覃立鋒

高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測技術

覃立鋒

（廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001）

瀝青混合材料是高速公路工程施工建設過程中重要基礎建材之一，其質(zhì)量與性能直接影響到高速公路車輛通行的安全性、穩(wěn)定性以及舒適性。因此，為保障高速公路路面質(zhì)量，在項目施工前必須對瀝青混合料開展嚴謹科學的全面試驗檢測，從而保障瀝青混合料的水穩(wěn)定性、抗壓能力與抗低溫開裂性能等各項指標全部符合工程規(guī)范標準。因此，文章通過分析瀝青混合料的組成，介紹瀝青混合料試驗檢測工作的目的與重要作用，進而探究瀝青混合物試驗檢測技術，為相關工程人員提供參考數(shù)據(jù)。

瀝青混合料；高速公路；檢測技術

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建材，其具備較強的實用性和穩(wěn)定性，能夠有效保障車輛穩(wěn)定通行，同時不會產(chǎn)生較多聲音污染，瀝青混合料在后期修復養(yǎng)護階段操作簡單便捷，有助于高速公路整體管理工作開展。瀝青混合料主要由瀝青以及礦物質(zhì)等混合形成，是一種復合型較強的混合材料，實際施工中需要根據(jù)工程實際情況進行判斷，對瀝青使用情況進行適當調(diào)整，以保障其符合施工要求，能夠具備良好的適應性和受力性。

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)以及多種粗細不同的骨料等材質(zhì)。瀝青施工質(zhì)量的影響因素相對較多，其中不同結(jié)構(gòu)組成的瀝青材料對瀝青路面施工質(zhì)量影響相對較為直接，質(zhì)量較差的瀝青材料能夠直接造成路面抗車轍性、抗開裂性、抗低溫性與水穩(wěn)定性等性能低下，從而致使車輛通行質(zhì)量低下。瀝青材料常見的組成結(jié)構(gòu)有懸?。軐嵔Y(jié)構(gòu)、骨架＋密實結(jié)構(gòu)以及骨架＋空隙結(jié)構(gòu)等。

2 瀝青混合料試驗檢測工作的重要性

高速公路屬于高級道路，其使用性能相對較強，具有車速快、流量大、安全穩(wěn)定等特點，因此對公路路面質(zhì)量與性能等要求極為嚴格。高速公路是我國道路系統(tǒng)中重要組成部分，對區(qū)域合作交流、經(jīng)濟流通發(fā)展、地方文化融合等具有重要的交通作用。瀝青道路在實際使用中對車輛輪胎損耗程度較低，車輛在行駛過程中會具備良好舒適的通行體驗，且產(chǎn)生的噪音相對較低，被廣泛應用到高速公路建設工程中[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格，出于對道路使用安全性、持久性以及經(jīng)濟性等因素的綜合考慮，對瀝青材料進行試驗檢測具有十分重要的現(xiàn)實意義，高質(zhì)量的試驗檢測工作能夠有效減少瀝青道路施工中可能發(fā)生的質(zhì)量問題，以此節(jié)約整體管理運營成本，加強道路使用效果，提高高速公路社會效益和經(jīng)濟效益。

3 瀝青混合料的質(zhì)量試驗檢測目的

3.1 耐久性能

瀝青路面在實際使用中需要在氣候條件不斷變化以及車輛持續(xù)運行的情況下保證車輛運行的安全與穩(wěn)定，因此，瀝青路面首先需要具備極高的耐久性能。高速公路項目建設完工后，會被車輛開展高頻率使用，且天氣情況不斷變化，高溫、暴雨和大雪等都會對高速公路造成一定負面影響。為減少相應問題發(fā)生，同時方便道路后期維修養(yǎng)護工作，施工時首先需要重視瀝青材料的合理選擇，以加強其耐久性，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，同時在一定程度上延長自身使用周期。如果瀝青材料承重性能不夠或者整體強度較低，在實際使用過程中會出現(xiàn)路面開裂現(xiàn)象，嚴重情況下甚至出現(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，而且對通行車輛與駕駛?cè)藛T構(gòu)成嚴重的安全事故。施工單位需要高度重視瀝青材料性能和質(zhì)量等，對其進行必要的試驗檢測，以此保證高速公路施工建設能夠順利穩(wěn)定進行。

4 瀝青混合料試驗檢測具體步驟

4.1 水穩(wěn)定性試驗檢測

為檢測瀝青材料的穩(wěn)定性能，可以開展水穩(wěn)定性試驗，以浸水車轍試驗中的動態(tài)穩(wěn)定度與車轍深度數(shù)據(jù)作為最終評價依據(jù)。試驗對象通常選用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進行試驗檢測分析，從而幫助檢測員了解不同結(jié)構(gòu)的瀝青特點，以此判斷其水穩(wěn)定性能是否符合工程施工標準。

在瀝青材料進行動態(tài)穩(wěn)定度與車轍深度試驗中，首先需要嚴格把控試驗檢測環(huán)境溫度，通常情況下，試驗環(huán)境溫度應在60℃以下，同時試驗時間控制在10 h以內(nèi)。例如，試驗人員可以將試驗樣品放在60℃水箱中，使水箱溫度保持穩(wěn)定，10 h后取出樣品進行數(shù)據(jù)檢測，同時記錄各項指標，具體試驗結(jié)果如表1所示。

表1 瀝青混合料試驗數(shù)據(jù)表

瀝青類型級配控制類型車轍深度動態(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 最佳瀝青用量試驗確定

高速公路項目施工中，瀝青材料的最佳使用量需要通過縝密的數(shù)據(jù)計算最終確定用量數(shù)值。由于瀝青材料存在一定的性質(zhì)差異，使用理論公式進行計算得出的數(shù)據(jù)結(jié)果常與真實數(shù)據(jù)存在一定差距，因此需要進行試驗檢測對數(shù)據(jù)進行修正，所以，理論方法計算出的結(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方法主要有兩種，即馬歇爾試驗法與維姆試驗法。目前，我國高速公路項目中瀝青最佳使用量的標準檢測方法是以馬歇爾試驗法為基礎，同時根據(jù)我國實際情況，結(jié)合多年科學研究制定出的檢測方法，使用該方法進行試驗時，需要進行以下幾項步驟。

第一，調(diào)制試驗樣品。試驗人員需要根據(jù)配合比例對瀝青中各項材料進行計算確定，根據(jù)有關材料或過往經(jīng)驗中使用的瀝青使用量作為依據(jù)，對瀝青使用量進行大概估算。試驗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中值數(shù)據(jù)，以適當?shù)拈g隔進行數(shù)值變化，準備最少5組試驗樣品，保證試驗環(huán)境溫度和時間處于合理范圍內(nèi)，使用馬歇爾專業(yè)試驗器材對試驗樣品進行試驗，檢測其流值以及穩(wěn)定度，同時以檢測結(jié)果為數(shù)據(jù)基礎對礦料飽和率、空隙率以及間隙率等指標進行精確計算。

第三，將檢測出的瀝青使用量與各項物理指標間的關系繪制成平面關系圖，將瀝青使用量數(shù)值轉(zhuǎn)換成平面關系圖中的橫向坐標，將飽和率、空隙率以及密度等指標數(shù)值轉(zhuǎn)換成平面關系圖中縱向坐標[2]。將穩(wěn)定度峰值狀態(tài)下的瀝青使用量數(shù)值記作x；將密度達到峰值狀態(tài)時的瀝青使用量記作y；將空隙率達到平均值時的瀝青使用量記作z，隨后計算上述三者數(shù)據(jù)的平均數(shù)值，將平均數(shù)值當做瀝青最佳使用量，記作A。記錄全部指標達到工程技術規(guī)定時對應的瀝青使用量數(shù)值，同時為方便數(shù)據(jù)計算分析，對其求取平中間數(shù)值，記作B。

第四，將A和B作為基礎數(shù)據(jù)，進行瀝青最佳使用量計算，同時檢查A對應的平面關系圖，確定其是否滿足規(guī)定要求。同時檢驗VMA，確定其是否滿足規(guī)定要求，若滿足規(guī)定標準，則表明以A和B為基礎數(shù)據(jù)計算出的瀝青最佳使用量具有可行性與合理性；若其不滿足規(guī)定標準，需要試驗人員對試驗過程進行分析探討，適當調(diào)整級配粒徑，隨后再次試驗，直至所有指標全部符合標準要求，同時記錄數(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，同時結(jié)合瀝青實際情況，對瀝青最佳使用量數(shù)值進行相應合理的調(diào)整。除此之外，如果以A和B作為基礎數(shù)據(jù)計算瀝青最佳使用量時，還需要結(jié)合現(xiàn)階段瀝青施工經(jīng)驗、道路工程工藝級別以及工程實際施工條。

4.3 加熱溫度與攪拌時間試驗檢測

對冷料倉進行多次試驗調(diào)整，確保其實際供料比例符合正常平衡標準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間、加熱溫度等。

明確加熱溫度。根據(jù)不同種類與標號的瀝青為基礎信息，結(jié)合有關工程規(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。同時需要注意，集料實際加熱溫度需要高出瀝青溫度20℃左右。然后明確攪拌時間，有關人員可以依據(jù)過去成熟的施工案例經(jīng)驗確定混合物料的實際攪拌時間[3]。在正常情況下，每份瀝青混合物料的合理攪拌時間在50 s左右，試驗攪拌過程中可選取50 s為試驗數(shù)據(jù)，在實際瀝青攪拌過程中工作人員需要依據(jù)具體要求進行適當調(diào)整?；旌衔锪蠑嚢?，依據(jù)確定的瀝青加熱時間與減半時間對物料進行攪拌。

明確瀝青與集料實際加熱溫度。在攪拌裝置出料位置處進行物料測溫，如果檢測溫度值在工程規(guī)定范圍內(nèi)，同時瀝青混合料顏色均勻統(tǒng)一，則證明之前階段設置的加熱溫度真實可行。如果檢測溫度并不符合工程規(guī)定標準，或者瀝青混合料整體顏色不均勻，則表明預設加熱溫度需要進行適當調(diào)整修改。試驗人員針對各項數(shù)據(jù)以及試驗過程進行分析，對加熱溫度進行修改后再次進行試驗，直至加熱溫度滿足標準要求。

明確攪拌時間。瀝青混合料的最佳攪拌時間是指攪拌工作完成后混合物料顏色均勻統(tǒng)一，所有集料在攪拌過程中被瀝青有效包裹覆蓋對應的最短攪拌時間，常以s為基本計算單位[4]。每份瀝青混合料攪拌完畢后都需要對其進行基本屬性的檢測工作，當攪拌人員發(fā)現(xiàn)瀝青混合料存在花白料或者物料離析等情況，則需要重新開展攪拌工作，同時對攪拌時間進行適當延長。多次重復此項工作，直至攪拌完畢后的混合物料符合標準要求。

4.4 各項物理指標試驗檢測

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

試驗開始前需要做好前期準備工作，確保試驗器具充足有效，其中主要包括：電子秤或者進水天平，如果天平最大稱量數(shù)值在3 kg以內(nèi)，則需要保證其分度值不大于0.1 g；如果天平最大稱量數(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%。同時準備完好無損的網(wǎng)籃和水中測重使用栓構(gòu)。溢流水箱，水箱內(nèi)的水源盡量使用潔凈水，選用水位溢流設備，保證試驗樣品和網(wǎng)籃裝置在水中時，整體水位保持平穩(wěn)恒定。準備能夠吊懸試驗樣品的裝置，即能夠使試驗樣品與網(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，同時需要具備足夠長度，防止出現(xiàn)吊懸位置不符合規(guī)定現(xiàn)象發(fā)生，進而干擾試驗正常進行[5]。如果使用輪碾成型裝置制備試驗樣品，則可以選用鐵絲等材質(zhì)進行懸吊。最后，準備多功率電風扇、烘烤箱以及計時秒表等。具體試驗方法如下。

首先選擇符合試驗需求的電子秤或浸水天平，確保電子秤最大秤重在試驗樣品重量三倍以上，同時不能超過試驗樣品重量五倍，以保證試驗稱重結(jié)果的準確性與真實性，不會對最終試驗結(jié)果計算形成干擾影響。試驗樣品在配置完畢后需要對表面多余的附著物進行清除處理，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)實際情況調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水位高度，同時電子秤，使其保持在平衡狀態(tài)。將實驗樣品放置在網(wǎng)籃內(nèi)部，注意操作的規(guī)范性，放置過程中防止水位發(fā)生變化晃動等，試驗樣品浸水后需要靜置2 min，隨后對水中試驗樣品進行稱重。如果電子秤的實際數(shù)值發(fā)生連續(xù)性波動變化，在短時間內(nèi)無法趨于穩(wěn)定狀態(tài)，則說明試驗樣品吸水情況較為嚴重，不能使用水中稱重方法進行試驗測試，可以選用其他方法檢測，如蠟封法等。

最后，在試驗完成后，需要對試驗中記錄的各項物理數(shù)據(jù)進行計算，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，其試驗檢測可以選用水中稱重法進行測定。如果混合物料表面相對粗糙，但是整體密實性較強，集料具備較強的吸水性，則可以選用表干法測定[6]。如果混合料具有較強的吸水性（吸水率達到2%以上），或者使用碎石材料制作形成的混合料，則無法使用以上兩種檢測方法，可以選用蠟封法開展測定工作。

5 結(jié)束語

高速公路是我國道路交通系統(tǒng)中重要組成部分，具備大流量、速度快等優(yōu)點。在高速公路施工建設過程中，如果使用瀝青鋪設道路路面，則必須注重瀝青材料的試驗檢測工作，通過對瀝青水穩(wěn)定性、溫度適應性、耐久性能、瀝青整體硬度以及承載能力等指標進行試驗檢測，來有效加強各項數(shù)據(jù)的精確性和實用性，從而幫助施工單位減少施工壓力，加強高速公路道路質(zhì)量，從而推動我國道路交通系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展。

[1] 劉乾. 高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測[J]. 交通世，2021(21): 7-8.

[2] 黎明. 高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測研究[J]. 黑龍江交通科技，2021，44(5): 62-63.

[3] 謝紹江. 高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測技術[J]. 低碳世界，2021，11(4): 276-277.

[4] 鄭牡丹. 高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測分析[J]. 居舍，2021(6): 24-25.

[5] 劉荔. 對高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測的探討[J]. 四川水泥，2020(9): 39-40.

[6] 段閩. 對高速公路工程中瀝青混合料的試驗檢測的探討[J]. 運輸經(jīng)理世界，2020(6): 13-15.

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，廣西路建工程集團有限公司工程師，從事交通工程建設與技術管理。