路用瀝青混合料試驗(yàn)檢測技術(shù)分析探究

王曉劍

(福建省宏尚檢測技術(shù)有限公司 福建福州 350015)

在科技發(fā)展過程中，路用瀝青混合料試驗(yàn)檢測技術(shù)也越來越先進(jìn)。在瀝青混合料試驗(yàn)檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)以公路建設(shè)要求和使用性質(zhì)為前提，明確瀝青混合料試驗(yàn)檢測要求，使瀝青混合料試驗(yàn)檢測水平進(jìn)一步提高，保障公路整體建設(shè)水平和施工質(zhì)量符合施工要求。

1 瀝青混合料試驗(yàn)檢測的意義

在現(xiàn)代化生產(chǎn)建設(shè)過程中，公路工程施工建設(shè)質(zhì)量具有重要意義，為了對其施工質(zhì)量進(jìn)行控制，施工單位應(yīng)采用合理的瀝青混合料試驗(yàn)檢測技術(shù)。通過試驗(yàn)檢測可以對路面平整度、抗滑性能以及壓實(shí)度等指標(biāo)進(jìn)行分析，使公路建設(shè)質(zhì)量進(jìn)一步提高，從而達(dá)到提高公路工程經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的目的，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2 瀝青混合料的質(zhì)量要求

在對路用瀝青混合料進(jìn)行施工過程中，其施工質(zhì)量應(yīng)滿足如下幾點(diǎn)要求。

（1）根據(jù)公路工程的設(shè)計(jì)要求和施工標(biāo)準(zhǔn)可知，在瀝青混合料應(yīng)用過程中，應(yīng)具備較強(qiáng)的承載能力和抗壓能力，使路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，保障路面能正常運(yùn)行。（2）在路面使用過程中，來往車輛會反復(fù)碾壓路面，導(dǎo)致路面被破壞，為了保障路面使用性能，瀝青混合料應(yīng)具有較強(qiáng)的抗疲勞性[1]。

在對公路工程進(jìn)行施工過程中，檢測人員應(yīng)對瀝青混合料上述性能進(jìn)行檢測，并對試驗(yàn)檢測技術(shù)水平進(jìn)行控制，使試驗(yàn)檢測準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高，從而達(dá)到提高路面運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的目的。

3 瀝青混合料檢測要求

3.1 保障瀝青混合料試件制備質(zhì)量

在瀝青混合料試驗(yàn)檢測過程中，瀝青混合料制備質(zhì)量與其試驗(yàn)檢測準(zhǔn)確性息息相關(guān)。為了保障瀝青混合料試驗(yàn)檢測質(zhì)量，在對瀝青混合料進(jìn)行制備過程中，檢測人員應(yīng)以實(shí)際施工情況為基礎(chǔ)，使用馬歇爾試驗(yàn)對瀝青混合料的配比和材料進(jìn)行確定，確保瀝青混合料試件的各項(xiàng)參數(shù)符合施工要求。與此同時，檢測人員還應(yīng)對瀝青混合料攪拌過程的溫度和時長進(jìn)行控制，并以實(shí)際施工溫濕度和環(huán)境對攪拌過程進(jìn)行調(diào)整，防止瀝青混合料出現(xiàn)花白、分層以及離析等問題，使瀝青混合料時間制備質(zhì)量進(jìn)一步提高，為瀝青混合料試驗(yàn)檢測奠定基礎(chǔ)[2]。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)

在對公路工程進(jìn)行施工過程中，檢測人員應(yīng)在試驗(yàn)室中對施工過程中攪拌后的瀝青混合料進(jìn)行檢測，并得出相應(yīng)的檢測報(bào)告。在瀝青混合料檢測過程中，檢測人員應(yīng)選擇具有示范性和代表性的樣品進(jìn)行檢測，保障其檢測的準(zhǔn)確性。

3.3 科學(xué)驗(yàn)證

在對公路瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)檢測過程中，檢測人員應(yīng)對混合料各指標(biāo)和成本進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證，表1 和表2為瀝青混合料級配表。

表1 密級配瀝青混合料礦料級配范圍

表2 瀝青瑪蹄脂碎石混合料礦料級配范圍

4 瀝青混合料的常規(guī)試驗(yàn)檢測要點(diǎn)

在公路工程施工過程中，由于瀝青混合料具有磨耗較小、噪聲低、震動小、舒適性高、平穩(wěn)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在公路工程中，與此同時，使用瀝青混合料對公路工程進(jìn)行施工，還可以使道路形式安全系數(shù)、耐久性以及穩(wěn)固性進(jìn)一步提高。為了使瀝青混合料的性能得到充分發(fā)揮，檢測人員應(yīng)對瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)檢測，并對常規(guī)試驗(yàn)檢測要點(diǎn)進(jìn)行控制，確保瀝青混合料的各項(xiàng)性能符合公路工程施工要求。

4.1 礦料級配和瀝青含量試驗(yàn)檢測要點(diǎn)

現(xiàn)階段，在對瀝青含量進(jìn)行檢測過程中，使用最廣泛的方法為高溫燃燒爐法。該方法主要是通過對燃燒后的瀝青混合料進(jìn)行篩分，可以對其施工和生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行控制，檢測要點(diǎn)具體如下。

（1）標(biāo)定同一瀝青混合料，并對篩分級配和瀝青用量的修正系數(shù)進(jìn)行確定。（2）試樣準(zhǔn)備要點(diǎn)。在對新拌制的瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)檢測時，若其溫度低于120 ℃，檢測人員可直接對其進(jìn)行取樣、縮分、試驗(yàn)。當(dāng)試樣中含有水分時，檢測人員應(yīng)先對其進(jìn)行烘干處理，烘干時間應(yīng)大于3 h、溫度應(yīng)為105 ℃，烘干后應(yīng)將試件加熱到120 ℃～135 ℃。（3）測試系統(tǒng)啟動后，檢測人員應(yīng)將燃燒爐中內(nèi)置電子天平中的附加物去除，使電子天平完成自檢，并對燃燒爐進(jìn)行預(yù)熱處理。（4）在檢測過程中，燃燒爐中的溫度應(yīng)維持在（538±5）℃，使試樣完全燃燒。（5）試件完全燃燒后，應(yīng)先將其冷卻到室溫，篩分處理后，對其分級篩余進(jìn)行計(jì)算，以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，繪制級配曲線圖，并對其組成進(jìn)行分析。

4.2 密度試驗(yàn)檢測要點(diǎn)

為了保障瀝青混合料施工質(zhì)量，施工單位應(yīng)對其密度進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)，檢測要點(diǎn)具體如下。

（1）檢測人員應(yīng)以使用擊實(shí)成型法對馬歇爾試件進(jìn)行制備，試件高度應(yīng)為（63.5±1.3）mm。（2）以馬歇爾試件的最大理論密度的壓實(shí)度（KL）和密度壓實(shí)度（Km）為標(biāo)準(zhǔn)，對面層壓實(shí)度進(jìn)行檢驗(yàn)。通常情況下，KL 應(yīng)為93%～97%，Km 應(yīng)不小于96%。與此同時，下面層和中面層的滲水系數(shù)應(yīng)小于120 mL/min，上面層滲水系數(shù)應(yīng)小于80 mL/min[3]。檢測人員應(yīng)先對浸水天平進(jìn)行選擇，確保其符合樣品質(zhì)量要求，再對干燥樣品進(jìn)行稱取，隨后在穩(wěn)定狀態(tài)下對其進(jìn)行稱重處理，并以稱取數(shù)據(jù)為依據(jù)，對混合料空隙率和試件密度進(jìn)行計(jì)算。（3）檢測人員應(yīng)以工程設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，保證其試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4.3 馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)檢測要點(diǎn)

（1）馬歇爾流值和穩(wěn)定度試件的直徑和高度應(yīng)符合要求，在對其高度進(jìn)行測量時，應(yīng)先通過圓心交叉畫兩條互相垂直的線，并分別在線上標(biāo)記處高度測量點(diǎn)，測量點(diǎn)與試件邊緣之間的距離為10 mm。（2）拌和溫度和時間控制。檢測人員應(yīng)對瀝青混合料出料溫度以及礦料、瀝青加熱溫度進(jìn)行控制，通常情況下，出料溫度應(yīng)為135 ℃～160 ℃，并以瀝青混合料的類型為依據(jù)，對拌和時間進(jìn)行控制，通常每盤瀝青混合料的干拌時間應(yīng)大于5 s，總拌和時間應(yīng)大于45 s。SMA 和改性瀝青混合料的拌和時間應(yīng)為60～70 s[4]。（3）在檢測過程中，檢測人員應(yīng)將馬歇爾試驗(yàn)機(jī)的上下沖擊器放置在恒溫水箱中，與此同時，試件應(yīng)在（60±1）℃的水中保溫30～40 min,起到保溫的作用。

4.4 水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測要點(diǎn)

根據(jù)規(guī)范可知，在對瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)檢測過程中，為了保障其力學(xué)性能符合要求，檢測人員應(yīng)對其水穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)檢測，通常情況下，需要通過凍融劈裂測試、真空飽和馬歇爾測試以及浸水馬歇爾測試等方式對其水穩(wěn)定性進(jìn)行檢測。

（1）浸水馬歇爾試驗(yàn)。檢測人員應(yīng)先對馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行制作，并將其放入恒溫容器中，靜置48 h后，對瀝青混合料水穩(wěn)定性進(jìn)行檢測。（2）真空飽和馬歇爾測試。檢測人員應(yīng)先將試樣放進(jìn)真空干燥機(jī)中，關(guān)閉進(jìn)水管，啟動真空泵，并對真空干燥機(jī)真空度進(jìn)行控制，通常真空度應(yīng)大于97.3 kPa,持續(xù)加壓15 min，隨后將進(jìn)水膠管打開，使水流進(jìn)干燥機(jī)中，直至試件被完全浸泡，試件浸水時間應(yīng)為15 min，隨后恢復(fù)常壓，再將試件移至恒溫水槽中，靜置48 h，并對其進(jìn)行試驗(yàn)[5]。（3）凍融劈裂測試。根據(jù)相關(guān)規(guī)范可知，瀝青混合料試件凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比應(yīng)不低于80%。

4.5 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測要點(diǎn)

在對瀝青混合料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測過程中，通過車轍檢測可以反映出瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，其檢測要點(diǎn)具體如下。

（1）在車轍試驗(yàn)過程中，速率應(yīng)為42 次/min，輪胎壓力應(yīng)為0.7 MPa，溫度應(yīng)為60 ℃。（2）車轍試驗(yàn)機(jī)應(yīng)置于恒溫室當(dāng)中，且恒溫室能容納的試塊應(yīng)不少于3塊。（3）在車轍試件制作過程中，若瀝青混合料溫度較低，施工人員應(yīng)對其進(jìn)行加熱處理，加熱時間應(yīng)低于30 min。

5 瀝青混合料的試驗(yàn)檢測研究

5.1 空隙率試驗(yàn)檢測

檢測人員在對瀝青混合料空隙率進(jìn)行檢測過程中，應(yīng)采取如下方法。

（1）檢測人員應(yīng)對馬歇爾試件進(jìn)行制備，為后續(xù)檢測工作奠定基礎(chǔ)。（2）使用表干法對其密度進(jìn)行檢測。（3）檢測人員應(yīng)以實(shí)際密度和理論密度為依據(jù)，對瀝青混合料的空隙率進(jìn)行計(jì)算。

5.2 密度試驗(yàn)檢測

在對瀝青混合料密度進(jìn)行試驗(yàn)檢測時，運(yùn)用表干法對瀝青混合材料進(jìn)行檢驗(yàn)，具體如下。

當(dāng)試件吸水率小于2%時，可以使用表干法對密度進(jìn)行檢測。在檢測過程中，檢測人員應(yīng)先將芯樣表面的雜質(zhì)清理干凈，并對芯樣樣品進(jìn)行稱重，隨后，將網(wǎng)籃浸入溢流水箱中，并對其水位進(jìn)行調(diào)節(jié)，將天平復(fù)零或調(diào)平后，在網(wǎng)籃中放入試件，浸泡3～5 min，對其水中質(zhì)量進(jìn)行稱取。將試件從水中取出，并表面水分擦拭干凈，對其表干質(zhì)量進(jìn)行稱取。以稱量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合密度計(jì)算公式對其密度進(jìn)行計(jì)算。

5.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測

在對瀝青混合料水穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)檢測過程中，主要有浸水馬歇爾試驗(yàn)方法、凍融劈裂試驗(yàn)方法以及真空飽和馬歇爾試驗(yàn)方法，各方法檢測步驟如下。

5.3.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)方法

檢測人員首先將瀝青混合料時間放置在恒溫水槽中，靜置48 h后，并對其水穩(wěn)定性進(jìn)行分析。其次檢測人員應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾穩(wěn)定度和浸水馬歇爾穩(wěn)定度為依據(jù)，對試件浸水殘留穩(wěn)定度進(jìn)行分析。

5.3.2 凍融劈裂試驗(yàn)方法

在凍融劈裂試驗(yàn)過程中，檢測人員應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件進(jìn)行分組，并采取不同方式對其進(jìn)行處理：第一組試件應(yīng)先在常溫條件下浸泡20 min，并將其移至0.09 MPa真空條件下浸泡15 min，恢復(fù)常壓后，應(yīng)將試件在-18 ℃的條件下靜置16 h，最后，試件在60 ℃條件下水浴24 h 并在25 ℃條件下浸泡2 h 后，對其劈裂強(qiáng)度進(jìn)行測定；第二組試件應(yīng)在25 ℃的條件下浸泡2 h，并對其劈裂強(qiáng)度進(jìn)行測定。根據(jù)兩個測定結(jié)果對試件殘留強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，并以此為基礎(chǔ)，對試件水穩(wěn)定性進(jìn)行分析[6]。

5.3.3 真空飽和馬歇爾試驗(yàn)方法

檢測人員應(yīng)先將試件放入真空干燥機(jī)中，關(guān)閉進(jìn)水膠管并打開真空泵。待干燥機(jī)真空度大于97.3 kPa后，持續(xù)加壓15 min，隨后將進(jìn)水膠管打開，使水流進(jìn)干燥機(jī)中，直至試件被完全浸泡，試件浸水時間應(yīng)為15 min，隨后恢復(fù)常壓，再將試件移至恒溫水槽中，靜置48 h，并對其進(jìn)行試驗(yàn)，檢測其標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定度和真空飽水穩(wěn)定度，并以此為依據(jù)，對試件真空飽水殘留穩(wěn)定度進(jìn)行計(jì)算。

5.4 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測

在對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性進(jìn)行檢測過程中，車轍試驗(yàn)是重要的檢測手段，主要檢測步驟如下。

（1）檢測人員應(yīng)對輪胎壓力進(jìn)行控制，并在試模中裝入試件。（2）將裝有試件的試模放置在恒溫室中，對其進(jìn)行保溫處理，保溫時間應(yīng)為5～24 h。（3）開啟車轍變形自動記錄儀和試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)輪在試件上往返1 h左右或變形最大達(dá)到25 mm 時，便可停止試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，應(yīng)實(shí)施對其時間溫度和變形曲線進(jìn)行記錄。（4）檢測人員應(yīng)先確定試樣數(shù)量，并對其實(shí)施彎曲試驗(yàn)，若蠕變速率較低，則表示其抗車轍能力相對較高。表3為瀝青混合料的施工溫度指標(biāo)。

表3 瀝青混合料的施工溫度指標(biāo)

6 結(jié)語

在公路工程施工過程中，瀝青混合料的質(zhì)量和性能與公路整體施工質(zhì)量息息相關(guān)，施工單位應(yīng)對瀝青混合料試驗(yàn)檢測技術(shù)進(jìn)行控制，使其檢測準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高。在試驗(yàn)檢測過程中，檢測人員應(yīng)以實(shí)際施工情況為基礎(chǔ)，對瀝青混合料檢測方法和要點(diǎn)進(jìn)行控制，確保瀝青混合料各性能符合施工要求，為公路工程建設(shè)奠定基礎(chǔ)。