公路工程瀝青路面施工試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容與技術(shù)研究

張冬梅

（商丘市智能交通建設(shè)監(jiān)理有限公司，河南 商丘 476000）

1 引言

在公路工程瀝青路面施工中，其原材料不僅包含基礎(chǔ)瀝青，還包含碎石材料，通過(guò)攤鋪、碾壓及其他施工方式形成路面結(jié)構(gòu)體系。為保障該路面結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)性以及耐疲勞性，需要對(duì)施工全過(guò)程開(kāi)展試驗(yàn)檢測(cè)工作。在此過(guò)程中，要選擇科學(xué)合理的檢測(cè)技術(shù)，以便掌握公路工程瀝青路面的施工情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取針對(duì)性的措施解決問(wèn)題，為公路工程后期的運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

2 公路工程瀝青路面質(zhì)量要求

2.1 水穩(wěn)性

在瀝青路面運(yùn)行過(guò)程中，水侵害問(wèn)題一直以來(lái)都是其常見(jiàn)病害之一，導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)坑槽、剝離以及松散等問(wèn)題，進(jìn)而促使瀝青材料間的黏結(jié)力降低，使路面剝離速度加快，出現(xiàn)水毀?；诖?，水穩(wěn)性是決定瀝青路面是否能穩(wěn)定運(yùn)行的重要標(biāo)準(zhǔn)，決定路面的耐用性[1]。

2.2 耐疲勞性

瀝青路面在受到車(chē)輛荷載的持續(xù)作用后，自身應(yīng)力會(huì)始終處于變化狀態(tài)，路面在受到持續(xù)作用后的抗破壞能力便是耐疲勞性。當(dāng)荷載作用次數(shù)到達(dá)一定程度后，瀝青路面受到的應(yīng)力會(huì)超出自身抗破壞力，進(jìn)而導(dǎo)致開(kāi)裂現(xiàn)象，影響行車(chē)舒適性及安全性。

2.3 高溫穩(wěn)定性

高溫穩(wěn)定性指代的是瀝青路面抗流動(dòng)變形的特性。因?yàn)闉r青面層在使用過(guò)程中的強(qiáng)度與剛度會(huì)隨著溫度的升高而弱化，受到行車(chē)荷載后容易發(fā)生病害，如波浪、車(chē)轍以及推移等，從而影響工程運(yùn)行質(zhì)量，因此，提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性十分必要[2]。

2.4 低溫抗裂性

瀝青面層在低溫環(huán)境下的抗裂能力被稱(chēng)為低溫抗裂性。環(huán)境溫度的降低會(huì)導(dǎo)致瀝青勁度不斷增加，再加上外界車(chē)輛的載荷作用，一旦瀝青面層內(nèi)部應(yīng)力無(wú)法釋放，最終會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力超過(guò)瀝青路面材料的抗拉強(qiáng)度，使瀝青路面出現(xiàn)裂縫，直接破壞路面，為公路工程的可靠性與安全性埋下隱患。

3 公路工程瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容與技術(shù)

3.1 施工前及施工中檢測(cè)

3.1.1 集料檢測(cè)技術(shù)

有關(guān)集料的檢測(cè)內(nèi)容有粗集料試驗(yàn)、細(xì)集料試驗(yàn)以及礦粉試驗(yàn)等。不同檢測(cè)內(nèi)容應(yīng)用的技術(shù)有所不同，具體內(nèi)容包括：

1）粗集料試驗(yàn)，常見(jiàn)的試驗(yàn)有：篩分試驗(yàn)、含水率試驗(yàn)、針片狀顆粒含量試驗(yàn)、壓碎值試驗(yàn)等。

2）細(xì)集料試驗(yàn)，常見(jiàn)的試驗(yàn)有：含泥量試驗(yàn)、砂當(dāng)量試驗(yàn)、壓碎指標(biāo)試驗(yàn)等[3]。

3）礦粉試驗(yàn)，常見(jiàn)的試驗(yàn)有密度試驗(yàn)、親水系數(shù)試驗(yàn)、塑性指數(shù)試驗(yàn)等。

3.1.2 瀝青性能檢測(cè)

為提高瀝青性能，保障瀝青與石料之間的高黏結(jié)關(guān)系，延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命。需要對(duì)瀝青開(kāi)展試驗(yàn)檢測(cè)，從其密度、黏附性入手。本文主要從瀝青延度入手進(jìn)行探究。在探究瀝青延度時(shí)需應(yīng)用延度儀設(shè)備，制作的試件在室溫中冷卻1.5 h，刮刀處理后將試模連同底板放入規(guī)定試驗(yàn)溫度的水槽中保溫1.5 h，再放入延度儀的水槽中，水面距試件表面應(yīng)不小于25 mm，在檢測(cè)過(guò)程中需要對(duì)水溫進(jìn)行控制，并且保障水面無(wú)任何晃動(dòng)情況，設(shè)備保持高穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果要多次測(cè)量與收集，單次檢測(cè)結(jié)果不具有代表性，更不能為相關(guān)決策提供依據(jù)[4]。

3.1.3 混合料檢測(cè)技術(shù)

混合料檢測(cè)指代的是對(duì)瀝青路面原材料混合處理之后的狀態(tài)檢測(cè)。在瀝青路面施工活動(dòng)中，材料普遍為混合料，并且對(duì)混合料的抗剝落能力、抗車(chē)轍能力都有明確要求。

1）馬歇爾試驗(yàn)

馬歇爾試驗(yàn)作為瀝青混合料的常見(jiàn)檢測(cè)技術(shù)，能夠輔助工作人員有序開(kāi)展混合料配合比設(shè)計(jì)，嚴(yán)格把控瀝青路面的施工質(zhì)量。在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，首先，工作人員要結(jié)合瀝青路面的施工實(shí)況制備混合料試件，常見(jiàn)的制備方法有擊實(shí)法、輪碾法。需注意的是，混合料試件的成型指標(biāo)會(huì)影響馬歇爾性能檢測(cè)結(jié)果，尤其是對(duì)孔隙率的影響相對(duì)較大。因此，在試件制備完成后，需對(duì)其高度進(jìn)行測(cè)定，不滿足高度要求的試件一律廢棄處理[5]。若試件還未完全冷卻就直接脫模，也會(huì)影響試件質(zhì)量。完成試件制備工作后，需要將其放置在恒溫水槽中保溫，然后置于馬歇爾試驗(yàn)儀上進(jìn)行試驗(yàn)。

2）車(chē)轍試驗(yàn)法

車(chē)轍試驗(yàn)法有橫斷面尺法、基準(zhǔn)尺測(cè)試方法、激光車(chē)轍儀測(cè)試方法。以激光車(chē)轍儀測(cè)試方法為例，該方法是在車(chē)轍橫向位置設(shè)置紅外線傳感器，對(duì)車(chē)轍的坑洼程度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。目前已廣泛應(yīng)用于道路工程車(chē)轍檢驗(yàn)中。工作人員進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)壓輪軸的壓強(qiáng)進(jìn)行測(cè)定，確保相關(guān)數(shù)值處于正常范圍。之后，在高溫環(huán)境下要保障壓輪軸始終處于固定線路，以此明確瀝青面層的穩(wěn)定性[6]。此方法適用于測(cè)定瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍能力，供瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)的高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)使用，也可用于現(xiàn)場(chǎng)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)。

3.1.4 瀝青路面厚度檢測(cè)

常見(jiàn)的瀝青路面厚度檢測(cè)方法有挖坑法、鉆芯法、雷達(dá)法。公路工程瀝青面層厚度通常為8~30 cm，基層厚度范圍為20~40 cm。以雷達(dá)檢測(cè)為例，該方法具有分辨率高、中心頻率大的特點(diǎn)，但是探測(cè)深度較淺，屬于淺部施工技術(shù)。在檢測(cè)過(guò)程中，以脈沖形式為主向?yàn)r青面層發(fā)射電磁波，電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)按照相應(yīng)速度進(jìn)行傳播，但遇到不同介質(zhì)將會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象[7]。以此對(duì)瀝青厚度進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)。

3.2 施工后檢測(cè)

3.2.1 路面平整度檢測(cè)

有關(guān)瀝青面層平整度檢測(cè)手段較多，如三米直尺法、連續(xù)式平整度儀法、激光平整度儀以及車(chē)載式顛簸累積儀法。

1）三米直尺法

在應(yīng)用直尺法對(duì)路面平整度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需明確測(cè)量方向，目測(cè)直尺底面與瀝青面層之間距離，確定最大間隙位置。隨后運(yùn)用塞尺測(cè)量最大間隙距離，準(zhǔn)確至0.5 mm，以三米直尺與路面的最大間隙為測(cè)試結(jié)果。

2）連續(xù)式平整度儀

一般情況下，連續(xù)式平整度儀的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為3 m，測(cè)定間距為10 cm，計(jì)算區(qū)間為100 m，每隔100 m 輸出一次結(jié)果。在測(cè)量過(guò)程中，要明確測(cè)量區(qū)間，將該設(shè)備置于路面起點(diǎn)，牽引設(shè)備后部沿著測(cè)量區(qū)間縱向行駛，橫向位置要始終保持穩(wěn)定。保障連續(xù)式平整度儀工作正常。需注意的是，該設(shè)備應(yīng)勻速前進(jìn)，速度以5 km/h 最佳，最大不超過(guò)12 km/h。

在測(cè)量過(guò)程中，需要每隔10 cm 測(cè)記位移值，每100 m 測(cè)量區(qū)間內(nèi)的平整度標(biāo)準(zhǔn)差，區(qū)間平整度用式（1）計(jì)算：

式中，σi為區(qū)間平整度計(jì)算值，mm；di為以100 m 作為一個(gè)區(qū)間，每隔一定距離采集的路面凹凸偏差位移值，mm；N為計(jì)算區(qū)間中用于計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差的測(cè)試數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，個(gè)。

3）激光平整度儀

激光平整度儀通常應(yīng)用于無(wú)泥漿、無(wú)冰雪以及無(wú)嚴(yán)重車(chē)轍坑槽的瀝青路面平整度測(cè)試上。激光平整度儀采集的數(shù)據(jù)是路面相對(duì)高程值，應(yīng)以100 m 為計(jì)算區(qū)間長(zhǎng)度用國(guó)際平整度指數(shù)（IRI）的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算程序計(jì)算IRI 值，以m/km 計(jì)，保留2 位小數(shù)。

3.2.2 抗滑性能檢測(cè)

針對(duì)瀝青路面抗滑性能檢測(cè)工作，檢測(cè)內(nèi)容主要是車(chē)胎在制動(dòng)情況下與面層產(chǎn)生的摩擦力度?？够阅艿暮脡闹苯佑绊懼?chē)輛能否安全行駛。

1）橫向力系數(shù)測(cè)試法

因公路工程中橫坡與路拱的存在，車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中不同輪胎的制動(dòng)力有所不同。車(chē)輪在運(yùn)行過(guò)程中極有可能存在橫向側(cè)傾現(xiàn)象，若要對(duì)車(chē)輛實(shí)際行駛狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，需測(cè)定其橫向側(cè)移阻力，進(jìn)而得出瀝青路面摩擦系數(shù)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，該方法不僅能測(cè)量路面橫向力系數(shù)，還能反映其側(cè)向摩擦系數(shù)，并且測(cè)試點(diǎn)位多，具有測(cè)量效率高的特點(diǎn)。

2）制動(dòng)距離法

制動(dòng)距離法，是指在已知車(chē)輛質(zhì)量的情況下，測(cè)量其在濕潤(rùn)路面的制動(dòng)距離，以此計(jì)算路面摩擦系數(shù)。但是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，由于難以保障車(chē)輛完全制動(dòng)，并且受環(huán)境影響因素較大，因此，該方法的應(yīng)用具有一定的局限性。并且在高速狀態(tài)下緊急制動(dòng)安全性不高，因此，該方法并未被廣泛推廣。

3）能量損失法

該測(cè)量方法是一種基于能量守恒定律的抗滑性能測(cè)試方法，主要代表有擺式面層系數(shù)測(cè)定儀，通過(guò)明確擺錘末端橡膠皮克服摩擦力所做的功，反映瀝青路面的抗滑性能。相較于其他方法，能量損失法具有成本低、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但該方法受主觀因素影響較大，因此，在測(cè)量精度方面還有待提高。

3.2.3 路面彎沉檢測(cè)

1）貝克曼梁彎沉試驗(yàn)

此方法適用于測(cè)試路基及瀝青路面的回彈彎沉，以便評(píng)價(jià)其承載能力。其原理是路基或路面在荷載作用下會(huì)產(chǎn)生垂直變形，卸載后能夠恢復(fù)的變形數(shù)值便是路面的回彈彎沉結(jié)果。在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)瀝青面層厚度大于50 mm 時(shí)，回彈彎沉值應(yīng)根據(jù)瀝青面層平均溫度進(jìn)行溫度修正，如果路面平均溫度為（20±2）℃時(shí)，可以不進(jìn)行修正。在試驗(yàn)過(guò)程中，要檢查標(biāo)準(zhǔn)車(chē)制動(dòng)性能以及輪胎氣壓是否符合要求，查看其是否符合規(guī)定軸重，車(chē)輛在行駛過(guò)程中要注意軸重不能發(fā)生任何變化。隨后做好標(biāo)記，將彎沉儀插入汽車(chē)后輪之間的縫隙，與汽車(chē)行駛方向一致，梁臂不能碰到輪胎。安放百分表于彎沉儀測(cè)定桿頂面上，隨著車(chē)輛緩緩前進(jìn)，百分表數(shù)值會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)表針轉(zhuǎn)動(dòng)到最大后，表針將會(huì)回轉(zhuǎn)。讀取最大數(shù)值與回轉(zhuǎn)后的數(shù)值，而后進(jìn)行計(jì)算，掌握路面彎沉值[8]。

2）落錘式彎沉儀

與貝克曼梁彎沉試驗(yàn)有所不同的是，貝克曼梁彎沉試驗(yàn)屬于靜態(tài)彎沉，但落錘式彎沉儀測(cè)量，能夠模擬汽車(chē)行車(chē)荷載，對(duì)道路彎沉情況進(jìn)行測(cè)量，由計(jì)算機(jī)完成彎沉數(shù)據(jù)采集工作，具有速度快與精度高的特點(diǎn)。因此，經(jīng)常使用落錘式彎沉儀開(kāi)展動(dòng)態(tài)彎沉測(cè)定工作，同時(shí)也將其用于回彈模量的測(cè)量。結(jié)合當(dāng)前彎沉測(cè)量情況來(lái)看，落錘式彎沉儀通常情況下有內(nèi)置式與拖車(chē)式兩種類(lèi)型，內(nèi)置式具有靈活輕便的特點(diǎn)，拖車(chē)式具有便于維修存放的特點(diǎn)。施工單位需結(jié)合實(shí)況選擇合適的測(cè)量?jī)x器，以便有效掌握動(dòng)態(tài)荷載下的彎沉現(xiàn)象，為提高測(cè)量結(jié)果奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路工程瀝青路面要具有水穩(wěn)性、耐疲勞性，高溫穩(wěn)定性以及低溫抗裂性等特性?；诖?，開(kāi)展試驗(yàn)檢測(cè)工作十分必要，從施工前、施工中、施工后入手，采取科學(xué)合理的檢測(cè)手段，明確瀝青面層抗滑性能、路面平整度，為保障公路工程施工質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。