jìn)而保障試驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3 馬歇爾試驗檢測過程中的技術(shù)要點(diǎn)

第一，在檢測過程中，嚴(yán)格地控制樣本材料的拌和溫度，保證材料的拌和時間符合要求。在檢測時，瀝青混合料的拌和時間需要根據(jù)材料的類型不同進(jìn)行調(diào)整，每次拌和時間超過45s。如果使用改性瀝青或者SMA混合材料，則需要控制拌和時間在60～70s 之間，確保所有材料樣本能夠被瀝青均勻包裹。第二，在馬歇爾試驗中，保證設(shè)備的沖擊器置入恒溫水槽，保持恒定溫度。第三，在瀝青混合料出料時，溫度控制在140～165℃之間。第四，在進(jìn)行瀝青混合料試驗時，保證材料樣本有足夠的冷卻時間，通常冷卻時間超過1h。材料完全冷卻后，再將樣本置入恒溫水槽靜置30s。

3.4 水穩(wěn)定性能試驗檢測的技術(shù)要點(diǎn)

瀝青混合料的水穩(wěn)定性能通常選擇浸水馬歇爾試驗、馬歇爾真空試驗以及劈裂試驗等。因此，在試驗檢測過程中，將樣本材料放置在恒溫狀態(tài)下48h 后，再進(jìn)行浸水馬歇爾試驗，保證材料的穩(wěn)定性。此外，在真空馬歇爾試驗中，將樣本材料放置在真空干燥設(shè)備中，再啟動真空泵進(jìn)行處理，保證設(shè)備內(nèi)部的真空程度高于97.3kPa，并維持5min 后再啟動進(jìn)水管道，對樣本材料進(jìn)行負(fù)壓環(huán)境沖擊。最后將樣本材料再次置入恒溫環(huán)境，持續(xù)加熱48h，并進(jìn)行馬歇爾試驗。

3.5 高溫穩(wěn)定性試驗檢測的技術(shù)要點(diǎn)

高溫穩(wěn)定性指標(biāo)通常需要通過車轍試驗進(jìn)行檢測，試驗包括自動檢測以及人工檢測兩種類型。人工試驗檢測時，保證設(shè)備放置在車轍上，并使車轍底和橫桿之間保持準(zhǔn)確的距離。自動試驗檢測時，通過激光檢測設(shè)備以及紅外線傳感設(shè)備進(jìn)行試驗。

4 公路工程中瀝青混合料試驗檢測的建議

4.1 合理選擇試驗檢測材料

在瀝青混合料試驗檢測中，需要保證所有檢測環(huán)節(jié)符合要求。為了保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要對檢測樣本進(jìn)行合理、科學(xué)的采集。試驗檢測人員在現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況和相關(guān)條件進(jìn)行分析，選擇合適的樣本材料，保證所采集的材料樣本能夠具有較高的代表性，檢測結(jié)果能夠為公路建設(shè)項目提供更可靠的參考依據(jù)。

4.2 試驗過程符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

由于公路建設(shè)項目對瀝青混合料的質(zhì)量有著較高的標(biāo)準(zhǔn)和需求。因此，在針對瀝青混合料進(jìn)行試驗檢測時，通常會選擇甲級資質(zhì)的試驗所，有效保證試驗檢測的所有流程和操作都能夠符合實(shí)際公路建設(shè)項目的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿炞C

在公路建設(shè)項目的瀝青混合料試驗檢測中，需要對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)的驗證，保證試驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。在實(shí)際的試驗檢測中，相關(guān)負(fù)責(zé)人員需要配合對瀝青混合料的檢測并進(jìn)行驗證，保證瀝青混合料的各項指標(biāo)能夠符合公路建設(shè)項目的實(shí)際需求。

5 結(jié)語

綜上所述，公路建設(shè)項目是我國交通系統(tǒng)建設(shè)工程中十分重要的組成部分。瀝青混合料具有十分優(yōu)越的穩(wěn)定性、良好的行駛安全性，在當(dāng)前大部分公路建設(shè)工程中會選擇瀝青混合料作為路面的主要材料。需要對瀝青混合料的各方面性能和指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的要求，針對不同地區(qū)的實(shí)際條件，對瀝青混合料進(jìn)行科學(xué)有效的試驗檢測，掌握瀝青混合料的實(shí)際性能情況，保障公路工程施工的安全性。