公路沥青混合料试验检测要点研究

陈宁

（中犇检测认证有限公司，河南郑州450000）

0 引言

公路工程施工环节，沥青混合料试验检测必不可少，在保证检测科学性、合理性、有效性的同时，质量达标才会成为可能。通过检测的方法可及时发现施工问题，采取针对性的措施，将问题带来的损失降到最低。所以要想保障工程质量，沥青混合料检测是关键，对于公路工程后续建设、使用都具有非常重要的作用。

1 沥青混合料分类及特性

沥青混合料属于复合式材料，由沥青、粗细骨料、聚合物、矿物质粉等多种材料组合而成，所以成分较多也使得施工时质量影响的因素更多[1]。不同结构的沥青混合料在使用时同样也会对施工质量产生不同影响。在沥青混合料中，常用结构有悬浮、骨架两种形式，而骨架又划分为空隙与密实结构，以下重点针对具体分类及特性进行分析。

1.1 普通沥青混合料

此类型材料也就是常说的AC 型沥青混合料，多在城镇道路中使用。此类型材料便是典型的悬浮式密实结构，内部摩擦角很小，黏聚力大，高温状态下不具备较好稳定性。

1.2 改性沥青混合料

通常情况下在使用沥青混合料时会将橡胶、聚合物等填料加入，形成改性剂，这样可以有效改善沥青混合料不同的性能。与AC 型沥青混合料比较，此类型材料具备了较好的耐高温性、高温抗车辙性能、低温抗开裂性，多在城市快车道使用。

1.3 沥青马蹄脂碎石混合料

此类型材料也被称之为SMA，属于骨架密实结构，主要成分是沥青、矿粉、纤维稳定剂，主要是对间断性骨架进行填充。此类型材料应用范围较广，既可以在快车道使用，又常用于主干路，有利于路面抗变形力以及耐久性提高，内部摩擦角较大，高温稳定性较好。

1.4 改性沥青马蹄脂碎石混合料

此类型材料与改性沥青结合使用，功能性增强，不仅使路面高温抗车辙性、水稳性、低温抗变形性增强，而且加大了构造深度，提高了路面的耐久性、耐老性，从而延长其使用寿命。热拌沥青混合料与冷拌沥青混合料相比较而言，前者成型时间短，具备了较好的稳定性，提高了路面的抗裂性、抗滑性。

2 公路沥青材料试验检测要求

2.1 强度和承载力

在公路路面施工过程中，沥青是常用材料，既要具备较好的强度，同时还要有较强的承载力，只有将公路质量提高，才能够确保公路上行车的安全。若沥青材料不具备较好的强度，那么极易造成路面开裂，不仅会缩短公路使用寿命，而且影响交通运行，后期维修难度加大。若不具备良好承载力，那么极易出现路面坍塌事件，在很大程度上带来了行车安全问题[2]。所以不论是施工人员，还是检测人员，都应该给予沥青材料强度、承载力检测以高度重视，保证沥青材料性能与工程要求相符。

2.2 耐久性

沥青路面耐久性是指即使在气候、行车荷载影响下，沥青路面依然能够具备较好的性能。公路工程建设结束投入使用以后，便会面临着较重的交通运输压力，而此时路面结构荷载便成为重点，车辆自身的重量，再加之行使过程中产生的摩擦力，都会在很大程度上损伤到路面，为降低路面质量病害发生的概率，减少维修保养成本，沥青材料需符合要求，经久耐用。

3 公路沥青材料试验检测要点

3.1 取样

取样是公路沥青混合料试验检测前必做工作。为保证样品更具代表性，一般情况下会选用施工现场的热拌沥青混合料为样品。试验过程取样充足，取样量的选取是通过试验计算后获得的，通常是计算量的2.5 倍，若是在仲裁试验中使用，则可以多取备样，平行试验取样要根据普通试验取样，适当加倍即可，具体见表1。

表1 沥青混合料试验样品量

3.2 最佳沥青用量

公路路面沥青混合料最佳使用量是经过精确运算得来的。但是往往因材料性质不同，进而常借助理论公式进行相应运算，从而得出结论，试验结束以后会做相应调整，通过此方法得出的结果仅作为参考使用。目前借助试验来获得沥青最为准确且最佳用量的方法有维姆法、马歇尔法。当前我国在此方面的技术规范中多使用马歇尔法，在经过较长时间钻研后取得了不错的成效，确定沥青用量最佳的具体步骤如下所示：

步骤一：试样的制备。根据配合比例，计算不同类型矿质材料具体的用量，可结合沥青用量，以经验为重要参考依据，明确用量的具体范围，估计用量，除此之外可明确油石比。

步骤二：测定物理及力学指标。中值的选取以估计用量值为依据，根据间隔变化，最少制备5 组试验样件。温度、时间明确的基础之上，借助马歇尔仪器检测试件的稳定性、流值，进而依据测定结束以后的结果，通过计算得出具体的指标数值。

步骤三：分析及整理试验结果。

第一，沥青用量是基础，在对物理力学指标进行分析以后，找出二者关系，形成直观图示，如图1所示，标明横纵坐标，其中沥青用量为横坐标，纵坐标包括密度、空隙率、饱和度等。

图1 最佳沥青用量的确定

第二，a1 表示稳定度最大相应沥青用量；a2 表示密度最大值的时候沥青最佳的用量；a3 表示空隙率是中值的时候沥青最适宜的用量，取三者平均值，进而计算出的结果便是初始沥青最佳的用量数值，用OAC1 表示。

第三，对指标达标时沥青用时范围确定以后，为了方便分析，可以取中间值，作OAC2 表示。

第四，最佳用量的确定可结合OAC1、OAC2，对OAC1 关系图进行检查，保证与技术标准相符。另外，检验VMA，如果与要求相符，表明OAC1、OAC2 基础之上最佳用量的确定具备较强可操作性；若无法满足要求，可适当对粒径进行调整，再将试验进行重新制作以后，保证每项指标符合要求。

第五，气候条件是基础，适当调整最佳用量值。与此同时，根据OAC1 与OAC2 而明确的最佳用量，以以往试验的经验为重要依据，同时还要考虑道路技术等级等，进而做出调整。

4 水稳定性

试验以后确定沥青最佳用量，然后制备时采用的是马歇尔试件，通过浸水试验的操作或者真空饱和水试验，以确定残留稳定度是否达标。

如果沥青最佳用量、初始数值差异较明显，要将沥青最佳用量和某一初始沥青最佳用量重新进行试验操作，对残留稳定度进行确定。根据相关标准提要求，Ⅰ型混合料要想保证残留稳定度，就要维持在75%以上；Ⅱ型混合料要想保证残留稳定度，就要保持在70%以上。如果无法满足以上要求，就要重新配比，可将适量抗剥剂融入，从而提高混合料水稳定性。

5 抗车辙能力

获得试验结果以后，得出了沥青用量，此时便可进行制备，主要运用的是车辙试件，保持温度在60oC时检验沥青用量稳定度。

根据沥青最佳用量，获得的沥青最佳用量初始数值，采用车辙试验制备试件，结合技术规范提出具体要求，上层、中层采用沥青混合料，温度60oC 左右时，动稳定度应超过800 次/mm。如果试验结束后无法满足此要求，适当调整矿料级配、沥青用量，重新配比。

在经过调整、试验后，分析试验结果及试验经验，确定好最佳沥青用量、矿料级配以后，可有效开展现场施工活动。

6 物理指标

圆柱体是常用制备试件，经过12h 放置后，表现密度检测采用的是水中重法，结合相应数据，对沥青饱和度、矿料间隙率等进行计算[3]。

在开始做试验之前，首先要将不同类型仪器、工具准备齐全，包含浸水天平或电子秤，其分度值要求见表2所示。其次，需要准备好拴钩及网篮。采用水位溢流装置，将试件悬吊，需要保证吊线长度符合要求，悬吊位置要标准。如果采用轮碾成型机，可在悬挂时选用铁丝。最后，还需准备好秒表、电风扇及烘箱，用于试件制冷和烘干。试验方法以下详细说明。

表2 分度值要求

第一，以试验要求为依据，天平选择要与标准相符，天平的最大称重应至少超过试件重量的2 倍，同时不得超过所称重量的5 倍，否则，称重误差较大，结果不精确。按照以上要求操作，才能保证称量结果更加准确。

第二，以具体要求为基础，完成试件制备后，清除干净表面浮粒，对其进行称量。

第三，网篮安装好以后浸入流水箱内，适当调节水位，调平天平。试件置于网篮内，需要注意的重点是保持水的稳定性，不宜随意晃动，在水中静置1min 以后，称取水中试件质量。若天平读数持续性的变化或者短时间稳定性较差，说明试件存在严重吸水问题，不能使用此方法测定，要考虑其他方法，例如蜡封法等。

第四，试验完成以后，要将各项物理常数进行运算，获得相应结果，其中包含着表观、理论密度、空隙率、沥青体积百分率、矿料间隙率、沥青饱和度。

Ⅰ型沥青混合料试验多采用水中重法；表面有较粗颗粒，但密实度较高的混合料、集料具备强吸水性，测定时可以采用表干法。混合料吸水率在2%以上或者有很多碎石材料，不能采用表干法，可使用蜡封法。

7 加热温度与拌和时间

试验需要在不断优化与调整中，进而得出最终结论，所以只有冷料仓供料在规定范围内，才可对混合料进行搅拌。以搅拌后混合料外观以及温度情况，明确集料、沥青加热温度、最佳拌和时间。

第一，加热温度初步确定：根据沥青种类的不同，结合具体的标号，以详细的要求作为基础，确定加热时需要的具体温度，取中间数值，作为初始温度，集料加热的过程中要特别注意到的一点是，温度一定不能比沥青温度低，最好高出大约15oC。

第二，搅拌时间初步确定：总结相应经验，以此为基础，明确混合料搅拌最初的时间，最佳的时间控制在30～50s/锅，在具体的试验拌和时可以将50s 作为初始拌和时间。

第三，拌和混合料：在确定好初步加热温度、拌和时间以后，以此为重要依据，完成混合料的拌和。

第四，确定集料、沥青实际加热温度：在拌和机出料口位置测量混合料的温度，如果温度数值处于规定范围内，色泽均匀，表明加热温度的确定是具备可操作性的。如果温度未在规定范围内，通过目测以后混合料色泽、均匀度未达标，表明加热温度在设置的时候是有漏洞的，及时纠正，直到满足具体规范及要求。

第五，确定拌和时间：混合料最佳的拌和时间指的是经过拌和以后的混合料色泽匀称，s 表示的是集料完全包裹在沥青内时所需最短搅拌时间单位。混合料出料后，采用目测法，分析混合料是不是有明显的离析、花白料等情况，如果存在以上问题须进行相应调整，严重时要重新进行以上操作，并延长搅拌时间。

8 结语

总而言之，在公路工程路面施工过程中，沥青混合料是常用材料，为了能够确保施工质量，充分发挥此材料优势，促进整个路面施工质量的提高，在进行施工之前就要做好混合料试验检测工作，结合相关标准及要求，把握好检测要点，提高沥青混合料性能。