瀝青路面面層各階段質(zhì)量分析及檢測技術(shù)應(yīng)用探討

羅魯華

（廣州市衡正工程質(zhì)量檢測有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

眾所周知，瀝青路面的離析、裂縫以及泛油等路面缺陷危害大，對行車安全有著重要影響，從這一點(diǎn)來看，探討瀝青路面面層檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用是十分必要的。

1 瀝青路面面層性能的分析原則

瀝青路面的整體性能，一是與人、施工機(jī)具和施工技術(shù)有關(guān)，二是受材料、環(huán)境等客觀因素影響，分析每種性能下的技術(shù)原則，更有利于加強(qiáng)對路面施工的全面了解。

1.1 抗形變原則

車輛行駛于道路時(shí)，瀝青路面起到分散車輛全部荷載的作用，尤以輪胎對路面的集中荷載最大，也就是常說的車轍病害。長此以往，路面損害程度愈加嚴(yán)重，降雨時(shí)凹陷位置容易積水，對來往車輛造成安全威脅，且積水容易滲透到基層和路基當(dāng)中，基層和路基的泡水濕軟易引起不均勻沉降，因此要求施工材料具備較強(qiáng)的抗形變能力[1]。

1.2 耐用原則

氣候、氣溫對瀝青路面正常使用壽命期內(nèi)安全性影響不小，行車的安全性會隨著材料耐用性的降低而降低。如果氣溫過高，路面溫度直線飆升，急速行駛狀態(tài)下的車輛輪胎與路面摩擦力逐漸增大，最終導(dǎo)致爆胎；當(dāng)氣溫過低，如冬季下雪使路面凍冰，輪胎在冰面上打滑同樣不利于行車安全；也會降低瀝青路面面層的使用壽命，增加道路的維護(hù)成本，因此材料的耐用性不容忽視，此外還應(yīng)關(guān)注后期的路面防護(hù)問題。

1.3 服務(wù)與經(jīng)濟(jì)原則

道路工程終究是為生產(chǎn)生活所服務(wù)的，要發(fā)揮路面性能的優(yōu)勢，為正常出行、運(yùn)輸?shù)刃旭傑囕v提供安全保障。相關(guān)企業(yè)要切實(shí)緊抓道路整體質(zhì)量，質(zhì)量決定服務(wù)，服務(wù)決定效益，這既是道路工程健康發(fā)展的基本點(diǎn)，也是企業(yè)做大、做強(qiáng)的有效途徑。

2 瀝青路面施工病害及問題分析

2.1 裂縫病害

對于道路工程中瀝青路面的裂縫病害，其形成原因主要有以下幾點(diǎn)：一是選購的瀝青材料質(zhì)量與施工標(biāo)準(zhǔn)有明顯差距，施工用料入場流程把控不嚴(yán)，部分施工甚至存在偷工減料的現(xiàn)象，并未依照規(guī)定對材料進(jìn)行全面檢測，部分集料質(zhì)量令人擔(dān)憂，如骨料強(qiáng)度低，含泥量超標(biāo)；二是集料拌和的熱量會逐漸升高，一旦出現(xiàn)操作失誤等問題，路面內(nèi)部熱量很難迅速排出，天氣變化導(dǎo)致路面熱脹冷縮，進(jìn)而發(fā)展成裂縫；三是碾壓時(shí)瀝青混合料溫度偏低，壓實(shí)機(jī)具能量不足難以壓實(shí)，造成壓實(shí)度不夠；四是瀝青面層分層過薄，層與層之間也未刷粘層油，使之瀝青面層整體性偏低；五是除上述原因外，如基層材料質(zhì)量和施工缺陷導(dǎo)致路基不規(guī)則下沉、基層的反射裂縫、下面層防水性差、路面老化、載荷超標(biāo)等問題，也是導(dǎo)致路面形成裂縫的主要原因，圖1 為路面裂縫情況[2]。

2.2 泛油病害

瀝青路面泛油病害的形成原因有以下幾點(diǎn)：其一，瀝青薄層現(xiàn)象導(dǎo)致泛油病害，一是骨料嚴(yán)重流失，二是路面管理疏忽大意；其二，混合物中各集料比例失衡，瀝青的實(shí)際用量有誤差，進(jìn)而發(fā)生泛油問題；其三，路面壓實(shí)程度過高，部分工程在完工后就馬上投入使用，此時(shí)混合料并未達(dá)到最佳狀態(tài)，導(dǎo)致路的表面有一層油膜；其四，壓實(shí)機(jī)具選用不當(dāng)，比如改性瀝青SMA 混合料不得采用輪胎壓路機(jī)碾壓，以防混合料被搓擦擠壓上浮，造成構(gòu)造深度降低或泛油。泛油病害導(dǎo)致路面摩擦系數(shù)大幅度降低，行駛車輛實(shí)際速度容易超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，以致造成各類事故。此外，在部分降雨量比較集中的地區(qū)，雨水直接滲透混合料，骨料密集度下降，使路面病害進(jìn)一步加重。

2.3 離析問題

路面離析與集料級配、空隙率、瀝青占比、攪拌時(shí)間等因素相關(guān)，路面部分區(qū)域混合料集中，而有些區(qū)域則相對分散，不規(guī)則的分布呈現(xiàn)是判定離析的主要證據(jù)。導(dǎo)致離析問題形成的原因，一方面是由溫度差異決定的，路面各區(qū)域進(jìn)行攤鋪時(shí)，對相應(yīng)溫度有各自的標(biāo)準(zhǔn)，對集料攪拌能力要求很高；另一方面與集料密度有關(guān)，當(dāng)混合物密度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，路面質(zhì)量必然會受到影響。

3 瀝青路面面層檢測技術(shù)在各階段的應(yīng)用

3.1 加強(qiáng)對原材料檢測標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量控制

3.1.1 粗集料的檢測

檢測頻率為每1000m3檢測一次，根據(jù)碎石的性質(zhì)、狀態(tài)設(shè)定不同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：其一，表層壓碎值低于25%，中下層低于29%；其二，表層相對密度高于2.8，中下層高于2.6；其三，粒徑在0.075mm 內(nèi)粉塵誤差量控制在1%以內(nèi)；其四，針片狀含量與顆粒含量滿足實(shí)際方案標(biāo)準(zhǔn)。由工程監(jiān)理方或有條件的建設(shè)方抽取40%樣品進(jìn)行檢測。

3.1.2 細(xì)集料的檢測

檢測頻率為每1000m3檢測一次，根據(jù)集料的性質(zhì)、狀態(tài)設(shè)定相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：其一，砂當(dāng)量不低于65%，最佳控制量為75%以上；其二，表層相對密度高于2.7；其三，流動時(shí)間不小于35s；其四，粒徑在0.075mm 內(nèi)骨料誤差量控制在2%以內(nèi)；其五，顆粒含量滿足設(shè)計(jì)要求。由工程監(jiān)理方或有條件的建設(shè)方抽取40%樣品檢測。

3.1.3 礦粉的檢測

檢測頻率為每運(yùn)輸車檢測一次，根據(jù)礦粉的各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)定相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：其一，表層相對密度不小于2.6；其二，含水率不大于1%；其三，塑性參數(shù)小于5；其四，親水參數(shù)小于1；其五，礦粉外表無聚合體；其六，熱穩(wěn)固度與粒度滿足設(shè)計(jì)要求。其中表層相對密度、含水率、粒度、塑性參數(shù)、親水參數(shù)由工程監(jiān)理方或有條件的建設(shè)方抽取40%樣品檢測，礦粉外表及熱穩(wěn)固度應(yīng)執(zhí)行動態(tài)檢測。

3.1.4 石油瀝青的檢測

對各運(yùn)輸車集料分別檢測一次：其一，針入度要求控制在70mm 左右；其二，軟化點(diǎn)大于45oC；其三，延度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.5 改性瀝青的檢測

對各運(yùn)輸車集料分別檢測一次：其一，針入度不得低于45mm；其二，軟化點(diǎn)大于80oC；其三，延度大于35cm。

3.1.6 改性乳化瀝青的檢測

對各運(yùn)輸車集料分別檢測一次：其一，蒸發(fā)殘留量不小于60%；其二，針入度在45～110mm 區(qū)間；其三，軟化點(diǎn)不小于55%；其四，延度不小于20cm。

3.1.7 瀝青混合料的檢測

混合料的不同檢測項(xiàng)目設(shè)定相應(yīng)的檢測頻率和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：其一，針對外觀執(zhí)行動態(tài)檢測，觀察集料現(xiàn)象，如光澤、煙霧、泛白等，檢測離析率和規(guī)則度；其二，出品溫度，要求做到每車檢測、每天記錄，對均值進(jìn)行評價(jià)；其三，集料級配，每班次檢測1～2 次；其四，油石比，每班次檢測1～2 次；其五，每班次的級配、油石比做出統(tǒng)計(jì)圖表，與每班次混合料的性能指標(biāo)進(jìn)行比對；其六，對各攪拌機(jī)性能定期檢測。

3.2 對瀝青路面面層的施工檢測的質(zhì)量控制

3.2.1 對瀝青路面面層壓實(shí)情況的檢測

路面面層的荷載水平往往取決于壓實(shí)程度是否合乎設(shè)計(jì)要求，要加強(qiáng)該方面的檢測重視程度，確保面層質(zhì)量。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來看，判斷面層壓實(shí)情況要考慮密實(shí)性、平整性以及荷載水平等幾個(gè)方面，對相關(guān)因素性能的檢測必須完全符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，綜合論證每種檢測結(jié)果對實(shí)際施工的影響。同時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注壓實(shí)作業(yè)的動態(tài)進(jìn)展，通常認(rèn)為壓實(shí)不理想的主要原因與虛鋪厚度、碾壓溫度、碾壓機(jī)具、碾壓方式、碾壓遍數(shù)有關(guān)，要避免混合集料處于凝固狀態(tài)造成縫隙、開孔，提升作業(yè)效率。要科學(xué)控制實(shí)際壓實(shí)情況，合理搭配壓實(shí)機(jī)具，如力度過大使面層遭受重力擠壓，面層起油影響路面的防滑能力，也會造成額外的成本壓力。面對諸多不利因素，在檢測面層時(shí)更不能掉以輕心，做到全方位掌控各項(xiàng)因素指標(biāo)。

3.2.2 對路面面層離析狀態(tài)的檢測

影響路面離析率的因素主要有縫隙率、瀝青實(shí)際含量以及集料的不規(guī)則等指標(biāo)，應(yīng)加強(qiáng)對瀝青含量和集料級配的檢測比重，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制誤差。檢測細(xì)骨料時(shí)，將檢測報(bào)告與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)對比，重視水害對細(xì)骨料的滲透影響。對面層離析進(jìn)行檢測操作時(shí)，要注意各層節(jié)點(diǎn)的科學(xué)控制，使各項(xiàng)數(shù)據(jù)、信息與實(shí)際檢測相符，確保檢測報(bào)告具有應(yīng)用價(jià)值，最終得出正確的技術(shù)結(jié)論[3]。

3.2.3 對工程環(huán)境和施工環(huán)境的檢測

瀝青路面面層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，要考慮客觀因素對整個(gè)工程的實(shí)際影響。比如，周邊環(huán)境條件惡劣，存在路基側(cè)坡，施工過程中產(chǎn)生大量的作用力，導(dǎo)致地層受毀壞，側(cè)坡的安全性也就無法保障；冬天與雨季的施工，冬天環(huán)境溫度和基層溫度低，攤鋪時(shí)易使瀝青混合料降溫過快，壓不實(shí)，雨季施工時(shí)環(huán)境濕度過大，雨水會使瀝青混合料攤鋪溫度和碾壓溫度不夠，面層結(jié)構(gòu)遭受改變，材料也會受之影響，層與層之間黏結(jié)不夠造成層面整體性差，此時(shí)進(jìn)行鋪攤更容易產(chǎn)生蜂窩等病害現(xiàn)象。充分說明檢測不能只針對路面面層，還要對客觀環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，任何檢測項(xiàng)目的疏忽都會直接影響工程總體質(zhì)量。

3.3 瀝青路面面層彎沉檢測新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.3.1 車載式自動落錘彎沉儀檢測技術(shù)先進(jìn)性

車載式自動落錘彎沉儀的基本原理與貝克曼梁法的工作原理是相同的，雖然外形有區(qū)別，但均是采用了簡單的杠桿原理。車載式自動落錘彎沉儀主要設(shè)備包含荷載發(fā)生裝置、彎沉檢測裝置、運(yùn)算及控制裝置和牽引裝置。將檢測車開到測定地點(diǎn)，通過計(jì)算控制下的液壓系統(tǒng)，啟動落錘裝置（錘重和落高根據(jù)需求可調(diào)節(jié)），使一定質(zhì)量的落錘從一定的高度自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，導(dǎo)致路面產(chǎn)生彎沉，分布于距測點(diǎn)不同距離的傳感器檢測瀝青面層表面的表現(xiàn)，記錄系統(tǒng)將信號輸入計(jì)算機(jī)，得到路面測點(diǎn)彎沉及彎沉盆。理論上車載式自動落錘彎沉儀的最高時(shí)速可達(dá)100km，在實(shí)際應(yīng)用中以50km/h 左右為宜[4]。

3.3.2 車載式自動落錘彎沉儀與貝克曼梁法綜合對比分析

在交竣工驗(yàn)收檢測過程中檢測量較大，用傳統(tǒng)的檢測方法耗時(shí)費(fèi)力，影響進(jìn)度，更便捷快速的檢測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。就車載式自動落錘彎沉儀在實(shí)際檢測工作中的應(yīng)用舉例說明，此套設(shè)備不僅能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速地進(jìn)行檢測并計(jì)算出各等級瀝青路面面層的彎沉值，還可以自動計(jì)算出其標(biāo)準(zhǔn)偏差、測點(diǎn)樁號信息、動態(tài)彈性模量等指標(biāo)數(shù)據(jù)，配合高精度的空溫及地溫傳感器，并將其與所測測點(diǎn)的彎沉數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)后統(tǒng)一保存，極大的縮短檢測周期，提高檢測效率。相對傳統(tǒng)的使用貝克曼梁檢測彎沉值的方法所需人數(shù)，車載式自動落錘彎沉儀僅需兩人左右，所測得的檢測數(shù)據(jù)更加全面科學(xué)，相關(guān)軟件還可以通過多測點(diǎn)彎沉盆的數(shù)據(jù)分析與反算，從而計(jì)算出瀝青路面面層的彈性模量，為道路的后期養(yǎng)護(hù)提供參數(shù)數(shù)據(jù)。在實(shí)際運(yùn)用中，單點(diǎn)檢測用時(shí)不超過20s，相比傳統(tǒng)方法節(jié)省了百倍時(shí)間不止，再者安全性更高，檢測人員只需設(shè)定一些必要參數(shù)然后驅(qū)車沿道路勻速前進(jìn)即可，配件軟件生成相應(yīng)的電子數(shù)據(jù)，也省略了手寫紙質(zhì)原始記錄的步驟，不管是從外業(yè)的角度還是內(nèi)業(yè)的角度，都極大地提高了速度和效率。雖然車載式自動落錘彎沉儀在速度、效率、檢測的變動成本方面有著極大優(yōu)勢，但固定成本投入較大，在檢測量大的情況下選擇此方法更佳。

3.4 對道路運(yùn)營期間的質(zhì)量檢測新技術(shù)的應(yīng)用

道路后期的使用價(jià)值和實(shí)際性能，通常受行車舒適性（平整性）與荷載上限影響，其中路面的最大荷載與面層厚度有關(guān)，平整性主要取決于路面的密度與壓實(shí)質(zhì)量，因此該方面也應(yīng)視為檢測工作的重點(diǎn)項(xiàng)目。施工方要注重新設(shè)備的研用，目前的新型路面檢測技術(shù)就是以激光或雷達(dá)為設(shè)備核心，對路面進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，激光或雷達(dá)將地面信息全面收集，可按正常車流速度同步并快速將路面的長度、范圍、位置轉(zhuǎn)換為電子信號發(fā)送到檢測室，進(jìn)行路面損壞、平整度、路面車轍、路面跳車和路面磨耗等路況檢測，同時(shí)還可以進(jìn)行路面縱斷面、橫坡等測量。激光或雷達(dá)檢測技術(shù)可智能調(diào)控最佳檢測距離，相關(guān)人員在得到信號后利用電磁波檢測層厚，檢測系統(tǒng)科學(xué)分析對應(yīng)數(shù)據(jù)得出最佳作業(yè)區(qū)域，有利于提升對路面養(yǎng)護(hù)的施工效率。該類測定儀是一種與路面無接觸的測量儀器，因此該類測定儀有著廣闊的應(yīng)用前景。

應(yīng)用激光斷面儀檢測瀝青路面平整度時(shí)應(yīng)注意幾個(gè)問題：一是路面清潔度對數(shù)據(jù)的影響，道路表面出現(xiàn)雜物，當(dāng)檢測車行駛經(jīng)過時(shí)，測試結(jié)果有可能偏離真實(shí)情況；二是在測試過程中，為保證測試結(jié)果的精確性，檢測車應(yīng)盡量勻速前進(jìn)，在實(shí)際應(yīng)用中速度不超過80km/h 時(shí)數(shù)據(jù)是比較精確的；三是在檢測長坡路段時(shí)，應(yīng)注意上下坡時(shí)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，下坡時(shí)測得的平整度值一般略大于上坡時(shí)測得的結(jié)果，掌握這個(gè)規(guī)律，通過軟件糾正以得到更準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)；四是檢測車的載重也會影響數(shù)據(jù)的偏差，主要由于不同的載重會影響輪胎氣壓的原因，造成檢測車橫梁高度的變化，若無修正手段，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差，一般情況下加上駕駛員以不超過三人為宜；五是在雨天或者路面潮濕有積水的情況下不能進(jìn)行檢測，以免激光發(fā)射到達(dá)地面上會產(chǎn)生散射，測得的數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確，實(shí)際工作中不能檢測任務(wù)緊而忽視此問題。

4 結(jié)語

總而言之，瀝青路面面層檢測技術(shù)涉及多個(gè)方面，要綜合路面性能的原則、病害等因素展開研究，在做好對原材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管控的前提下，分析壓實(shí)度、平整性、層厚等指標(biāo)對施工建設(shè)的影響，動態(tài)完善相關(guān)制度、加強(qiáng)人員管理，切實(shí)提升瀝青路面面層檢測技術(shù)在道路工程的實(shí)用性，增強(qiáng)其安全性。