路用瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究

程麗立

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

隨著科技的不斷進(jìn)步，高速公路建設(shè)市場(chǎng)呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，采用的施工技術(shù)和工藝富含的科技含量也越來越高，對(duì)提高高速公路建設(shè)質(zhì)量提供了科學(xué)保證。其中，公路試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)該將公路的使用性質(zhì)和要求緊密結(jié)合，針對(duì)具體的施工項(xiàng)目和操作環(huán)節(jié)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)分析，對(duì)高速公路建設(shè)工程中使用的瀝青混合料的施工環(huán)節(jié)進(jìn)行論證得知，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用在很大程度上提高了高速公路的整體施工質(zhì)量和建設(shè)水平。

1 瀝青混合料檢測(cè)要點(diǎn)分析

1.1 科學(xué)選材，確保瀝青混合料工程質(zhì)量檢驗(yàn)

配比與攪拌瀝青混合料是瀝青混凝土混合涂料施工環(huán)節(jié)的重要工序。在控制瀝青混凝土混合料配比環(huán)節(jié)中需要根據(jù)階段性施工要求，通過馬歇爾試驗(yàn)確定瀝青混凝土混合料的類型與配制比例，并對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的有效性與穩(wěn)定性予以檢測(cè)，還要嚴(yán)格控制瀝青混合料的攪拌加熱時(shí)長(zhǎng)與溫度，并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊場(chǎng)區(qū)的空氣溫濕度實(shí)行調(diào)整，避免出現(xiàn)攪拌施工參數(shù)不合理導(dǎo)致混合料出現(xiàn)離析、分層、花白等問題，及時(shí)采取誤差補(bǔ)償方式實(shí)施校準(zhǔn)與調(diào)整。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)

當(dāng)高速公路路面高度較高時(shí)，瀝青混合料的攪拌部分必須存放于實(shí)驗(yàn)室，并提交相應(yīng)檢測(cè)報(bào)告，檢測(cè)數(shù)據(jù)信息采集的準(zhǔn)確度對(duì)測(cè)試人員來說是至關(guān)重要的，集料分離對(duì)瀝青混合料整體級(jí)配有著重要的影響，所以抽檢樣品要有代表性和示范性，才能保證試驗(yàn)檢測(cè)的成效和真實(shí)。

1.3 科學(xué)驗(yàn)證

高速公路瀝青混合料的成分必須經(jīng)過充分論證和科學(xué)檢驗(yàn)，以保證各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求和使用標(biāo)準(zhǔn)，具體級(jí)配參數(shù)如表1所示。

表1 瀝青混合料級(jí)配表

2 高速公路瀝青混合料常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)分析

高速公路瀝青路面因其平穩(wěn)、舒適、震動(dòng)小、噪聲低和磨耗較小等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，瀝青混合料可以增強(qiáng)道路穩(wěn)固性、耐久性和行駛的安全系數(shù)，其抗凍性和強(qiáng)度等因素決定著瀝青和混凝土的配比，要在考慮標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)的同時(shí)控制好瀝青混合料與其他基礎(chǔ)材料的配合比參數(shù)，確保瀝青混凝土充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)性能。

2.1 瀝青混合物中瀝青含量和礦物級(jí)配測(cè)試點(diǎn)

1)標(biāo)定同一種瀝青混合料的瀝青用量和篩度的修正系數(shù)。2)加熱爐溫度應(yīng)控制在538 ℃±5 ℃，以保證試樣完全燃燒。3)將混合料完全燒焦，計(jì)算樣品篩渣，并計(jì)算累積篩渣比例。繪制篩選部分的分離曲線，分析其組成是否滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 瀝青混合料密度試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

首先，檢測(cè)人員需要對(duì)瀝青混合料的密度進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，確定其體積指標(biāo)，如空隙率、礦料空隙率等。

1)先要做好馬歇爾的試件，再進(jìn)行馬歇爾測(cè)試和檢驗(yàn)，按壓制法制作樣品。使用75次的標(biāo)準(zhǔn)壓縮設(shè)備[1]，試件的高度在空白模式下應(yīng)滿足63.5 mm±1.3 mm(壓縮)的要求。

2)采用馬歇爾試件密度的壓實(shí)度(Km)和最大理論密度的壓實(shí)度(KL)雙控標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)面層壓實(shí)度，Km≥96%，93%≤KL≤97%;中面和下面層滲水系數(shù)不大于120 mL/min，上面層不大于80 mL/min。先選擇合適的浸漬秤，最大重量符合樣品質(zhì)量要求；然后稱取干燥樣品的空氣質(zhì)量，再稱取水分，稱重水團(tuán)時(shí)要在保持穩(wěn)定的情況下才能讀取天平讀數(shù)；最后得出相對(duì)體積及試件指標(biāo)，并計(jì)算瀝青混合料氣量、體積指數(shù)、孔隙度、飽和度和礦物孔隙度[2]。

3)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析計(jì)算，為確定瀝青混合料的質(zhì)量是否符合規(guī)范要求，應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)再進(jìn)行比對(duì)校驗(yàn)。

2.3 瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

1)控制拌和溫度：瀝青、礦料加熱溫度及混合料出料溫度；確定拌和時(shí)間：根據(jù)瀝青混合料的不同，拌和時(shí)間根據(jù)試拌確定，每盤拌和時(shí)間一般不少于45 s，其中干拌時(shí)間一般不少于5 s；改性瀝青和SMA混合料的拌和時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)，一般為60 s～70 s，應(yīng)切實(shí)保證瀝青均勻裹覆。

2)瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)和生產(chǎn)過程中，填料可摻入2%的水泥代替礦粉，其中的礦粉含量應(yīng)控制在30%以內(nèi)。

3)馬歇爾試驗(yàn)機(jī)的上下沖擊器必須置于恒溫水箱內(nèi)保溫。

4)瀝青混合料的出料溫度應(yīng)控制在135 ℃～160 ℃之間，如果溫度過高則瀝青老化，溫度過低則會(huì)使路面壓實(shí)度無法得到保證。

5)在檢測(cè)時(shí)要使瀝青混合料淹沒集料，冷卻時(shí)間保持在1 h以上直至材料完全冷卻，放置在恒溫水槽中靜置約30 s，再觀察混合料狀態(tài)，以便及時(shí)調(diào)整瀝青混合料配置。

2.4 瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

根據(jù)JTJ 052—2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程，開展瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測(cè)，以確定其力學(xué)性能是否與水有關(guān)或發(fā)生變化，水穩(wěn)定性測(cè)試通常采取浸水馬歇爾測(cè)試、馬歇爾真空測(cè)試和凍融劈裂測(cè)試的方式進(jìn)行。

1)浸泡馬歇爾試驗(yàn)。提前制作馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)樣品，將樣品放進(jìn)容器內(nèi)，保持恒溫48 h之后測(cè)量瀝青混合料的穩(wěn)定性。

2)真空水飽馬歇爾試驗(yàn)。將瀝青混合料試樣放入真空干燥機(jī)，關(guān)閉進(jìn)水管，啟動(dòng)真空泵，確保干燥機(jī)真空度大于97.3 kPa。此狀態(tài)持續(xù)15 min后再打開進(jìn)水管，在負(fù)壓沖擊下，又回到正常壓力，采樣轉(zhuǎn)移到恒溫狀態(tài)下持續(xù)48 h加熱，然后做馬歇爾測(cè)試。

3)凍融劈裂試驗(yàn)法。按TJJ 036—98公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比應(yīng)不小于80%。試驗(yàn)表明，混合料的凍融劈裂強(qiáng)度和未經(jīng)凍融條件的劈裂強(qiáng)度值都較高，改性瀝青混合料的殘留強(qiáng)度比TSR達(dá)到95.8%，遠(yuǎn)大于80%的要求[3]。

2.5 瀝青混合料高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

在瀝青混合料的性能測(cè)試中，車轍測(cè)試是一個(gè)重要指標(biāo)，其穩(wěn)定性是反映瀝青涂層抗剪切性能的重要指標(biāo)，一般主要采取人工檢測(cè)和自動(dòng)檢測(cè)兩種方式。在進(jìn)行人工檢測(cè)時(shí)，需要將檢測(cè)儀器放置在車轍上方，車轍底部與檢測(cè)橫桿保持規(guī)定距離以保證實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性；在進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，利用激光檢測(cè)及紅外傳感器檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車轍深度的測(cè)量，最終獲取并計(jì)算出檢測(cè)數(shù)據(jù)，不同樣品組在檢測(cè)時(shí)應(yīng)保持溫度一致，在低蠕變速條件下，查看試樣是否具有較好抗車轍性能[4]。

3 瀝青混合料的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究

3.1 空隙率指標(biāo)試驗(yàn)檢測(cè)

當(dāng)前高速公路建設(shè)工程中多數(shù)采用該檢測(cè)技術(shù)對(duì)瀝青混合料孔隙率進(jìn)行全面檢測(cè)。

1)應(yīng)準(zhǔn)備有關(guān)的馬歇爾試件，以便進(jìn)行后續(xù)檢查。

2)隨后應(yīng)對(duì)有關(guān)樣品進(jìn)行徹底檢查，并通過70多次試驗(yàn)取得有關(guān)數(shù)據(jù)。

3)利用相關(guān)數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行綜合分析和計(jì)算，并根據(jù)工程需求進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比研究，以評(píng)估這些材料是否符合當(dāng)前的設(shè)計(jì)需要。

3.2 密度試驗(yàn)檢測(cè)

對(duì)瀝青混合料密度的測(cè)試主要包括以下內(nèi)容:

1)在甄選過程中要選擇合適的氣候條件進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，以確保試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定可靠。

2)去除巖心樣品表面雜質(zhì)，在保證穩(wěn)定性的前提下對(duì)巖心樣品進(jìn)行測(cè)定，以確保巖心樣品的整體質(zhì)量。

3)在樣品槽內(nèi)懸掛芯樣。起泡后，調(diào)節(jié)水平線，芯樣重量可在3 min～5 min內(nèi)稱量。

4)然后從水箱中取出巖心樣品，進(jìn)行擦拭，確保沒有多余的水，并對(duì)其進(jìn)行兩次稱量以保證質(zhì)量。

5)用獲得的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，用相應(yīng)的公式進(jìn)行密度計(jì)算。

3.3 水穩(wěn)定性能試驗(yàn)檢測(cè)

在試驗(yàn)之前，應(yīng)該對(duì)瀝青混合料的力學(xué)性能進(jìn)行相應(yīng)分析和檢測(cè)，再對(duì)水穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)與綜合分析，主要檢測(cè)方法為:

1)浸水馬歇爾試驗(yàn)時(shí)，將混合物置于水溫適中的容器內(nèi)進(jìn)行兩天隔離保溫工作，再對(duì)混合物的穩(wěn)定性進(jìn)行綜合試驗(yàn)，計(jì)算分析樣品的浸水溫度，以確?；旌衔锏姆€(wěn)定性與瀝青混合料相一致。

2)將瀝青混合料配制成適當(dāng)?shù)幕旌衔?，置于真空干燥器?nèi)，密封進(jìn)水管道，確保干燥器真空度超過97.3 kPa，保持15 min，再打開水膠管，在負(fù)壓情況下將水注入空隙并浸入樣品，浸泡15 min左右再將其去除，最后放置在恒溫水槽中確保飽和度和水殘留的穩(wěn)定性。

3)試驗(yàn)要求將瀝青混合料分成不同小組進(jìn)行，將一組置于25 ℃的水中浸泡，待2 h后進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)；另一組在0.09 MPa的壓力下浸泡15 min后恢復(fù)到正常狀態(tài)，然后把它放在-18 ℃的冰箱中保存16 h，最后拿出相應(yīng)樣品，再對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行全面檢測(cè)。

3.4 高溫穩(wěn)定性能試驗(yàn)檢測(cè)

車轍試驗(yàn)是測(cè)定瀝青混合料穩(wěn)定性的重要手段，主要包括以下幾點(diǎn):

1)對(duì)集料進(jìn)行監(jiān)控檢測(cè)，再進(jìn)行全面的密度試驗(yàn)，為定型的混合料使用提供基礎(chǔ)；

2)確定瀝青混合料的油料配比參數(shù)；

3)確定減壓試樣數(shù)量后進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，在相同溫度下采用軌寬檢測(cè)[5]，如果蠕變速率較低，則抗車轍能力比較強(qiáng)，瀝青混合料的施工溫度指標(biāo)如表2所示。

表2 瀝青混合料的施工溫度

3.5 低溫抗裂性能試驗(yàn)檢測(cè)

冷裂(低溫抗裂)試驗(yàn)要求在-10 ℃以下進(jìn)行全面測(cè)試，并對(duì)其進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，以識(shí)別和評(píng)估相應(yīng)承重指標(biāo)，瀝青混合料試驗(yàn)完成后，要利用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合鑒定分析，以確保質(zhì)量符合設(shè)計(jì)指標(biāo)和質(zhì)量要求，保證高速公路建設(shè)質(zhì)量。

4 結(jié)語

瀝青混合料的性能和質(zhì)量作為保證道路運(yùn)輸質(zhì)量的關(guān)鍵，必須通過檢測(cè)技術(shù)優(yōu)化和控制。為了達(dá)到預(yù)期的使用效果，應(yīng)對(duì)瀝青混合料進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)分析，從而使所配方的瀝青混合料達(dá)到高速公路需要的標(biāo)準(zhǔn)和要求。