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        分析公路瀝青路面試驗(yàn)檢測技術(shù)

        2018-03-26 23:16:32朱冬冬
        關(guān)鍵詞:集料瀝青路面用量

        朱冬冬

        上海同豐工程咨詢有限公司 上海 200444

        正文:

        1 瀝青路面常見損害和成因分析

        瀝青路面損害包括自然損害和非自然損害,自然造成的損害主要是裂縫病害,非自然造成的主要是由于大重量貨車經(jīng)過使路面產(chǎn)生了坑槽和車轍,嚴(yán)重時還會出現(xiàn)局部的沉降。裂縫大多是以橫向、縱向和不規(guī)則的裂縫形式呈現(xiàn)。這些細(xì)小的危害如果沒有被有效處理將會導(dǎo)致路面遭到更加嚴(yán)重的損壞,降低路面強(qiáng)度和負(fù)載,使路面使用年限縮短。瀝青路面雖然比普通路面具有更穩(wěn)定的性能,但是隨著生活水平提高,機(jī)車數(shù)量增多,尤其是重載貨車數(shù)量的增加將導(dǎo)致路面承受壓力大大提升。長此以往必然會引起瀝青路面出現(xiàn)凹陷、車轍以及平整度下降等問題。另外,由于路基路面整體受到強(qiáng)大的壓力,整個路面結(jié)構(gòu)也可能會受到破壞,尤其是經(jīng)過雨水沖刷和下滲以后,路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性能等不斷降低,導(dǎo)致整個路面路況下滑,瀝青路面基礎(chǔ)承載能力下降。

        2 瀝青路面質(zhì)量試驗(yàn)檢測的重要性

        在機(jī)車數(shù)量增多的情況下,對于公路質(zhì)量要求也變得越來越嚴(yán)格。瀝青路面試驗(yàn)檢測工作的質(zhì)量將質(zhì)量影響工程的質(zhì)量。因此,為了給公路工程質(zhì)量整體評估提供可靠的依據(jù),必須采用合理的試驗(yàn)檢測手段和技術(shù)做好質(zhì)量檢測工作,提供科學(xué)的試驗(yàn)資料,才能做出真實(shí)的工程質(zhì)量評價。公路施工中通過準(zhǔn)確的試壓檢測所獲得的資料數(shù)據(jù)可以作為工程原料控制、混合料配比設(shè)計(jì)、建設(shè)強(qiáng)度和進(jìn)度、工程工序控制等依據(jù),最終保證工程質(zhì)量。

        3 瀝青路面施工試驗(yàn)檢測技術(shù)分析

        3.1 面層材料的控制檢測

        瀝青混合料中的集料是保證瀝青強(qiáng)度和混合料性能的基礎(chǔ),控制集料單級配規(guī)格是減少生產(chǎn)集料級配變異性的關(guān)鍵步驟。一方面應(yīng)做好集料進(jìn)場的檢測工作,另一方面由于破碎機(jī)篩孔的設(shè)置對集料級配的變異性有著重要的控制作用,所以還要定期檢查破碎機(jī)篩孔的尺寸大小,保證每檔料的均勻和穩(wěn)定性,將集料級配變異性降到最低。其次,集料的比重和吸水率會影響瀝青混合料的力學(xué)性能,當(dāng)比重大而吸水率小時瀝青混合料力學(xué)性能良好,即強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好。但是吸水率也并非越小越好,由于吸水率小導(dǎo)致石料表面光滑從而不利于瀝青粘附,所以應(yīng)該將吸水率控制在0.3%-0.7%之間。另外,瀝青路面對于集料的要求是干燥和潔凈,當(dāng)集料中含泥量較大時將導(dǎo)致瀝青模和集料的粘附性下降,從而導(dǎo)致瀝青混合料出現(xiàn)水損害問題,而且瀝青和礦粉的粘接度也會將降低,在高溫時瀝青混合料的抗變能力也會降低。所以在施工中要控制0.075mm以下顆粒含量的指標(biāo)。

        細(xì)集料指的是粒徑在2.36mm以下顆粒,瀝青混合料中的細(xì)集料主要使用的是機(jī)制砂,細(xì)集料的粗糙度越大瀝青混合料的穩(wěn)定性也越好,這是因?yàn)榧?xì)集料的粗糙度增加集料的嵌擠作用,是混合料熱穩(wěn)定性提高。在試驗(yàn)檢測時主要檢測的是細(xì)集料的砂當(dāng)量和亞甲藍(lán),通過檢測其中含有的雜質(zhì)和粘性土含量來確定細(xì)集料的潔凈度。

        瀝青路面原材料中,瀝青材料是混合料中最重要的膠結(jié)材料,也是影響路面質(zhì)量的關(guān)鍵,目前為了提高瀝青路面抗車轍、抗高溫和抗脆裂的性能,現(xiàn)在一般使用的改性以后的SBS改性瀝青,其能有效提高路面抗車轍能力,降低瀝青脆點(diǎn),提高瀝青和石料的粘接度,延長路面使用。在檢測時主要檢測都是瀝青的粘接性、脆點(diǎn)和軟化點(diǎn),此外還要對瀝青老化進(jìn)行試驗(yàn)。

        3.2 確定施工控制參數(shù)、做好配合比的設(shè)計(jì)

        公路工程施工控制參數(shù)指的是在公路施工中會對施工的質(zhì)量和施工的進(jìn)度鼾聲影響的關(guān)鍵數(shù)據(jù),在瀝青路面施工中需要控制的參數(shù)包括理論最大密度和馬氏密度,控制參數(shù)確定是否精確將關(guān)系著整個路面的質(zhì)量控制。所以可先借助試驗(yàn)檢測先確定這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,然后嚴(yán)格根據(jù)試驗(yàn)的程序開展質(zhì)量檢測工作。瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)包括目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比試驗(yàn)三大階段。在配合比設(shè)計(jì)階段主要做的工作是二次篩分間歇式攪和樓,進(jìn)入熱料倉進(jìn)行取樣篩分,根據(jù)目標(biāo)配合比確定各熱料倉的比例。生產(chǎn)配合比驗(yàn)證時主要是對配合比的結(jié)果進(jìn)行試拌和以及鋪筑試驗(yàn),通過馬歇爾試驗(yàn)和碾壓完成以后的成品現(xiàn)場檢測,使各項(xiàng)指標(biāo)都符合要求以后才能確定正式路面和施工時的標(biāo)準(zhǔn)配合比。在施工時為降低級配波動,需要定時對熱料倉集料篩分,保證混合料的級配符合生產(chǎn)允許波動的范圍。

        3.3 鋪筑和碾壓施工中的質(zhì)量檢測

        第一,每天對瀝青混合料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)檢測。其中包括通過馬歇爾試驗(yàn)評價混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,通過流值測定評價混合料在其荷載最大時的豎向變形,通過抽提試驗(yàn)檢測混合料的級配,根據(jù)馬歇爾試件可計(jì)算瀝青的飽和度、礦料間隙率等指標(biāo)值。第二,在正常施工當(dāng)中也可以根據(jù)實(shí)際情況不定期開展試驗(yàn)檢測工作,主要包括對路面車轍情況的檢測,通過模擬實(shí)際車輪荷載在路面行駛時產(chǎn)生車轍的工程試驗(yàn)法,試驗(yàn)時溫度控制在60℃。水穩(wěn)定性試驗(yàn)包括浸水馬歇爾試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)、真空飽水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)。在滲水試驗(yàn)測試時同樣也是模擬實(shí)際車輪荷載在雨天路面行駛時產(chǎn)生的壓力滲水量。最后還可聽過彎曲試驗(yàn)來評價瀝青混合料低溫狀態(tài)下的抗裂性能指標(biāo)。

        3.4 瀝青路面實(shí)體試驗(yàn)檢測控制

        在實(shí)際瀝青路面施工時,為保證施工的質(zhì)量,可采取相應(yīng)的措施對路面實(shí)體的壓實(shí)度、抗滑性、彎沉值、平整度以及滲水系數(shù)等進(jìn)行試驗(yàn)檢測并加以控制。首先,路面壓實(shí)度指標(biāo)和孔隙率相關(guān),當(dāng)壓實(shí)度高時路面的孔隙率就小,根據(jù)瀝青路面設(shè)計(jì)要求,孔隙率的設(shè)計(jì)應(yīng)該在3%-6%之間,超過這個范圍或低于這個范圍都可能會影響瀝青和石料的粘附。所以當(dāng)壓實(shí)度變小時孔隙率就會增大,如果超過了規(guī)定設(shè)計(jì)范圍就容易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。但是如果壓實(shí)度過小,則混合料的勁度也會減少,抵抗荷載的能力隨之變小。隨著交通運(yùn)輸量的增大,車輛荷載大且集中,當(dāng)荷載壓力到達(dá)一定程度時必然會導(dǎo)致路面壓實(shí)度低的部分變得更為緊密,從而出現(xiàn)車轍。

        關(guān)于路面的平整度控制,首先在材料級配范圍內(nèi)可適當(dāng)減少集料最大粒徑,嚴(yán)格控制混合料含水量和防彈簧的問題,控制各層施工的質(zhì)量,使各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求,從而可有效提高基層頂面的平整度,為保持路面平整奠定基礎(chǔ)。路面的平整度受到瀝青混合料的影響,所以關(guān)于混合料的溫度、級配和粒徑等應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范要求設(shè)置,為保證瀝青混合料攤鋪順利,在運(yùn)輸時也要注意控制時間和避免外界因素影響混合料的性能。

        前文提到,路面的孔隙率大容易出現(xiàn)滲水問題,滲水系數(shù)達(dá)到一定程度時,在車輛荷載和溫度的作用下會導(dǎo)致瀝青膜從集料剝離,瀝青的粘結(jié)作用降低使路面變得松散,從而出現(xiàn)水損害現(xiàn)象,因此也要加強(qiáng)對滲水系數(shù)的測試控制。

        在測試路面抗滑性能時,采用儀器是擺式摩擦系數(shù)儀,在測試時首先保證每一處測試做3次平行試驗(yàn),每200m測一處,同一處平行測試的測試點(diǎn)之間的距離為3~5m。在測擺值時先將儀器擺平,再進(jìn)行調(diào)零,然后校核滑動長度,測擺值至少測試5次以上,并保證5次中的最大和最小值的差值不能大于3,然后取5次測試值的平均值作為此單點(diǎn)的抗滑值,取整數(shù)。最后還要測定現(xiàn)場路面溫度,修約為標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃的擺值。除了利用擺式摩擦系數(shù)儀進(jìn)行測定外,還可以利用手工鋪砂的方式同樣每隔200m測試一次,每一處于輪跡帶上每隔3~5m測試3個測點(diǎn)。

        為了滿足瀝青路面的需要,必須對路面進(jìn)行承載力測試,這時就需要對路面的彎沉值進(jìn)行檢測。一般使用貝克曼梁法,在溫度和季節(jié)調(diào)整的基礎(chǔ)上保證測量點(diǎn),并運(yùn)用公式計(jì)算將測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算,只有計(jì)算的結(jié)果小于設(shè)計(jì)的彎沉值才表明路面彎沉值合格,否則就需要找出不合格的地方進(jìn)行局部修正。

        3.5 瀝青用量控制

        在瀝青路面施工中,一方面要保證石料級配符合規(guī)范要求,另一方面控制瀝青用量也很重要。從當(dāng)前對瀝青路面病害的分析中發(fā)現(xiàn)不少病害是由于瀝青用量不當(dāng)導(dǎo)致的。所以在施工中必須嚴(yán)格控制瀝青用量,從而保證瀝青路面面層的質(zhì)量。在路面施工前應(yīng)該根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)先確定瀝青的用量,然后按照規(guī)定測定瀝青用量,當(dāng)在測量瀝青用量時如果發(fā)現(xiàn)瀝青用量較高,除了和瀝青混合攪拌時石料和瀝青配比不當(dāng)有關(guān),也可能是受到混合料中細(xì)微顆粒的影響,在工地實(shí)驗(yàn)時缺乏直放抽提器和其他先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,所以在測定瀝青用量時需要過濾掉石料中的細(xì)微顆粒,如果將沒有沉淀的細(xì)微顆粒作為瀝青則會導(dǎo)致用量偏大。另外也受到石料含水量的影響,在試驗(yàn)確定瀝青用量時石料雖然經(jīng)過了加熱烘干,但卻還是有不同程度的含水量,這些含水量也被計(jì)算在瀝青用量中。所以在工地試驗(yàn)時要盡量根據(jù)不通過的試驗(yàn)條件多做比較實(shí)驗(yàn),分析并調(diào)整這些誤差,提高數(shù)據(jù)的可靠性。

        4 結(jié)語

        公路瀝青路面的試驗(yàn)檢測工作是公路工程施工管理的重要內(nèi)容,是工程建設(shè)質(zhì)量控制的重點(diǎn),也是做好路面養(yǎng)護(hù)管理的關(guān)鍵。在瀝青路面建設(shè)施工過程中,為加強(qiáng)公路質(zhì)量控制必須重視對公路瀝青路面的試驗(yàn)檢測工作。通過科學(xué)的檢測獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),做好對瀝青原材料、施工工藝和配合比設(shè)計(jì)等方面的質(zhì)量檢查,保證瀝青路面施工符合建設(shè)規(guī)范,保證公路的質(zhì)量,延長公路使用壽命。

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