高速公路工程中瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)分析

王曉軍

（湖南聯(lián)智科技股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

0 引言

為了順應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展潮流，我國也加大了高速公路工程建設(shè)的力度。現(xiàn)有的高速公路里程不斷增加，施工技術(shù)水平不斷提高，對(duì)于材料的要求也不斷提高。瀝青混合料是施工中最常用的一種材料，在施工時(shí)需要進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，把握材料的性能、參數(shù)、成分、質(zhì)量等，確保滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和質(zhì)量等級(jí)要求，進(jìn)而保證高速公路路面質(zhì)量。在瀝青混合料施工中進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，需要有詳細(xì)的方案和流程，做好質(zhì)量控制，把握重難點(diǎn)環(huán)節(jié)，確保最終結(jié)果可靠，有效推動(dòng)試驗(yàn)檢測(cè)工作順利進(jìn)行。

1 高速公路工程中瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)要求

1.1 耐久性要求

耐久性是指瀝青路面在使用過程中，在氣候環(huán)境和交通荷載的影響下仍然保持原來的作用和功能。瀝青路面在交通荷載和冷、熱、干、濕等多種因素影響下，因?yàn)槠谑軗p和塑性變形等出現(xiàn)裂痕，無法正常使用，影響車輛通行。為了保證瀝青混合料的耐久性，需要控制其生產(chǎn)工藝和流程，在現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)設(shè)計(jì)配合比，加強(qiáng)原料控制，滿足施工要求，保證高速公路工程的穩(wěn)定性[1]。

1.2 強(qiáng)度和荷載要求

在高速公路施工中，需要用到大量的瀝青混合料，是施工的主要材料。在高速公路工程建設(shè)過程中，保證瀝青混合料的強(qiáng)度和性能符合設(shè)計(jì)規(guī)范和合同要求，才可以保證工程質(zhì)量，避免出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，提高高速公路路面的使用壽命。如果瀝青混合料的強(qiáng)度不符合要求，或者配合比設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)，在長(zhǎng)期使用下會(huì)出現(xiàn)裂痕和車轍、凹坑等，影響高速公路的使用壽命，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。對(duì)此，需要通過試驗(yàn)檢測(cè)確保瀝青混合料符合要求，并在高速公路運(yùn)行的過程中加強(qiáng)常態(tài)化監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，進(jìn)行檢修和處理，保證高速公路工程的整體質(zhì)量。

2 高速公路工程瀝青混合料技術(shù)性能

2.1 瀝青混合料的主要技術(shù)性能

瀝青混合料的主要技術(shù)性能是高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。高溫穩(wěn)定性是指在夏季高溫條件下，高速公路在車輛荷載、車輪碾壓、氣候環(huán)境等影響下不會(huì)出現(xiàn)車轍、波浪、凹陷等病害。針對(duì)高速公路、一級(jí)公路、主干路，目前國際上流行的是用馬歇爾試驗(yàn)檢測(cè)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。水穩(wěn)定性可以通過浸水馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，首先需要制作馬歇爾試件，后將試件放置在水槽中，確保水槽處于恒溫狀態(tài)，對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)。也可以通過真空馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，需要將瀝青混合料試件放在真空干燥器中，后關(guān)閉進(jìn)水管，啟動(dòng)真空泵，確保真空干燥器內(nèi)的真空度滿足要求。在停留一段時(shí)間后，啟動(dòng)進(jìn)水管，通過負(fù)壓作用促使冷水掩蓋試件，后負(fù)壓狀態(tài)消失，人們需要將試件轉(zhuǎn)移到恒溫水槽中，在48h 后進(jìn)行保溫處理，后進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。

2.2 瀝青混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)

2.2.1 物理指標(biāo)

通過抗擊試驗(yàn)對(duì)生產(chǎn)制造的瀝青混合料圓柱體進(jìn)行測(cè)試。在12h 后，采用水中重法觀察其表面的密實(shí)度，根據(jù)材料成分?jǐn)?shù)據(jù)信息，計(jì)算孔隙率和瀝青體積率、礦料間隙率、瀝青飽和度等。

2.2.2 高溫穩(wěn)定性指標(biāo)

通過早期馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行穩(wěn)定性、流動(dòng)值、標(biāo)準(zhǔn)性測(cè)試。在此過程中，需要科學(xué)選擇穩(wěn)定儀進(jìn)行測(cè)試，主要檢測(cè)材料的荷載破壞力和變形量。通過這兩個(gè)指標(biāo)，評(píng)估瀝青混合料在高溫條件下的抗變形能力。

2.2.3 水穩(wěn)定性指標(biāo)

通過該指標(biāo)評(píng)估瀝青混合料的穩(wěn)定性和軟化性能。在浸水2d 后，將馬歇爾試驗(yàn)強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比。

2.2.4 熱穩(wěn)定性指標(biāo)

通過該指標(biāo)可以檢測(cè)瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定性。一般在夏季高溫條件下，在車輛荷載的作用下，檢查是否會(huì)出現(xiàn)車轍和波浪等質(zhì)量病害。

2.2.5 低溫性能指標(biāo)

劈裂凍融強(qiáng)度：通過該指標(biāo)測(cè)定劈裂凍融強(qiáng)度。在規(guī)定條件下，凍融試件與標(biāo)準(zhǔn)試件的劈裂強(qiáng)度比[2]。

3 瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)

3.1 材料試驗(yàn)檢測(cè)

在高速公路施工中，使用的瀝青混合料主要包括粗集料、細(xì)集料、礦物質(zhì)填料和瀝青。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)前，試驗(yàn)人員需要在采購原材料前做好市場(chǎng)調(diào)查和分析，對(duì)不同供應(yīng)商全面調(diào)查，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和要求選擇材料，確保材料質(zhì)量?jī)?yōu)良。粗集料具體包括碎石、礫石、鋼渣和礦渣等，高速公路一般不會(huì)用到礫石和礦渣。需確保選擇的粗集料干凈、干燥、粗糙。試驗(yàn)人員在取樣時(shí)，需要在不同路段處隨機(jī)抽取，確保樣品的代表性。對(duì)樣品進(jìn)行篩選，計(jì)算壓碎值、針片狀、顆粒含量、表面相對(duì)密度、吸水率、堅(jiān)固性、磨損消耗等指標(biāo)。在滿足要求后，選擇質(zhì)量高的集料。細(xì)集料包括天然砂石和機(jī)制砂石、石屑等，需要選擇干燥、干凈、無雜質(zhì)的集料。試驗(yàn)人員在采購材料時(shí)，需要做好市場(chǎng)調(diào)查，對(duì)機(jī)制砂的粗糙度、潔凈度、棱角進(jìn)行檢查，擇優(yōu)選擇[3]。一般天然砂和瀝青的黏附性差，用量太多會(huì)影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。石屑和天然砂融合可以提高高溫穩(wěn)定性，需要科學(xué)試驗(yàn)檢測(cè)粗細(xì)集料，保證瀝青混合料達(dá)標(biāo)。在選擇后，試驗(yàn)人員需要選取一定比例的材料樣品，在試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)比不同的指標(biāo)，確保粗細(xì)集料含量和砂含量都滿足施工現(xiàn)場(chǎng)要求和設(shè)計(jì)要求。礦物質(zhì)也發(fā)揮著重要的作用。礦物質(zhì)是指礦粉，質(zhì)量要求高，一般在瀝青混合料中，需要選擇石灰?guī)r或者巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等礦物質(zhì)，磨細(xì)后形成礦粉，確保礦粉干燥、潔凈。需要對(duì)其進(jìn)行篩選，檢測(cè)表面密度和含水量、親水系數(shù)等，最終達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范。

另外，還需要在施工中做好瀝青標(biāo)號(hào)設(shè)置，根據(jù)公路等級(jí)、氣候環(huán)境、地質(zhì)地形條件、交通條件、路面類型、在工程結(jié)構(gòu)中的層級(jí)、受力特點(diǎn)、施工方法、早期施工經(jīng)驗(yàn)，并在技術(shù)論證后設(shè)置瀝青混合料標(biāo)號(hào)。一般在設(shè)計(jì)文件中就已經(jīng)確定了瀝青標(biāo)號(hào)，直接套用即可。采購人員在采購時(shí)需要選擇大品牌、信譽(yù)度高的供應(yīng)商，保證瀝青混合料的品質(zhì)。在采購后，需要進(jìn)行取樣，對(duì)瀝青混合料的延展度、塑性、軟化點(diǎn)、含蠟量進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行老化試驗(yàn)檢測(cè)，確保各項(xiàng)指標(biāo)都滿足要求。一般需要在瀝青烘箱試驗(yàn)后，對(duì)老化程度進(jìn)行檢測(cè)，最終選擇最佳的瀝青混合料[4]。

3.2 試驗(yàn)檢測(cè)

3.2.1 科學(xué)取樣

取樣具體分為以下三個(gè)流程：

第一，取樣前，原材料取樣結(jié)果的好壞直接關(guān)系著原材料的質(zhì)量，根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)程序和規(guī)范進(jìn)行，可以在相同批次的材料中取樣。

第二，在取樣時(shí)，先剔除沒有代表性的部分，后在料堆頂和中、低均勻取樣。在取樣時(shí)，需要進(jìn)行縮分處理，根據(jù)規(guī)范要求，采用四分法和分料器進(jìn)行縮分處理，在具體操作時(shí)，根據(jù)規(guī)定流程，加強(qiáng)監(jiān)督和管理，避免影響取樣活動(dòng)進(jìn)行，確保最終結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

第三，在取樣后需要進(jìn)行皮帶運(yùn)輸，則在出料口處取樣，后將不同的樣品進(jìn)行組合，形成一個(gè)試驗(yàn)組。如果取樣需要在車上進(jìn)行，則選擇在不同深度的部位取樣。根據(jù)具體規(guī)范，控制取樣數(shù)量，確保樣品具有代表性。

3.2.2 加熱處理

在取樣后，對(duì)樣品進(jìn)行加熱處理。在加熱處理的過程中，瀝青混合料會(huì)老化，在操作時(shí)不能使用明火，需要在冷卻后使用?？刂萍訜岬拇螖?shù)，避免影響瀝青混合料的性能。

3.2.3 試驗(yàn)檢測(cè)條件控制

對(duì)于瀝青混合料的礦料級(jí)配可以采用水洗法和干篩法進(jìn)行。單一采用一種方法會(huì)導(dǎo)致粒徑和礦料之間黏附在一起，無法分離，影響級(jí)配進(jìn)行，影響礦料加入的數(shù)量和質(zhì)量。根據(jù)不同級(jí)配、不同成分，科學(xué)選擇不同的方法，做好試驗(yàn)工作，在試驗(yàn)檢測(cè)后對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。

3.2.4 試驗(yàn)檢測(cè)

在當(dāng)前的高速公路工程中，瀝青混合料試驗(yàn)檢測(cè)可以分為兩個(gè)方面：通過馬歇爾穩(wěn)定性和劈裂試驗(yàn)可以準(zhǔn)確評(píng)估出瀝青混合料的薄弱點(diǎn)，檢測(cè)瀝青混合料在常溫條件下的加載塑性和破裂破壞時(shí)位于彈性狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計(jì)瀝青混合料的配合比，并對(duì)瀝青混合料的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，具體如圖1 所示。通過車轍試驗(yàn)可以對(duì)瀝青混合料的成型情況進(jìn)行把握，制作符合標(biāo)準(zhǔn)要求的瀝青混合料試件。在常溫條件下，隨著變形程度的加深會(huì)產(chǎn)生動(dòng)穩(wěn)定度，以此來評(píng)價(jià)瀝青混合料的穩(wěn)定性，進(jìn)一步試驗(yàn)檢測(cè)瀝青混合料的高溫抗車轍能力，為后期配合比設(shè)計(jì)提供依據(jù)[5]。

圖1 瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)

3.2.5 恒溫水浴

在試驗(yàn)后，需要進(jìn)行恒溫水浴。在規(guī)定時(shí)間和固定范圍內(nèi)，完成試驗(yàn)檢測(cè)。如果時(shí)間超出，會(huì)影響試驗(yàn)檢測(cè)的溫度，影響試件的流值和穩(wěn)定度，也會(huì)進(jìn)一步影響檢測(cè)結(jié)果，影響結(jié)果的代表性。

4 高速公路工程中瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)質(zhì)量控制

4.1 加強(qiáng)原材料控制

4.1.1 選擇集料

中面層和下面層的集料需要選擇石灰?guī)r，上面層選擇玄武巖。因?yàn)榧献陨淼男阅軙?huì)影響瀝青混合料整體的性能，不應(yīng)選擇卵石。且集料和瀝青之間的黏附性和破碎度都是不同的，因此需要通過試驗(yàn)檢測(cè)了解集料和瀝青之間的黏附性，做好防范和控制工作，避免其在雨水和荷載的影響下出現(xiàn)變形，提高其抗車轍性能。

4.1.2 控制針片狀顆粒含量

瀝青混合料在施工時(shí)需要進(jìn)行碾壓。如果瀝青混合料中含有大量的針片狀顆粒，在后期碾壓和荷載影響下會(huì)出現(xiàn)裂痕，導(dǎo)致斷面產(chǎn)生，且斷面中的材料無法被瀝青膜全部包裹，影響瀝青混合料本身的抗水沖刷能力，降低路面質(zhì)量。

4.1.3 提高粉料的塑性指數(shù)

于集料而言，如果粉料含量大，會(huì)影響瀝青混合料的質(zhì)量和性能。如果粉料含量多，集料含量大于表面積，根據(jù)早期已經(jīng)確定的配合比設(shè)計(jì)施工，導(dǎo)致瀝青中的集料含量不符合要求，影響瀝青混合料的質(zhì)量。如果細(xì)集料通過率高、粉料塑性指數(shù)高，則表明黏土含量多。黏土遇到水后，強(qiáng)度會(huì)降低，導(dǎo)致路面質(zhì)量下降。一般在高速公路工程路面施工中，也會(huì)鋪設(shè)玄武巖材料，玄武巖材料對(duì)磨光度要求高，其和路面的抗滑性能緊密相關(guān)，對(duì)道路行車安全有一定的影響。為了掌握以上具體情況，需要進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)勘查，通過試驗(yàn)檢測(cè)了解集料的黏附性，對(duì)瀝青混合料制作廠的生產(chǎn)工藝進(jìn)行把握，對(duì)一些含泥量大的集料采用水清洗。

4.1.4 科學(xué)控制填料的比表面積

在高速公路工程瀝青混合料施工中，要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)通過率進(jìn)行控制，對(duì)礦料的性能進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)后，對(duì)各顆粒含量和顆粒組成等各項(xiàng)性能進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，有效滿足要求[6]。

4.2 明確試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

4.2.1 瀝青混合料瀝青含量和礦料級(jí)配試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

當(dāng)前瀝青含量可以采用高溫燃燒爐法和離心分離法進(jìn)行檢測(cè)。第一種方法操作簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，可以大范圍使用。首先，需要對(duì)瀝青混合料進(jìn)行燃燒，然后，篩分試驗(yàn)，控制生產(chǎn)工藝，保證質(zhì)量。在此過程中，需要對(duì)相同規(guī)格的瀝青混合料進(jìn)行標(biāo)識(shí)，明確調(diào)整系數(shù)和篩分級(jí)配系數(shù)。根據(jù)調(diào)整系數(shù)，調(diào)整燃燒過程中和燃燒后的溫度，確保滿足設(shè)計(jì)要求，一般需要在燃燒室內(nèi)充分燃燒。另外，需要將燃燒后的試樣進(jìn)行冷卻處理，在常溫條件下進(jìn)行科學(xué)篩分，最終計(jì)算篩分后的數(shù)量和百分率。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制曲線圖，檢查其是否滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2.2 瀝青混合料密度試驗(yàn)檢測(cè)要點(diǎn)

在進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，首先需要對(duì)原材料密度進(jìn)行檢測(cè)，制作馬歇爾試件，然后對(duì)試件進(jìn)行密度試驗(yàn)，可以采用干燥法測(cè)試。

5 結(jié)語

良好的材料需要科學(xué)的檢測(cè)方法予以鑒別，保證材料的適用性才能保證建筑工程的質(zhì)量。因此，應(yīng)重視瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)，從各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手，相關(guān)方面積極協(xié)調(diào)，把好質(zhì)量關(guān)，才能建設(shè)高質(zhì)量的高速公路工程。