高速公路工程中瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

覃立鋒

高速公路工程中瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

覃立鋒

（廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001）

瀝青混合材料是高速公路工程施工建設(shè)過(guò)程中重要基礎(chǔ)建材之一，其質(zhì)量與性能直接影響到高速公路車(chē)輛通行的安全性、穩(wěn)定性以及舒適性。因此，為保障高速公路路面質(zhì)量，在項(xiàng)目施工前必須對(duì)瀝青混合料開(kāi)展嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的全面試驗(yàn)檢測(cè)，從而保障瀝青混合料的水穩(wěn)定性、抗壓能力與抗低溫開(kāi)裂性能等各項(xiàng)指標(biāo)全部符合工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。因此，文章通過(guò)分析瀝青混合料的組成，介紹瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)工作的目的與重要作用，進(jìn)而探究瀝青混合物試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，為相關(guān)工程人員提供參考數(shù)據(jù)。

瀝青混合料；高速公路；檢測(cè)技術(shù)

引言

高速公路工程在路面施工階段，常選擇使用瀝青混合料作為路面基礎(chǔ)建材，其具備較強(qiáng)的實(shí)用性和穩(wěn)定性，能夠有效保障車(chē)輛穩(wěn)定通行，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生較多聲音污染，瀝青混合料在后期修復(fù)養(yǎng)護(hù)階段操作簡(jiǎn)單便捷，有助于高速公路整體管理工作開(kāi)展。瀝青混合料主要由瀝青以及礦物質(zhì)等混合形成，是一種復(fù)合型較強(qiáng)的混合材料，實(shí)際施工中需要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行判斷，對(duì)瀝青使用情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保障其符合施工要求，能夠具備良好的適應(yīng)性和受力性。

1 瀝青混合料的成分組成

瀝青是一種混合型復(fù)合材料，其主要成分包括瀝青、礦物粉、聚合物質(zhì)以及多種粗細(xì)不同的骨料等材質(zhì)。瀝青施工質(zhì)量的影響因素相對(duì)較多，其中不同結(jié)構(gòu)組成的瀝青材料對(duì)瀝青路面施工質(zhì)量影響相對(duì)較為直接，質(zhì)量較差的瀝青材料能夠直接造成路面抗車(chē)轍性、抗開(kāi)裂性、抗低溫性與水穩(wěn)定性等性能低下，從而致使車(chē)輛通行質(zhì)量低下。瀝青材料常見(jiàn)的組成結(jié)構(gòu)有懸浮＋密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架＋密實(shí)結(jié)構(gòu)以及骨架＋空隙結(jié)構(gòu)等。

2 瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)工作的重要性

高速公路屬于高級(jí)道路，其使用性能相對(duì)較強(qiáng)，具有車(chē)速快、流量大、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)，因此對(duì)公路路面質(zhì)量與性能等要求極為嚴(yán)格。高速公路是我國(guó)道路系統(tǒng)中重要組成部分，對(duì)區(qū)域合作交流、經(jīng)濟(jì)流通發(fā)展、地方文化融合等具有重要的交通作用。瀝青道路在實(shí)際使用中對(duì)車(chē)輛輪胎損耗程度較低，車(chē)輛在行駛過(guò)程中會(huì)具備良好舒適的通行體驗(yàn)，且產(chǎn)生的噪音相對(duì)較低，被廣泛應(yīng)用到高速公路建設(shè)工程中[1]。因此，瀝青路面結(jié)構(gòu)要求比普通型道路路面要求更加嚴(yán)格，出于對(duì)道路使用安全性、持久性以及經(jīng)濟(jì)性等因素的綜合考慮，對(duì)瀝青材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，高質(zhì)量的試驗(yàn)檢測(cè)工作能夠有效減少瀝青道路施工中可能發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題，以此節(jié)約整體管理運(yùn)營(yíng)成本，加強(qiáng)道路使用效果，提高高速公路社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3 瀝青混合料的質(zhì)量試驗(yàn)檢測(cè)目的

3.1 耐久性能

瀝青路面在實(shí)際使用中需要在氣候條件不斷變化以及車(chē)輛持續(xù)運(yùn)行的情況下保證車(chē)輛運(yùn)行的安全與穩(wěn)定，因此，瀝青路面首先需要具備極高的耐久性能。高速公路項(xiàng)目建設(shè)完工后，會(huì)被車(chē)輛開(kāi)展高頻率使用，且天氣情況不斷變化，高溫、暴雨和大雪等都會(huì)對(duì)高速公路造成一定負(fù)面影響。為減少相應(yīng)問(wèn)題發(fā)生，同時(shí)方便道路后期維修養(yǎng)護(hù)工作，施工時(shí)首先需要重視瀝青材料的合理選擇，以加強(qiáng)其耐久性，從而保證高速公路使用的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 強(qiáng)度與承重性能

高速公路路面施工中最為重要的使用材料就是瀝青混合料，因此必須保證瀝青材料承重性與整體強(qiáng)度符合工程規(guī)范要求，以保證其具備良好的使用效果，同時(shí)在一定程度上延長(zhǎng)自身使用周期。如果瀝青材料承重性能不夠或者整體強(qiáng)度較低，在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)路面開(kāi)裂現(xiàn)象，嚴(yán)重情況下甚至出現(xiàn)某段路面崩塌現(xiàn)象，不僅直接影響到高速公路使用周期，而且對(duì)通行車(chē)輛與駕駛?cè)藛T構(gòu)成嚴(yán)重的安全事故。施工單位需要高度重視瀝青材料性能和質(zhì)量等，對(duì)其進(jìn)行必要的試驗(yàn)檢測(cè)，以此保證高速公路施工建設(shè)能夠順利穩(wěn)定進(jìn)行。

4 瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)具體步驟

4.1 水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測(cè)

為檢測(cè)瀝青材料的穩(wěn)定性能，可以開(kāi)展水穩(wěn)定性試驗(yàn)，以浸水車(chē)轍試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度與車(chē)轍深度數(shù)據(jù)作為最終評(píng)價(jià)依據(jù)。試驗(yàn)對(duì)象通常選用SBS瀝青材料中的AC-13和AC-20、馬蹄脂瀝青中的SMA-16以及普通瀝青中的AC-13和AC-20進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)分析，從而幫助檢測(cè)員了解不同結(jié)構(gòu)的瀝青特點(diǎn)，以此判斷其水穩(wěn)定性能是否符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)。

在瀝青材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度與車(chē)轍深度試驗(yàn)中，首先需要嚴(yán)格把控試驗(yàn)檢測(cè)環(huán)境溫度，通常情況下，試驗(yàn)環(huán)境溫度應(yīng)在60℃以下，同時(shí)試驗(yàn)時(shí)間控制在10 h以?xún)?nèi)。例如，試驗(yàn)人員可以將試驗(yàn)樣品放在60℃水箱中，使水箱溫度保持穩(wěn)定，10 h后取出樣品進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，同時(shí)記錄各項(xiàng)指標(biāo)，具體試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 瀝青混合料試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

瀝青類(lèi)型級(jí)配控制類(lèi)型車(chē)轍深度動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度（次·mm-1） SBS瀝青材料AC-132.265220 殼牌90#AC-134.68982 SBS瀝青材料AC-202.335635 殼牌90#AC-205.041077 馬蹄脂瀝青SMA-161.936417

4.2 最佳瀝青用量試驗(yàn)確定

高速公路項(xiàng)目施工中，瀝青材料的最佳使用量需要通過(guò)縝密的數(shù)據(jù)計(jì)算最終確定用量數(shù)值。由于瀝青材料存在一定的性質(zhì)差異，使用理論公式進(jìn)行計(jì)算得出的數(shù)據(jù)結(jié)果常與真實(shí)數(shù)據(jù)存在一定差距，因此需要進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，所以，理論方法計(jì)算出的結(jié)果通常作為參考數(shù)據(jù)，不能算作最終施工依據(jù)。確定瀝青材料最佳使用量的試驗(yàn)方法主要有兩種，即馬歇爾試驗(yàn)法與維姆試驗(yàn)法。目前，我國(guó)高速公路項(xiàng)目中瀝青最佳使用量的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法是以馬歇爾試驗(yàn)法為基礎(chǔ)，同時(shí)根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，結(jié)合多年科學(xué)研究制定出的檢測(cè)方法，使用該方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，需要進(jìn)行以下幾項(xiàng)步驟。

第一，調(diào)制試驗(yàn)樣品。試驗(yàn)人員需要根據(jù)配合比例對(duì)瀝青中各項(xiàng)材料進(jìn)行計(jì)算確定，根據(jù)有關(guān)材料或過(guò)往經(jīng)驗(yàn)中使用的瀝青使用量作為依據(jù)，對(duì)瀝青使用量進(jìn)行大概估算。試驗(yàn)人員也可以直接明確合適的油石比例。

第二，將估算的瀝青使用量作為試驗(yàn)中值數(shù)據(jù)，以適當(dāng)?shù)拈g隔進(jìn)行數(shù)值變化，準(zhǔn)備最少5組試驗(yàn)樣品，保證試驗(yàn)環(huán)境溫度和時(shí)間處于合理范圍內(nèi)，使用馬歇爾專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)器材對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，檢測(cè)其流值以及穩(wěn)定度，同時(shí)以檢測(cè)結(jié)果為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)對(duì)礦料飽和率、空隙率以及間隙率等指標(biāo)進(jìn)行精確計(jì)算。

第三，將檢測(cè)出的瀝青使用量與各項(xiàng)物理指標(biāo)間的關(guān)系繪制成平面關(guān)系圖，將瀝青使用量數(shù)值轉(zhuǎn)換成平面關(guān)系圖中的橫向坐標(biāo)，將飽和率、空隙率以及密度等指標(biāo)數(shù)值轉(zhuǎn)換成平面關(guān)系圖中縱向坐標(biāo)[2]。將穩(wěn)定度峰值狀態(tài)下的瀝青使用量數(shù)值記作x；將密度達(dá)到峰值狀態(tài)時(shí)的瀝青使用量記作y；將空隙率達(dá)到平均值時(shí)的瀝青使用量記作z，隨后計(jì)算上述三者數(shù)據(jù)的平均數(shù)值，將平均數(shù)值當(dāng)做瀝青最佳使用量，記作A。記錄全部指標(biāo)達(dá)到工程技術(shù)規(guī)定時(shí)對(duì)應(yīng)的瀝青使用量數(shù)值，同時(shí)為方便數(shù)據(jù)計(jì)算分析，對(duì)其求取平中間數(shù)值，記作B。

第四，將A和B作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行瀝青最佳使用量計(jì)算，同時(shí)檢查A對(duì)應(yīng)的平面關(guān)系圖，確定其是否滿(mǎn)足規(guī)定要求。同時(shí)檢驗(yàn)VMA，確定其是否滿(mǎn)足規(guī)定要求，若滿(mǎn)足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，則表明以A和B為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算出的瀝青最佳使用量具有可行性與合理性；若其不滿(mǎn)足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，需要試驗(yàn)人員對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行分析探討，適當(dāng)調(diào)整級(jí)配粒徑，隨后再次試驗(yàn)，直至所有指標(biāo)全部符合標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)，以此為瀝青最佳使用量。

第五，將氣候環(huán)境作為依據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合瀝青實(shí)際情況，對(duì)瀝青最佳使用量數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)合理的調(diào)整。除此之外，如果以A和B作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算瀝青最佳使用量時(shí)，還需要結(jié)合現(xiàn)階段瀝青施工經(jīng)驗(yàn)、道路工程工藝級(jí)別以及工程實(shí)際施工條。

4.3 加熱溫度與攪拌時(shí)間試驗(yàn)檢測(cè)

對(duì)冷料倉(cāng)進(jìn)行多次試驗(yàn)調(diào)整，確保其實(shí)際供料比例符合正常平衡標(biāo)準(zhǔn)后方可記性混合材料攪拌工作。將攪拌完成后的混合料溫度與外觀等作為依據(jù)信息，最終確定出瀝青最佳攪拌時(shí)間、加熱溫度等。

明確加熱溫度。根據(jù)不同種類(lèi)與標(biāo)號(hào)的瀝青為基礎(chǔ)信息，結(jié)合有關(guān)工程規(guī)定確定的瀝青加熱溫度，取中間數(shù)值，將其作為原始瀝青加熱數(shù)值。同時(shí)需要注意，集料實(shí)際加熱溫度需要高出瀝青溫度20℃左右。然后明確攪拌時(shí)間，有關(guān)人員可以依據(jù)過(guò)去成熟的施工案例經(jīng)驗(yàn)確定混合物料的實(shí)際攪拌時(shí)間[3]。在正常情況下，每份瀝青混合物料的合理攪拌時(shí)間在50 s左右，試驗(yàn)攪拌過(guò)程中可選取50 s為試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在實(shí)際瀝青攪拌過(guò)程中工作人員需要依據(jù)具體要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。混合物料攪拌，依據(jù)確定的瀝青加熱時(shí)間與減半時(shí)間對(duì)物料進(jìn)行攪拌。

明確瀝青與集料實(shí)際加熱溫度。在攪拌裝置出料位置處進(jìn)行物料測(cè)溫，如果檢測(cè)溫度值在工程規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)瀝青混合料顏色均勻統(tǒng)一，則證明之前階段設(shè)置的加熱溫度真實(shí)可行。如果檢測(cè)溫度并不符合工程規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，或者瀝青混合料整體顏色不均勻，則表明預(yù)設(shè)加熱溫度需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整修改。試驗(yàn)人員針對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)以及試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行分析，對(duì)加熱溫度進(jìn)行修改后再次進(jìn)行試驗(yàn)，直至加熱溫度滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

明確攪拌時(shí)間。瀝青混合料的最佳攪拌時(shí)間是指攪拌工作完成后混合物料顏色均勻統(tǒng)一，所有集料在攪拌過(guò)程中被瀝青有效包裹覆蓋對(duì)應(yīng)的最短攪拌時(shí)間，常以s為基本計(jì)算單位[4]。每份瀝青混合料攪拌完畢后都需要對(duì)其進(jìn)行基本屬性的檢測(cè)工作，當(dāng)攪拌人員發(fā)現(xiàn)瀝青混合料存在花白料或者物料離析等情況，則需要重新開(kāi)展攪拌工作，同時(shí)對(duì)攪拌時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)延長(zhǎng)。多次重復(fù)此項(xiàng)工作，直至攪拌完畢后的混合物料符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4 各項(xiàng)物理指標(biāo)試驗(yàn)檢測(cè)

選用擊實(shí)方法配置成功的試驗(yàn)樣品呈圓柱體，將其在合適環(huán)境中放置12 h，選用水中重量法檢測(cè)其密度數(shù)值，同時(shí)結(jié)合瀝青內(nèi)部組成成分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算各項(xiàng)物理指標(biāo)，如瀝青體積百分率、礦料間隙率以及瀝青飽和率等。

試驗(yàn)開(kāi)始前需要做好前期準(zhǔn)備工作，確保試驗(yàn)器具充足有效，其中主要包括：電子秤或者進(jìn)水天平，如果天平最大稱(chēng)量數(shù)值在3 kg以?xún)?nèi)，則需要保證其分度值不大于0.1 g；如果天平最大稱(chēng)量數(shù)值在3 kg以上，則需要保證其分度值不大于0.5 g；如果天平最大稱(chēng)量數(shù)值在10 kg以上，則需要保證其分度值不大于自身5%。同時(shí)準(zhǔn)備完好無(wú)損的網(wǎng)籃和水中測(cè)重使用栓構(gòu)。溢流水箱，水箱內(nèi)的水源盡量使用潔凈水，選用水位溢流設(shè)備，保證試驗(yàn)樣品和網(wǎng)籃裝置在水中時(shí)，整體水位保持平穩(wěn)恒定。準(zhǔn)備能夠吊懸試驗(yàn)樣品的裝置，即能夠使試驗(yàn)樣品與網(wǎng)籃有效吊懸在天平上的裝置，如果選用吊線，則需要確保吊線材質(zhì)不吸收水分，如尼龍繩、防水塑料繩等，同時(shí)需要具備足夠長(zhǎng)度，防止出現(xiàn)吊懸位置不符合規(guī)定現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而干擾試驗(yàn)正常進(jìn)行[5]。如果使用輪碾成型裝置制備試驗(yàn)樣品，則可以選用鐵絲等材質(zhì)進(jìn)行懸吊。最后，準(zhǔn)備多功率電風(fēng)扇、烘烤箱以及計(jì)時(shí)秒表等。具體試驗(yàn)方法如下。

首先選擇符合試驗(yàn)需求的電子秤或浸水天平，確保電子秤最大秤重在試驗(yàn)樣品重量三倍以上，同時(shí)不能超過(guò)試驗(yàn)樣品重量五倍，以保證試驗(yàn)稱(chēng)重結(jié)果的準(zhǔn)確性與真實(shí)性，不會(huì)對(duì)最終試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算形成干擾影響。試驗(yàn)樣品在配置完畢后需要對(duì)表面多余的附著物進(jìn)行清除處理，確保整潔干凈，隨后記錄其在自然空氣中的重量數(shù)值。

其次，將網(wǎng)籃裝置安裝完畢后，將其放置在溢流水箱中，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水位高度，同時(shí)電子秤，使其保持在平衡狀態(tài)。將實(shí)驗(yàn)樣品放置在網(wǎng)籃內(nèi)部，注意操作的規(guī)范性，放置過(guò)程中防止水位發(fā)生變化晃動(dòng)等，試驗(yàn)樣品浸水后需要靜置2 min，隨后對(duì)水中試驗(yàn)樣品進(jìn)行稱(chēng)重。如果電子秤的實(shí)際數(shù)值發(fā)生連續(xù)性波動(dòng)變化，在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法趨于穩(wěn)定狀態(tài)，則說(shuō)明試驗(yàn)樣品吸水情況較為嚴(yán)重，不能使用水中稱(chēng)重方法進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，可以選用其他方法檢測(cè)，如蠟封法等。

最后，在試驗(yàn)完成后，需要對(duì)試驗(yàn)中記錄的各項(xiàng)物理數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，其中包括瀝青飽和率、瀝青體積百分率、空隙率、礦料間隙率、理論密度以及表觀密度等。如果高速公路選用瀝青材料為Ⅰ型號(hào)，其試驗(yàn)檢測(cè)可以選用水中稱(chēng)重法進(jìn)行測(cè)定。如果混合物料表面相對(duì)粗糙，但是整體密實(shí)性較強(qiáng)，集料具備較強(qiáng)的吸水性，則可以選用表干法測(cè)定[6]。如果混合料具有較強(qiáng)的吸水性（吸水率達(dá)到2%以上），或者使用碎石材料制作形成的混合料，則無(wú)法使用以上兩種檢測(cè)方法，可以選用蠟封法開(kāi)展測(cè)定工作。

5 結(jié)束語(yǔ)

高速公路是我國(guó)道路交通系統(tǒng)中重要組成部分，具備大流量、速度快等優(yōu)點(diǎn)。在高速公路施工建設(shè)過(guò)程中，如果使用瀝青鋪設(shè)道路路面，則必須注重瀝青材料的試驗(yàn)檢測(cè)工作，通過(guò)對(duì)瀝青水穩(wěn)定性、溫度適應(yīng)性、耐久性能、瀝青整體硬度以及承載能力等指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，來(lái)有效加強(qiáng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的精確性和實(shí)用性，從而幫助施工單位減少施工壓力，加強(qiáng)高速公路道路質(zhì)量，從而推動(dòng)我國(guó)道路交通系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展。

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Test and Detection Technology of Asphalt Mixture in Expressway Engineering

Asphalt mixture is one of the important basic building materials in the process of expressway construction. Its quality and performance directly affect the safety, stability and comfort of expressway vehicles. Therefore, in order to ensure the pavement quality of expressway, strict and scientific comprehensive test and detection must be carried out for the asphalt mixture before the construction of the project, so as to ensure that the water stability, compression resistance and low-temperature cracking resistance of the asphalt mixture meet the engineering specifications and standards. Therefore, this paper analyzes the composition of asphalt mixture, introduces the purpose and important role of asphalt mixture test and detection work, and then explores the asphalt mixture test and detection technology, so as to provide reference data for relevant engineering personnel.

asphalt mixture; expressway; detection technology

U414

A

1008-1151(2022)09-0035-03

2022-06-12

覃立鋒（1978－），男，廣西貴港人，廣西路建工程集團(tuán)有限公司工程師，從事交通工程建設(shè)與技術(shù)管理。