李樹生

(武漢永立鼎泰工程檢測(cè)有限公司，湖北 武漢 430030)

1 工程概況

某高速公路工程項(xiàng)目長(zhǎng)度為24.438 km，其中石門寨路段的道路長(zhǎng)度為5.6 km，實(shí)際建設(shè)長(zhǎng)度為15.838 km。該項(xiàng)目中有1.709 km道路按照一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基部分寬度設(shè)計(jì)為24.5 m，路面的寬度設(shè)計(jì)為24 m，剩余路段全部按照二級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基寬度設(shè)計(jì)為12 m，路面寬度設(shè)計(jì)為11.5 m。

2 瀝青混合料檢測(cè)內(nèi)容

2.1 耐久性

耐久性是瀝青路面的重要檢測(cè)指標(biāo)之一，其主要是指自然氣候不穩(wěn)定的情況下，機(jī)動(dòng)車持續(xù)性行駛期間所能承受的能力[1]。當(dāng)高速公路竣工交付以后，路面的應(yīng)用程度必然大幅度提升，加之自然氣候的影響，路面質(zhì)量逐漸降低，為了降低質(zhì)量缺陷、便于后期維護(hù)，應(yīng)合理選擇原材料，以此提升瀝青路面的質(zhì)量，提升路面的正常使用壽命。

2.2 強(qiáng)度和載重力

瀝青材料是高速公路施工中的核心原材料，在實(shí)際施工的過程中，必須保證瀝青材料的強(qiáng)度、載重力滿足設(shè)計(jì)要求，以此有效保證路面質(zhì)量，提升路面的正常使用壽命。假若，瀝青材料自身的強(qiáng)度比較低，則可能會(huì)導(dǎo)致道路交付使用以后路面在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)裂縫，路面的交通量比較大時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象，不但會(huì)縮短高速公路的正常使用壽命，而且有可能出現(xiàn)交通安全事故。所以施工單位必須加強(qiáng)施工人員對(duì)瀝青原材料的重視力度，在實(shí)際施工的過程中加大對(duì)原材料的檢測(cè)力度，確保瀝青路面的施工質(zhì)量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3 瀝青混合料的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

3.1 瀝青混合料的密度試驗(yàn)

3.1.1 表干法

1)表干法的適用范圍：主要運(yùn)用在吸水率低于2%的瀝青原材料中。

2)表干法影響因素分析。在使用表干法對(duì)瀝青原材料進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，被檢測(cè)對(duì)象的吸水體積無法達(dá)到百分之百的精準(zhǔn)度。之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，原因主要是被檢測(cè)對(duì)象是直接從水中取出，使用濕毛巾在擦拭檢測(cè)對(duì)象表面水分的過程中可能會(huì)出現(xiàn)以下兩方面的不確定因素：①濕毛巾自身的干濕狀態(tài)不確定，并不存在一個(gè)具體的標(biāo)準(zhǔn)；②濕毛巾在擦拭檢測(cè)對(duì)象表面的水分時(shí)，其表面水分是否擦拭干凈無法精準(zhǔn)確定，且濕毛巾也無法將檢測(cè)對(duì)象縫隙內(nèi)的水分擦拭干凈，導(dǎo)致檢測(cè)人員無法確定出精準(zhǔn)的吸水含量。進(jìn)一步來看，在使用表干法計(jì)算瀝青路面吸水率時(shí)，并非是《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20—2011)中所提到的吸水率。所以，尚無法確切界定表干法在工程項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

3.1.2 水中重法

1)水中重法的適用范圍：通常使用在不需要進(jìn)行吸水操作的模式性試件中，且試件密實(shí)度比較高。

2)水中重法的適用范圍分析。現(xiàn)行的管理規(guī)范涉及的適用范圍主要有：不適合其他檢測(cè)方法，必須選擇使用水中重法來檢測(cè)試件的密度，且與施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況存在較大偏差，促使試驗(yàn)結(jié)果不具備指導(dǎo)施工價(jià)值。比如，以馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)的密實(shí)度作為標(biāo)準(zhǔn)密度，那么路面的壓實(shí)度則可能會(huì)超出100%，但實(shí)際上路面的壓實(shí)度不會(huì)達(dá)到100%，相應(yīng)的路面的孔隙率也不會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。結(jié)合《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE 20—2011)中提及的一致性基本原則來看：當(dāng)混合料使用視密度(視密度又稱礦物的容重或體重)時(shí)，粗集料可以使用該密度標(biāo)準(zhǔn)。這種管理要求反映出試驗(yàn)規(guī)程未考慮粗集料在混合料中的摻加量，當(dāng)粗集料存在諸多開孔縫隙時(shí)，檢測(cè)的結(jié)果必然與實(shí)際情況之間存在較大偏差，無法反映出真實(shí)情況。但是對(duì)于這一解釋，《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE 20—2011)中并未提及，本文建議將這一解釋納入管理規(guī)范中。

3.1.3 蠟封法

1)蠟封法的適用范圍：通常使用在吸水率超出2%的瀝青混凝土的相對(duì)密度檢測(cè)中。

2)蠟封法的適用條件分析?！豆饭こ虨r青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE 20—2011)中要求當(dāng)瀝青混合料的吸水率超出2%時(shí)使用蠟封法檢測(cè)瀝青密度。但結(jié)合實(shí)踐過程中來看，往往會(huì)出現(xiàn)出三種不同的情況：①蠟封層比較厚，石蠟自身會(huì)形成大量氣泡；②石蠟表皮將試件的縫隙覆蓋掉，導(dǎo)致部分石蠟滲透至試件的縫隙內(nèi)；③石蠟皮蓋住試件表面凹陷，硬石蠟滲入試件的開口孔隙中。前兩種情況所檢測(cè)的對(duì)象體積較大，密度較小，第三種情況所檢測(cè)的對(duì)象體積較小，但是密度較大。以上三種情況基本不會(huì)發(fā)生在試件縫隙比較小的情況中。進(jìn)一步來看，當(dāng)試件的吸收率超出2%，且并未考慮石蠟滲透至試件內(nèi)部的縫隙中，那么再對(duì)試件吸水率低于2%的瀝青密度進(jìn)行檢測(cè)則顯得毫無意義。通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出，在使用蠟封法檢測(cè)時(shí)，必須確保試驗(yàn)符合規(guī)范要求，這樣可以大幅度提高最終檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。

3.1.4 體積法

1)體積法的適用范圍：一般使用在孔隙率比較大的瀝青混合料中，也可以使用在透水性較大的開級(jí)配混合料中。

2)體積法影響因素分析。由于這種檢測(cè)方法所檢測(cè)到的試件體積結(jié)果不是很精準(zhǔn)，促使試件的密度檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度不高，實(shí)際運(yùn)用的頻率比較低。通常使用在吸水率較高的情況中，或其他檢測(cè)方法不精確的情況下使用。故本文不再對(duì)體積法做過多介紹。

3.1.5 表干法、水中重法和蠟封法試驗(yàn)結(jié)果分析比較

要想精準(zhǔn)檢測(cè)出混合料的密度，必須確?；旌狭象w積的精準(zhǔn)性[3]?？紫堵适且豁?xiàng)比較重要的檢測(cè)指標(biāo)，所以，在以下試驗(yàn)數(shù)據(jù)中合理選擇部分使用價(jià)值比較高的數(shù)據(jù)，將孔隙率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)三種檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比分析。

1)試件的吸水率低于0.5%時(shí)的檢測(cè)結(jié)果：結(jié)合表1可知，以上三種檢測(cè)方法所得出的混合料孔隙率均值為Va、偏差系數(shù)Cv和試件密度均值Vf為：①表干法：Va1=3.06%、Cv1=10.5%、Vf1=2.471；②蠟封法：Va2=3.43%、Cv2=9.2%、Vf2=2.479；③水中重法：Va3=3.97%、Cv3=7.0%、Vf3=2.482。

結(jié)合上文所述可以了解到，水中重法所檢測(cè)到的孔隙率均值最大，其次為臘封法、表干法，這種檢測(cè)結(jié)果反映出當(dāng)混合料的吸水率未超過0.5%時(shí)，混合料的密度使用水中重法檢測(cè)比較合適，最終的檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度更高。

表1 吸水率<0.5%時(shí)三種試驗(yàn)方法的指標(biāo)

2)當(dāng)混合料試件的吸水率保持在0.5%～2.0%時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果：與上述檢測(cè)方法得出的結(jié)果相同：①表干法：Va1=4.45%、Cv1=10.0%、Vf1=2.429；②蠟封法：Va2=4.87%、Cv2=3.2%、Vf2=2.434；③水中重法：Va3=4.45%、Cv3=4.6%、Vf3=2.460。

結(jié)合前文中的分析能夠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓實(shí)度相同的情況下對(duì)瀝青混合料使用三種檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)，蠟封法所得出的孔隙率偏差最小，這反映出當(dāng)混合料試件的吸水率保持在0.5%～2.0%時(shí)，對(duì)混合料的密度進(jìn)行檢測(cè)使用蠟封法比較合適。

3)當(dāng)混合料試件的吸水率超出2.0%時(shí)，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，三種檢測(cè)方法所得出的結(jié)果為：①表干法：Va1=6.51%、Cv1=10.3%、Vf1=2.373；②蠟封法：Va2=6.21%、Cv2=4.9%、Vf2=2.395；③水中重法：Va3=5.52%、Cv3=11.9%、Vf3=2.427。

結(jié)合以上檢測(cè)結(jié)果來看，使用表干法對(duì)混合料的孔隙率進(jìn)行檢測(cè)所得出的數(shù)值最大，這反映出在使用表干法檢測(cè)時(shí)，因試件表面的水分并未全部擦拭干凈，導(dǎo)致試件的測(cè)試體積變大，相應(yīng)的試件的密度降低，這是導(dǎo)致表干法檢測(cè)結(jié)果下孔隙率最大的具體原因。進(jìn)一步來看，使用蠟封法所檢測(cè)到的孔隙率偏差系數(shù)最小，這反映出這種檢測(cè)方法的誤差比較小，促使最終的檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度提升。針對(duì)水中重法，因混合料的吸水率超出2%時(shí)，大量水分滲入試件的孔隙內(nèi)，導(dǎo)致最終檢測(cè)到的結(jié)果缺乏價(jià)值。

3.1.6 結(jié)果分析

結(jié)合上文來看，當(dāng)混合料的吸水率低于0.5%時(shí)，選擇使用水中重法檢測(cè)試件的密度比較合適；當(dāng)混合料的吸水率超出0.5%時(shí)，選擇使用蠟封法檢測(cè)混合料的密度比較合適。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐以后得出：①蠟封法主要適合使用在混合料吸水率超出2%的試件密度檢測(cè)，也比較適合檢測(cè)吸水率保持在0.5%～2.0%的試件密度檢測(cè)；②相對(duì)于其他兩種檢測(cè)方法，蠟封法所檢測(cè)獲取的混合料試件密度結(jié)果更精準(zhǔn)。

3.2 瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)

3.2.1 試驗(yàn)內(nèi)容

該項(xiàng)目?jī)?nèi)使用的瀝青材料全部為新加坡生產(chǎn)的She1160/80瀝青。瀝青混合料中的粗集料主要是玄武巖、石灰?guī)r，檢測(cè)的內(nèi)容主要有壓碎值、磨光值、吸水率等。

3.2.2 瀝青混合料級(jí)配選擇

在設(shè)計(jì)瀝青混合料的配比時(shí)，級(jí)配是重中之重，不同粒徑的摻加料相互搭配合理，那么瀝青混合料的密實(shí)度能達(dá)到最大，有利于節(jié)省膠結(jié)材料，提升混合料的整體強(qiáng)度。因高速公路的上面層直接與大氣接觸，會(huì)受到雨水、空氣的影響，所以必須提升上面層的性能，不但需要具備較強(qiáng)的抗高低溫性能，還應(yīng)該具備抗水侵蝕的能力，但這些要求其實(shí)是相互制約的，無法全部兼顧。

3.2.3 浸水車轍試驗(yàn)

浸水車轍試驗(yàn)是將交通影響考慮在內(nèi)、以車轍指標(biāo)評(píng)價(jià)水穩(wěn)定性的試驗(yàn)方法。這種檢測(cè)方法能夠完整模擬出路面水損害的整個(gè)過程，大交通量道路的剝落損壞和相同材料的浸水車轍試驗(yàn)的結(jié)果之間存在相應(yīng)關(guān)系。浸水車轍試驗(yàn)如下。

1)成型方法：試件成型的方法應(yīng)符合規(guī)范要求，必須保證瀝青混合料的碾壓密實(shí)度滿足馬歇爾試驗(yàn)的要求。

2)飽水方法：①正常溫度下(大概為25℃，下同)保證浸水時(shí)間控制在20 min；②0.09 MPa浸水抽真空15 min；③將試件放置在-18℃環(huán)境中持續(xù)16 h；④正常溫度下浸水一段時(shí)間。

3)測(cè)試方法：實(shí)際試驗(yàn)選擇使用三井公司所研發(fā)的DB45車轍測(cè)試儀，水槽內(nèi)的溫度設(shè)置為40℃，荷重0.7 kN，瀝青混合料的速度控制在42次/min，碾壓次數(shù)4 000次。

結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同級(jí)配的穩(wěn)定度序列為：AC-16I>AK-16A>AK-16C>SAC-16。結(jié)合車轍深度的增長(zhǎng)速度來看，其排序應(yīng)該為：AC-16I>AID-16A>AK-16C>SAC-16。

進(jìn)一步來看，AC-16I和AK-16A在前期階段的變形量較大，且轍槽發(fā)展的速度非?？欤l(fā)展至后期時(shí)則趨向于穩(wěn)定；AK-16C和SAC-16在最初的5～10 min時(shí)，變形量的差異并不大，但在大規(guī)模的交通量作用下，車轍現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，且增長(zhǎng)的速度不斷加快，這直接反映出前兩個(gè)型號(hào)的瀝青比較厚，柔性較大，在浸水以后膠結(jié)材料的黏度大幅度下降，在交通通行影響下，混合料的抗剪切變形能力大幅度降低，所以，當(dāng)試件的密度達(dá)到一定程度以后，變形的速度則會(huì)開始下降；相對(duì)而言后者的瀝青膜比較薄，無法滿足最低要求，促使水分容易滲透至試件孔隙內(nèi)，當(dāng)浸水以后，路面剝落損害的程度越來越嚴(yán)重。

3.3 瀝青混合料黏附性試驗(yàn)

1)瀝青混合料的粒徑控制在9.5～13.2 mm，集料的重量控制為200 g，將集料清洗干凈并放置在烘烤箱中作烘干處理。

2)使用以上方法將瀝青試塊放入在燒杯中。

3)稱取100 g的顆粒。

4)將瀝青顆粒從烘干箱中取出，確保集料完全被瀝青覆蓋，然后在常溫環(huán)境下靜置1 h。

5)將集料樣品放在80℃恒溫水槽內(nèi)，持續(xù)30 min。

6)取出玻璃板并放置在水槽中，觀察瀝青薄膜的剝落變化。

4 結(jié)束語

瀝青混合料作為高速公路建設(shè)工程的重要原材料之一，其自身的質(zhì)量會(huì)直接對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量造成影響，必須高度重視，通過加強(qiáng)對(duì)原材料的檢測(cè)力度，確保每一項(xiàng)原材料的質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，以此提升道路施工質(zhì)量，延長(zhǎng)路面的正常使用壽命。

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