萬水根

（景德鎮(zhèn)博誠工程檢測(cè)技術(shù)有限公司，江西 景德鎮(zhèn) 333300）

0 引言

隨著交通運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，路橋工程對(duì)瀝青混合料的性能要求越來越高。為了保障路面和橋面在不同環(huán)境條件下的耐久性和穩(wěn)定性，需要對(duì)瀝青混合料進(jìn)行全面的試驗(yàn)檢測(cè)。采用合理的方法對(duì)不同類型的地聚合物改性瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，從而確定其性能表現(xiàn)，為工程應(yīng)用提供合適的材料選擇和設(shè)計(jì)參考，對(duì)于路橋工程的高質(zhì)量發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 路橋?yàn)r青混合料的分類

路橋?yàn)r青混合料是指由骨料、瀝青及添加劑等按一定比例配制而成的用于路橋工程路面、橋面的材料。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，路橋?yàn)r青混合料可以分為多種類型。

按用途分類：一是路面瀝青混合料，用于普通公路、高速公路、城市道路等路面鋪設(shè)；二是橋面瀝青混合料，用于橋梁工程，因橋面對(duì)荷載、溫度等要求較高，其配合比和性能與路面瀝青混合料有所區(qū)別；三是人行道瀝青混合料，用于步行街、人行道等人行區(qū)域；四是跑道瀝青混合料，用于機(jī)場(chǎng)跑道的鋪設(shè)，對(duì)瀝青混合料的性能和質(zhì)量有較高要求[1]。

按配合比分類：一是稠性瀝青混合料，瀝青含量較高，膠黏性強(qiáng)，適用于高交通量道路，能夠提供較好的抗變形和耐久性能；二是稀性瀝青混合料，瀝青含量較低，適用于低交通量道路，較為經(jīng)濟(jì)，但在抗變形和耐久性能方面略遜于稠性瀝青混合料。

按配合比設(shè)計(jì)方法分類：一是傳統(tǒng)配合比設(shè)計(jì)方法，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Marshall、Hveem 等方法設(shè)計(jì)配合比，較為簡(jiǎn)便快捷，適用于常規(guī)工程；二是現(xiàn)代配合比設(shè)計(jì)方法，如Superpave 系統(tǒng)，它采用更多的瀝青和骨料性能參數(shù)，并結(jié)合交通、氣候等因素，通過計(jì)算機(jī)模擬和優(yōu)化來得到更科學(xué)合理的配合比，提高了瀝青混合料的性能和可靠性。

按骨料類型分類：一是石料瀝青混合料，以天然碎石、礦渣、礦粉等為骨料；二是瀝青混凝土，以礦渣、礦粉為骨料，添加適量水泥制成的混合料，具有較好的抗水性能；三是瀝青穩(wěn)定碎石，以再生瀝青或?yàn)r青混凝土為黏合料，碎石為骨料，是一種環(huán)保型的瀝青混合料。

這些分類標(biāo)準(zhǔn)為探討路橋?yàn)r青混合料試驗(yàn)檢測(cè)的有效方法提供了基礎(chǔ)，不同類型的瀝青混合料在配合比、性能要求等方面存在差異，因此需要針對(duì)具體分類選擇相應(yīng)的試驗(yàn)檢測(cè)方法。例如，稠性瀝青混合料在抗變形和耐久性能方面的檢測(cè)要求可能更加嚴(yán)格，而現(xiàn)代配合設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)稠性瀝青混合料時(shí)可能更具優(yōu)勢(shì)。

2 路橋?yàn)r青混合料試驗(yàn)方案和材料

2.1 試驗(yàn)原材料

在瀝青附著力測(cè)試中，選擇合適的試驗(yàn)原材料對(duì)于得到準(zhǔn)確可靠的測(cè)試結(jié)果非常重要。對(duì)于瀝青附著力測(cè)試，通常選擇使用原始的道路瀝青作為試驗(yàn)材料。在試驗(yàn)檢測(cè)中，使用的瀝青種類和級(jí)別應(yīng)與實(shí)際路面工程所采用的瀝青相一致，以保證試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際工程情況更加吻合。在某些特殊情況下，可以選擇改性瀝青，如聚合物改性瀝青或橡膠改性瀝青等，來模擬特殊路面材料[2]。

集料是瀝青混合料的主要組成部分之一，對(duì)附著力試驗(yàn)的影響較大。在選擇集料時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的試驗(yàn)方法和工程要求考慮以下因素：一是選擇常用的骨料類型，如石子、河砂、石英砂等，這些骨料在實(shí)際道路工程中應(yīng)用廣泛，與實(shí)際使用情況更為接近；二是根據(jù)試驗(yàn)方法的要求，選擇合適的骨料粒徑范圍，通常選擇粗骨料和細(xì)骨料混合，以滿足試驗(yàn)要求；三是骨料表面的粗糙程度和親水性等特性會(huì)影響與瀝青的附著力，在試驗(yàn)中，應(yīng)確保骨料表面干燥、潔凈且不含有影響測(cè)試結(jié)果的雜質(zhì)。

礦粉作為瀝青附著力測(cè)試的黏結(jié)介質(zhì)，對(duì)測(cè)試結(jié)果也有一定影響。選擇礦粉時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：一是常用的礦粉類型包括石英砂和巖粉等，它們通常被廣泛應(yīng)用于瀝青混合料中，因此在瀝青附著力測(cè)試中也是合適的選擇；二是根據(jù)試驗(yàn)方法要求，選擇合適的礦粉粒度，通常要求礦粉顆粒尺寸細(xì)致均勻，以提供更好的附著性能；三是確保礦粉干燥、潔凈，不含有可能影響附著力測(cè)試結(jié)果的雜質(zhì)。

2.2 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步確定瀝青混合料的各項(xiàng)性能，需要根據(jù)要求選擇合適的混合料試件，具體如表1 所示。根據(jù)以往相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置了5 組馬歇爾試件，其中油石比范圍為4.2%～5.4%，每隔0.3% 設(shè)定一個(gè)試件組，每組試件數(shù)量不少于4 個(gè)，以保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和統(tǒng)計(jì)意義。在進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)的過程中，經(jīng)過多次試驗(yàn)和分析，選定基質(zhì)瀝青的油石比即4.9%為最佳油石比。按照馬歇爾試件的規(guī)定要求，每個(gè)試件的具體尺寸按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行確定，并對(duì)每個(gè)試件的兩面進(jìn)行75 次的擊實(shí)操作，以確保試件的致密性和穩(wěn)定性。在試件制備完成后，將在室溫條件下對(duì)試件進(jìn)行冷卻，冷卻時(shí)間將持續(xù)24h 以上，以保證試件在穩(wěn)定的溫度條件下進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

表1 瀝青混合料試件

2.3 確定試驗(yàn)方案

此次試驗(yàn)重點(diǎn)關(guān)注瀝青混合料的高溫性能、水穩(wěn)定性和低溫性能。首先，采用車轍試驗(yàn)來評(píng)估瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。車轍試驗(yàn)通過模擬交通載荷和高溫條件，檢測(cè)瀝青混合料在高溫下的變形和損壞情況。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以評(píng)估瀝青混合料在高溫環(huán)境下的抗變形性能和耐久性表現(xiàn)。其次，采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)來確定瀝青混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾試驗(yàn)?zāi)M瀝青混合料在水浸條件下的穩(wěn)定性表現(xiàn)，而凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)估其在凍融循環(huán)條件下的抗裂性能。這些試驗(yàn)可以幫助了解瀝青混合料在潮濕和冷凍環(huán)境中的耐久性和穩(wěn)定性。最后，采用低溫彎曲試驗(yàn)來測(cè)定瀝青混合料的低溫抗裂性能。該試驗(yàn)?zāi)M低溫條件下的道路應(yīng)力，評(píng)估瀝青混合料的抗裂性能和韌性。低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果可為設(shè)計(jì)在低溫環(huán)境中具有良好抗裂性能的瀝青混合料提供依據(jù)[3]。

3 路橋?yàn)r青混合料試驗(yàn)檢測(cè)的分析

3.1 高溫穩(wěn)定性檢測(cè)分析

高溫穩(wěn)定性檢測(cè)是對(duì)路橋?yàn)r青混合料在高溫條件下的變形性能進(jìn)行評(píng)估的重要試驗(yàn)之一。在高溫環(huán)境下，瀝青混合料容易發(fā)生軟化、變形和損壞，因此高溫穩(wěn)定性的研究對(duì)于保障路面工程的耐久性和可靠性至關(guān)重要。在高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)中，常用的指標(biāo)是動(dòng)穩(wěn)定度，動(dòng)穩(wěn)定度是指瀝青混合料試件在高溫下受到交通載荷作用后的變形量，通常以“次/mm”為單位。較大的動(dòng)穩(wěn)定度表示瀝青混合料在高溫下具有較好的抗變形性能和穩(wěn)定性。

在此次試驗(yàn)中，將對(duì)4 種不同摻量的地聚合物改性瀝青混合料和基質(zhì)瀝青混合料進(jìn)行高溫穩(wěn)定性檢測(cè)，以比較不同改性條件下瀝青混合料的性能差異。試驗(yàn)過程中，根據(jù)需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，保證試驗(yàn)的溫度在60℃，設(shè)定荷載輪的壓力為0.7MPa，然后分兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行試件變形量的測(cè)定，分別是試驗(yàn)45min 后和試驗(yàn)60min 后，為了進(jìn)一步提高檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性，每種試料都盡可能選擇3 個(gè)試件。

通過試驗(yàn)結(jié)果，將確定動(dòng)穩(wěn)定度的范圍、平均值和變異系數(shù)。動(dòng)穩(wěn)定度的范圍將反映不同試料之間在高溫條件下的穩(wěn)定性差異，而平均值則表示每種改性條件下瀝青混合料的整體高溫穩(wěn)定性。變異系數(shù)反映了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散程度，即數(shù)據(jù)的一致性程度，具體試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表2 混合料高溫穩(wěn)定性檢測(cè)結(jié)果

分析表2 這些數(shù)據(jù)，能夠評(píng)估各種地聚合物改性瀝青混合料在高溫穩(wěn)定性方面的優(yōu)劣，并與基質(zhì)瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比。這些結(jié)果將為選擇合適的改性劑和優(yōu)化瀝青混合料配合比提供重要依據(jù)，以確保路面工程在高溫環(huán)境下的可持續(xù)性和穩(wěn)定性。同時(shí)，研究結(jié)果也將為改進(jìn)路面材料設(shè)計(jì)和路橋施工提供有益的參考。

3.2 水穩(wěn)定性檢測(cè)分析

3.2.1 馬歇爾試驗(yàn)分析

馬歇爾試驗(yàn)是一種常用的瀝青混合料試驗(yàn)方法，用于評(píng)估混合料在高溫條件下的穩(wěn)定性和變形性能。在此次試驗(yàn)中，按照馬歇爾試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制備瀝青混合料試件，每種瀝青混合料都成型了2 組試件，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和重復(fù)性。所有試件在制備完成后，將在60℃的恒溫水浴箱中進(jìn)行浸泡處理。第一組試件浸泡時(shí)間為30min，而第二組則浸泡48h。這樣的浸泡過程模擬了試件在高溫潮濕環(huán)境中的暴露情況，以考察瀝青混合料的水穩(wěn)定性。浸泡完成后，進(jìn)行試件的抗壓強(qiáng)度、穩(wěn)定性、抗折裂性等性能指標(biāo)的測(cè)試。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以評(píng)估不同瀝青混合料的水穩(wěn)定性差異，了解其在高溫潮濕環(huán)境下的表現(xiàn)[4]。

根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，得出以下結(jié)論：最佳油石比為4.9%的瀝青混合料在馬歇爾試驗(yàn)中表現(xiàn)較為穩(wěn)定，具有較好的高溫穩(wěn)定性。綜合馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，可以為選擇合適的瀝青類型、優(yōu)化改性劑摻量和瀝青混合料配合比提供重要參考，從而提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性和耐久性，保障路面工程的高質(zhì)量。

3.2.2 凍融循環(huán)試驗(yàn)分析

水穩(wěn)定性是指瀝青混合料在受到水的侵蝕和凍融循環(huán)后的抗損傷性能，是評(píng)估路面材料耐久性的重要指標(biāo)。凍融循環(huán)試驗(yàn)是一種常用的水穩(wěn)定性試驗(yàn)方法，通過模擬寒冷氣候條件，檢測(cè)瀝青混合料在凍融循環(huán)過程中的抗裂性能和耐久性，檢測(cè)結(jié)果如表3 所示。

表3 凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比

從表3 中可以看出，對(duì)照組采用70#基質(zhì)瀝青，凍融循環(huán)組的劈裂抗拉強(qiáng)度比為82.02%，即凍融循環(huán)后抗拉強(qiáng)度下降了18.02%。而地聚合物改性瀝青凍融循環(huán)組的劈裂抗拉強(qiáng)度比較高，分別為89.81%、87.63%、90.27%和90.68%。這些數(shù)據(jù)顯示，地聚合物改性瀝青混合料在凍融循環(huán)后的抗拉強(qiáng)度下降相對(duì)較小，具有較好的水穩(wěn)定性。

可以看出，隨著地聚合物改性瀝青改性劑摻量的增加，其凍融循環(huán)組的劈裂抗拉強(qiáng)度比逐漸接近或超過對(duì)照組的劈裂抗拉強(qiáng)度比，這表明地聚合物的改性作用對(duì)提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性具有積極的影響。

綜合分析這些數(shù)據(jù)，可以得出以下結(jié)論：一是地聚合物改性瀝青混合料具有較好的水穩(wěn)定性，其凍融循環(huán)后的抗拉強(qiáng)度較高，抗裂性能優(yōu)越；二是隨著地聚合物改性瀝青改性劑摻量的增加，水穩(wěn)定性逐漸提高，表明地聚合物對(duì)瀝青混合料的改性效果逐步顯現(xiàn)；三是5%和7%地聚合物改性瀝青的水穩(wěn)定性表現(xiàn)較為優(yōu)越，可以考慮作為優(yōu)先選擇的改性劑摻量。

3.3 低溫性能檢測(cè)分析

低溫性能檢測(cè)是評(píng)估瀝青混合料在寒冷氣候條件下的抗裂性能和柔性的重要試驗(yàn)之一，通過試驗(yàn)得到的相關(guān)數(shù)據(jù)如表4 所示。其中，最大彎拉應(yīng)變是反映瀝青混合料在低溫條件下抗裂性能的指標(biāo)，數(shù)值越小表示抗裂性能越好。從表4 中可以觀察到，隨著地聚合物改性瀝青改性劑摻量的增加，最大彎拉應(yīng)變逐漸降低，這意味著地聚合物改性瀝青在低溫下具有較好的抗裂性能，相較于基質(zhì)瀝青，改性后的瀝青混合料更不容易出現(xiàn)裂紋[5]。彎曲勁度模量是用于評(píng)估瀝青混合料在低溫條件下柔性和變形能力的指標(biāo)，數(shù)值越大表示瀝青混合料在低溫下的柔性越好。從表4 中可以觀察到，隨著地聚合物改性瀝青改性劑摻量的增加，彎曲勁度模量逐漸增大，這意味著地聚合物改性瀝青在低溫下具有較好的柔性，相較于基質(zhì)瀝青，改性后的瀝青混合料在低溫環(huán)境下更具有抗變形能力。

表4 低溫性能評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)語

綜上所述，本文對(duì)路橋?yàn)r青混合料試驗(yàn)檢測(cè)的有效方法進(jìn)行了全面的探討和分析。通過針對(duì)高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和低溫性能等關(guān)鍵性能指標(biāo)的評(píng)估，深入了解不同類型地聚合物改性瀝青混合料在不同環(huán)境條件下的性能表現(xiàn)。隨著科技的不斷進(jìn)步和工程技術(shù)的不斷發(fā)展，未來路橋?yàn)r青混合料試驗(yàn)檢測(cè)方法將不斷完善和創(chuàng)新，在實(shí)際工程中，可以結(jié)合新的試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備，進(jìn)一步深化對(duì)瀝青混合料性能的研究，為路橋工程的質(zhì)量提升和持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。