高速公路工程瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

李艷輝

（云南第二公路橋梁工程有限公司，云南 昆明 650051）

0 引言

瀝青混合料屬于復(fù)合式混合材料，主要由礦粉、聚合物、粗細(xì)骨料及瀝青等成分組成。高速公路施工中常見(jiàn)的瀝青混合料結(jié)構(gòu)形式主要有骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架-空隙結(jié)構(gòu)、懸浮-密實(shí)結(jié)構(gòu)等[1]。目前，高速公路施工中應(yīng)用的瀝青混合料主要為熱拌瀝青混合料，是先人工組配礦料及瀝青，之后在專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中對(duì)所配材料進(jìn)行加熱拌和，形成瀝青混合料，再通過(guò)保溫運(yùn)輸工具將瀝青混合料輸送至施工現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合施工方案有序攤鋪熱拌瀝青混合料，并開(kāi)展壓實(shí)作業(yè)。熱拌瀝青混合料可分為多種類(lèi)型：

（1）普通瀝青混合料，也被稱作AC 型瀝青混合料，為懸浮-密實(shí)結(jié)構(gòu)，雖然材料內(nèi)摩擦角較小，但具有較大的黏聚力，在高溫狀態(tài)下穩(wěn)定性一般。

（2）改性瀝青混合料，此類(lèi)材料主要是將磨細(xì)的橡膠粉、高分子聚合物以及橡膠等外加劑作為改性劑摻入瀝青混合料中，由此使瀝青混合料的性能得到改善。相比于AC 型瀝青混合料，改性瀝青混合料的耐高溫性能更佳，同時(shí)低溫抗開(kāi)裂性能及高溫抗車(chē)轍性能也更好。

（3）瀝青馬蹄脂碎石混合料，也被稱作SMA 混合料，主要由纖維穩(wěn)定劑、礦粉及瀝青組成，并主要在間斷骨架內(nèi)用作填充料。SMA 混合料為骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)，具有較大的內(nèi)摩擦角，并且高溫穩(wěn)定性能優(yōu)良。該材料的應(yīng)用有助于提升路面耐久性以及抗變形能力。

（4）改性瀝青馬蹄脂碎石混合料，這類(lèi)混合料主要應(yīng)用了改性瀝青，用此類(lèi)混合料施工的道路路面具有較好的低溫抗變形能力、水穩(wěn)性以及高溫抗車(chē)轍性能等[2]。因?yàn)榇瞬牧暇哂休^大的構(gòu)造深度，所以應(yīng)用該材料施工的路面具有更好的耐久性能以及耐老化性能等。

熱拌瀝青混合料相比于冷拌瀝青混合料，其成型時(shí)間更短、穩(wěn)定性更好，用于公路路面施工有助于提升路面抗滑性能及抗裂性能等。在瀝青混合料的應(yīng)用中，有多個(gè)因素會(huì)影響施工質(zhì)量，并且對(duì)于不同結(jié)構(gòu)形式的瀝青混合料，其影響因素也有所不同。為保證施工質(zhì)量，有必要進(jìn)行科學(xué)的試驗(yàn)檢測(cè)。

1 高速公路工程瀝青混合料檢測(cè)的重要性

高速公路是我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，高質(zhì)量的高速公路有助于帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。高速公路具有通行能力強(qiáng)、通行速度快等特點(diǎn)，所以對(duì)路面提出了較高要求。高速公路工程施工中廣泛應(yīng)用瀝青混凝土材料，瀝青混凝土路面具有輪胎磨損小、噪聲小以及行車(chē)舒適等優(yōu)點(diǎn)。與普通城市道路相比，對(duì)高速公路瀝青路面的要求更高。為保證高速公路路面結(jié)構(gòu)具有良好的耐久性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性，有必要對(duì)瀝青混合料展開(kāi)試驗(yàn)檢測(cè)，由此減少施工質(zhì)量問(wèn)題，并在確保施工質(zhì)量合格、道路性能優(yōu)良的基礎(chǔ)上，減少后期運(yùn)營(yíng)及維護(hù)成本，提升工程的經(jīng)濟(jì)效益。高速公路工程瀝青混合料檢測(cè)的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）有助于對(duì)高速公路施工中所應(yīng)用的瀝青混合料及成品質(zhì)量作出科學(xué)評(píng)判。借助先進(jìn)的試驗(yàn)檢測(cè)手段，可對(duì)材料的多項(xiàng)性能進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)合檢驗(yàn)結(jié)果評(píng)定材料及成品質(zhì)量是否合格。相關(guān)檢驗(yàn)結(jié)果可用以指導(dǎo)施工材料的合理應(yīng)用，并保證工程建設(shè)質(zhì)量。

（2）可為路面的耐久性和行車(chē)安全提供保障。瀝青混合料路面施工中，混合料的配合比設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控、原材料質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)都對(duì)各項(xiàng)原材料和拌和后的瀝青混合料成品提出了嚴(yán)格要求。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，可從材料進(jìn)場(chǎng)、拌和、攤鋪、出場(chǎng)等環(huán)節(jié)著手控制材料質(zhì)量，并在保證材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上確保路面施工質(zhì)量，從而提升道路行車(chē)的舒適性與平穩(wěn)度。

（3）有助于推廣及應(yīng)用新材料。在高速公路施工中對(duì)瀝青混合料進(jìn)行科學(xué)的試驗(yàn)檢測(cè)，可對(duì)所用材料的先進(jìn)性、有效性以及適用性進(jìn)行鑒別，從而積累經(jīng)驗(yàn)并為其他工程提供參考，在此基礎(chǔ)上促進(jìn)新材料的推廣和應(yīng)用，并不斷優(yōu)化施工技術(shù)，提升工程建設(shè)質(zhì)量。比如，將SBS聚合物改性瀝青應(yīng)用于高速公路施工中，通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)，證明應(yīng)用該材料建設(shè)的高速公路與普通瀝青路面相比，耐久性、使用壽命及高溫穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)更優(yōu)[3]。

（4）有助于充分利用當(dāng)?shù)夭牧?。比如?duì)于高速公路工程所在地出產(chǎn)的砂石等材料，可通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)明確材料質(zhì)量能否達(dá)到施工材料標(biāo)準(zhǔn)，以便就地取材，從而節(jié)約材料運(yùn)輸成本，進(jìn)而控制工程造價(jià)。

綜上所述，在高速公路工程中對(duì)瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)非常重要，在實(shí)際檢測(cè)工作中，應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)瀝青混合料的耐久性、強(qiáng)度及承載力等指標(biāo)，并把握試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)。

2 高速公路工程瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)實(shí)例

2.1 工程概況

某高速公路工程設(shè)計(jì)總長(zhǎng)100km，路基寬度為25m。工程施工中主要采用的材料為瀝青混合料。上面層選用細(xì)粒式改性瀝青混凝土，厚度為4mm；中面層選用中粒式改性瀝青混凝土，厚度為6mm；下面層選用粗粒式改性瀝青混凝土，厚度為7mm；封層為改性SBS瀝青單層表處，厚度為1mm。為保證該工程瀝青路面施工質(zhì)量滿足耐久性、載重及強(qiáng)度等方面的設(shè)計(jì)要求，需要在施工結(jié)束后進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，主要項(xiàng)目包括抗裂試驗(yàn)檢測(cè)、水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測(cè)、高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測(cè)、車(chē)轍試驗(yàn)檢測(cè)以及密度試驗(yàn)檢測(cè)等。

2.2 瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

2.2.1 抗裂性能試驗(yàn)檢測(cè)

高速公路工程施工中對(duì)瀝青混合料進(jìn)行的抗裂性能試驗(yàn)檢測(cè)，是在-10℃環(huán)境下檢測(cè)試件各項(xiàng)參數(shù)，同步展開(kāi)彎曲試驗(yàn)，由此得到受裂破損試件的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果，進(jìn)而作出評(píng)價(jià)。在對(duì)瀝青混合料開(kāi)展抗裂性能試驗(yàn)檢測(cè)期間，要求所有試驗(yàn)操作均符合有關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，還要考慮當(dāng)?shù)貐^(qū)域條件，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)合理調(diào)整檢測(cè)參數(shù)，以保證試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果符合實(shí)際情況，為施工及養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)的參考依據(jù)[4]。

2.2.2 水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測(cè)

高速公路工程施工中，對(duì)瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)要注意對(duì)混合料成品開(kāi)展水穩(wěn)定性試驗(yàn)，以明確材料中水的作用，相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果還可為瀝青混合料試樣力學(xué)性能分析提供參考。瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測(cè)主要有以下三種方法。

（1）浸水馬歇爾試驗(yàn)

試驗(yàn)期間，首先在水槽中放置混合料，注意水溫適中，之后進(jìn)行2h 的保溫處理，然后全方位檢測(cè)混合料的水穩(wěn)定性指標(biāo)，進(jìn)而準(zhǔn)確地計(jì)算并分析混合料試件的浸水溫度，從而判斷混合料的水穩(wěn)定性能是否滿足施工要求。

（2）真空飽和馬歇爾試驗(yàn)

開(kāi)展試驗(yàn)之前要做以下準(zhǔn)備工作：第一步，在真空干燥器中放置事先制備好的瀝青混合料試塊，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)水膠管，然后啟動(dòng)真空泵，并保證干燥器真空度在97.3kPa （即730mm 汞柱） 以上，此狀態(tài)持續(xù)15min；第二步，將進(jìn)水膠管打開(kāi)，此時(shí)受負(fù)壓作用，冷水流入干燥器中并完全浸沒(méi)試件，此狀態(tài)持續(xù)15min；第三步，調(diào)整至常壓，然后將試件取出，之后將試件放入穩(wěn)定度達(dá)標(biāo)的恒溫水槽中，進(jìn)行48h的保溫處理[5]。保溫結(jié)束后，開(kāi)展馬歇爾試驗(yàn)，并對(duì)真空飽水試件的殘留穩(wěn)定度進(jìn)行計(jì)算和分析。

（3）凍融劈裂試驗(yàn)

首先，把瀝青混合料試件分成兩組，其中一組完全浸泡在溫度為25℃的水中，浸泡2h 后取出試件，測(cè)定其劈裂強(qiáng)度；另一組先放置在25℃的環(huán)境中，在近似真空狀態(tài)下（氣壓保持在0.09 MPa），將試件浸泡于水中15min，結(jié)束后調(diào)整至常壓，然后在-18℃環(huán)境中放置16h，之后進(jìn)行水浴，溫度設(shè)定為60℃[6]，持續(xù)24h，再將試塊浸泡在溫度為25℃的水中，浸泡2h 后取出試件，測(cè)定試件的劈裂強(qiáng)度?；谒鶞y(cè)得的劈裂強(qiáng)度，評(píng)定混合料的水穩(wěn)定性。若測(cè)定結(jié)果不符合現(xiàn)行規(guī)范要求，可加入適量抗剝落劑，使混合料水穩(wěn)定性得到改善。

2.2.3 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)檢測(cè)

在開(kāi)展高溫穩(wěn)定性能試驗(yàn)之前，需要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。首先，為明確粗骨料級(jí)配，要進(jìn)行篩分試驗(yàn)，同步對(duì)粗細(xì)骨料的表觀密度、毛體積密度進(jìn)行檢測(cè)，相關(guān)檢測(cè)結(jié)果可為之后確定混合料的最大理論密度提供參考。此外，要明確瀝青混合料的最佳石油比。其次，待車(chē)轍試件成型之后，規(guī)范地進(jìn)行切割作業(yè)，之后檢測(cè)試件的孔隙率，并結(jié)合碾壓次數(shù)和孔隙率，確定混合料孔隙率為7%時(shí)的碾壓次數(shù)[7]。最后，在對(duì)成型車(chē)轍試件所需碾壓次數(shù)進(jìn)行計(jì)算之后，開(kāi)展車(chē)轍試驗(yàn)。通常，試驗(yàn)中應(yīng)保持溫度相同，結(jié)合相對(duì)變形以及蠕變率，科學(xué)評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗車(chē)轍性能。若蠕變率存在較大差異，但是相對(duì)變形差異較小，則說(shuō)明瀝青混合料試件的抗車(chē)轍性能較好；若蠕變率只有較小差異，但是相對(duì)變形有較大差異，則說(shuō)明瀝青混合料試件的抗車(chē)轍性能不佳。

2.2.4 車(chē)轍試驗(yàn)檢測(cè)

在夏季太陽(yáng)暴曬環(huán)境中瀝青路面溫度將高于60℃，所以施工中要及時(shí)開(kāi)展車(chē)轍試驗(yàn)。在試驗(yàn)之前，先制作尺寸為0.3m×0.3m×0.5m 的試件，之后在溫度恒定條件下開(kāi)展試驗(yàn)。通常情況下將溫度控制在60℃，若工程所在地為寒冷地區(qū)，可將溫度調(diào)整至45℃。若試驗(yàn)時(shí)正處于高溫季節(jié)，在高溫條件下路面溫度可達(dá)70℃，在此條件下使輪胎壓力維持在0.7MPa，在路面上行走，測(cè)量試件變形程度每增加1mm 所需的行走次數(shù)。

2.2.5 密度試驗(yàn)檢測(cè)

檢測(cè)瀝青混合料密度之前需要做好以下準(zhǔn)備工作：在瀝青路面試驗(yàn)段中選擇多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位，在各點(diǎn)位上鉆芯取樣，將所取芯樣放置在溫度不超過(guò)35℃的環(huán)境中，做好芯樣保護(hù)工作。準(zhǔn)備完畢，選擇一個(gè)質(zhì)量合格且經(jīng)過(guò)校驗(yàn)的浸水天平，以確保最后的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠；之后，去除芯樣表層浮塵，在干燥條件下測(cè)定芯樣質(zhì)量；在灌籃中掛上芯樣，放置于溢流水箱當(dāng)中，完全浸沒(méi)芯樣后調(diào)整水位。浸泡時(shí)間保持在3～5min，然后稱取水中質(zhì)量。上述工作結(jié)束后，將水箱中的芯樣取出，使用潔凈、干燥的抹布將芯樣表層水分全部擦除，再次稱量芯樣質(zhì)量。按照密度計(jì)算公式，代入上述所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算密度。通常情況下，至少需要進(jìn)行兩次平行測(cè)試，將兩次測(cè)試的平均值作為試驗(yàn)代表值，并且密度試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)精確至小數(shù)點(diǎn)后三位。

3 結(jié)語(yǔ)

高速公路工程施工中，瀝青混合料是一種常用的施工材料。為獲得最佳的應(yīng)用效果，保證公路整體質(zhì)量合格，需要在施工期間對(duì)瀝青混合料開(kāi)展科學(xué)的試驗(yàn)檢測(cè)。目前瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)已相對(duì)成熟，工作人員在試驗(yàn)檢測(cè)中應(yīng)重點(diǎn)把好質(zhì)量關(guān)，在質(zhì)量目標(biāo)導(dǎo)向下科學(xué)應(yīng)用計(jì)算機(jī)分析軟件以及其他先進(jìn)技術(shù)，使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，最大程度減少原材料的質(zhì)量問(wèn)題，盡量消除安全隱患，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果合理制定施工方案，保證高速公路工程瀝青路面施工質(zhì)量。