沥青路面面层各阶段质量分析及检测技术应用探讨

2021-06-29罗鲁华

运输经理世界 2021年31期

关键词：落锤面层集料

罗鲁华

（广州市衡正工程质量检测有限公司，广东广州 510000）

0 引言

众所周知，沥青路面的离析、裂缝以及泛油等路面缺陷危害大，对行车安全有着重要影响，从这一点来看，探讨沥青路面面层检测技术的实际应用是十分必要的。

1 沥青路面面层性能的分析原则

沥青路面的整体性能，一是与人、施工机具和施工技术有关，二是受材料、环境等客观因素影响，分析每种性能下的技术原则，更有利于加强对路面施工的全面了解。

1.1 抗形变原则

车辆行驶于道路时，沥青路面起到分散车辆全部荷载的作用，尤以轮胎对路面的集中荷载最大，也就是常说的车辙病害。长此以往，路面损害程度愈加严重，降雨时凹陷位置容易积水，对来往车辆造成安全威胁，且积水容易渗透到基层和路基当中，基层和路基的泡水湿软易引起不均匀沉降，因此要求施工材料具备较强的抗形变能力[1]。

1.2 耐用原则

气候、气温对沥青路面正常使用寿命期内安全性影响不小，行车的安全性会随着材料耐用性的降低而降低。如果气温过高，路面温度直线飙升，急速行驶状态下的车辆轮胎与路面摩擦力逐渐增大，最终导致爆胎；当气温过低，如冬季下雪使路面冻冰，轮胎在冰面上打滑同样不利于行车安全；也会降低沥青路面面层的使用寿命，增加道路的维护成本，因此材料的耐用性不容忽视，此外还应关注后期的路面防护问题。

1.3 服务与经济原则

道路工程终究是为生产生活所服务的，要发挥路面性能的优势，为正常出行、运输等行驶车辆提供安全保障。相关企业要切实紧抓道路整体质量，质量决定服务，服务决定效益，这既是道路工程健康发展的基本点，也是企业做大、做强的有效途径。

2 沥青路面施工病害及问题分析

2.1 裂缝病害

对于道路工程中沥青路面的裂缝病害，其形成原因主要有以下几点：一是选购的沥青材料质量与施工标准有明显差距，施工用料入场流程把控不严，部分施工甚至存在偷工减料的现象，并未依照规定对材料进行全面检测，部分集料质量令人担忧，如骨料强度低，含泥量超标；二是集料拌和的热量会逐渐升高，一旦出现操作失误等问题，路面内部热量很难迅速排出，天气变化导致路面热胀冷缩，进而发展成裂缝；三是碾压时沥青混合料温度偏低，压实机具能量不足难以压实，造成压实度不够；四是沥青面层分层过薄，层与层之间也未刷粘层油，使之沥青面层整体性偏低；五是除上述原因外，如基层材料质量和施工缺陷导致路基不规则下沉、基层的反射裂缝、下面层防水性差、路面老化、载荷超标等问题，也是导致路面形成裂缝的主要原因，图1 为路面裂缝情况[2]。

2.2 泛油病害

沥青路面泛油病害的形成原因有以下几点：其一，沥青薄层现象导致泛油病害，一是骨料严重流失，二是路面管理疏忽大意；其二，混合物中各集料比例失衡，沥青的实际用量有误差，进而发生泛油问题；其三，路面压实程度过高，部分工程在完工后就马上投入使用，此时混合料并未达到最佳状态，导致路的表面有一层油膜；其四，压实机具选用不当，比如改性沥青SMA 混合料不得采用轮胎压路机碾压，以防混合料被搓擦挤压上浮，造成构造深度降低或泛油。泛油病害导致路面摩擦系数大幅度降低，行驶车辆实际速度容易超出标准范围，以致造成各类事故。此外，在部分降雨量比较集中的地区，雨水直接渗透混合料，骨料密集度下降，使路面病害进一步加重。

2.3 离析问题

路面离析与集料级配、空隙率、沥青占比、搅拌时间等因素相关，路面部分区域混合料集中，而有些区域则相对分散，不规则的分布呈现是判定离析的主要证据。导致离析问题形成的原因，一方面是由温度差异决定的，路面各区域进行摊铺时，对相应温度有各自的标准，对集料搅拌能力要求很高；另一方面与集料密度有关，当混合物密度达不到设计要求时，路面质量必然会受到影响。

3 沥青路面面层检测技术在各阶段的应用

3.1 加强对原材料检测标准的质量控制

3.1.1 粗集料的检测

检测频率为每1000m3检测一次，根据碎石的性质、状态设定不同的质量标准：其一，表层压碎值低于25%，中下层低于29%；其二，表层相对密度高于2.8，中下层高于2.6；其三，粒径在0.075mm 内粉尘误差量控制在1%以内；其四，针片状含量与颗粒含量满足实际方案标准。由工程监理方或有条件的建设方抽取40%样品进行检测。

3.1.2 细集料的检测

检测频率为每1000m3检测一次，根据集料的性质、状态设定相应的质量标准：其一，砂当量不低于65%，最佳控制量为75%以上；其二，表层相对密度高于2.7；其三，流动时间不小于35s；其四，粒径在0.075mm 内骨料误差量控制在2%以内；其五，颗粒含量满足设计要求。由工程监理方或有条件的建设方抽取40%样品检测。

3.1.3 矿粉的检测

检测频率为每运输车检测一次，根据矿粉的各项指标设定相应的质量标准：其一，表层相对密度不小于2.6；其二，含水率不大于1%；其三，塑性参数小于5；其四，亲水参数小于1；其五，矿粉外表无聚合体；其六，热稳固度与粒度满足设计要求。其中表层相对密度、含水率、粒度、塑性参数、亲水参数由工程监理方或有条件的建设方抽取40%样品检测，矿粉外表及热稳固度应执行动态检测。

3.1.4 石油沥青的检测

对各运输车集料分别检测一次：其一，针入度要求控制在70mm 左右；其二，软化点大于45oC；其三，延度满足设计标准。

3.1.5 改性沥青的检测

对各运输车集料分别检测一次：其一，针入度不得低于45mm；其二，软化点大于80oC；其三，延度大于35cm。

3.1.6 改性乳化沥青的检测

对各运输车集料分别检测一次：其一，蒸发残留量不小于60%；其二，针入度在45～110mm 区间；其三，软化点不小于55%；其四，延度不小于20cm。

3.1.7 沥青混合料的检测

混合料的不同检测项目设定相应的检测频率和质量标准：其一，针对外观执行动态检测，观察集料现象，如光泽、烟雾、泛白等，检测离析率和规则度；其二，出品温度，要求做到每车检测、每天记录，对均值进行评价；其三，集料级配，每班次检测1～2 次；其四，油石比，每班次检测1～2 次；其五，每班次的级配、油石比做出统计图表，与每班次混合料的性能指标进行比对；其六，对各搅拌机性能定期检测。

3.2 对沥青路面面层的施工检测的质量控制

3.2.1 对沥青路面面层压实情况的检测

路面面层的荷载水平往往取决于压实程度是否合乎设计要求，要加强该方面的检测重视程度，确保面层质量。根据以往的经验来看，判断面层压实情况要考虑密实性、平整性以及荷载水平等几个方面，对相关因素性能的检测必须完全符合设计标准，综合论证每种检测结果对实际施工的影响。同时，还应重点关注压实作业的动态进展，通常认为压实不理想的主要原因与虚铺厚度、碾压温度、碾压机具、碾压方式、碾压遍数有关，要避免混合集料处于凝固状态造成缝隙、开孔，提升作业效率。要科学控制实际压实情况，合理搭配压实机具，如力度过大使面层遭受重力挤压，面层起油影响路面的防滑能力，也会造成额外的成本压力。面对诸多不利因素，在检测面层时更不能掉以轻心，做到全方位掌控各项因素指标。

3.2.2 对路面面层离析状态的检测

影响路面离析率的因素主要有缝隙率、沥青实际含量以及集料的不规则等指标，应加强对沥青含量和集料级配的检测比重，按照设计标准严格控制误差。检测细骨料时，将检测报告与质量标准进行科学对比，重视水害对细骨料的渗透影响。对面层离析进行检测操作时，要注意各层节点的科学控制，使各项数据、信息与实际检测相符，确保检测报告具有应用价值，最终得出正确的技术结论[3]。

3.2.3 对工程环境和施工环境的检测

沥青路面面层摊铺作业时，要考虑客观因素对整个工程的实际影响。比如，周边环境条件恶劣，存在路基侧坡，施工过程中产生大量的作用力，导致地层受毁坏，侧坡的安全性也就无法保障；冬天与雨季的施工，冬天环境温度和基层温度低，摊铺时易使沥青混合料降温过快，压不实，雨季施工时环境湿度过大，雨水会使沥青混合料摊铺温度和碾压温度不够，面层结构遭受改变，材料也会受之影响，层与层之间黏结不够造成层面整体性差，此时进行铺摊更容易产生蜂窝等病害现象。充分说明检测不能只针对路面面层，还要对客观环境进行监测，任何检测项目的疏忽都会直接影响工程总体质量。

3.3 沥青路面面层弯沉检测新技术的实际应用

3.3.1 车载式自动落锤弯沉仪检测技术先进性

车载式自动落锤弯沉仪的基本原理与贝克曼梁法的工作原理是相同的，虽然外形有区别，但均是采用了简单的杠杆原理。车载式自动落锤弯沉仪主要设备包含荷载发生装置、弯沉检测装置、运算及控制装置和牵引装置。将检测车开到测定地点，通过计算控制下的液压系统，启动落锤装置（锤重和落高根据需求可调节），使一定质量的落锤从一定的高度自由落下，冲击力作用于承载板上并传递到路面，导致路面产生弯沉，分布于距测点不同距离的传感器检测沥青面层表面的表现，记录系统将信号输入计算机，得到路面测点弯沉及弯沉盆。理论上车载式自动落锤弯沉仪的最高时速可达100km，在实际应用中以50km/h 左右为宜[4]。

3.3.2 车载式自动落锤弯沉仪与贝克曼梁法综合对比分析

在交竣工验收检测过程中检测量较大，用传统的检测方法耗时费力，影响进度，更便捷快速的检测技术应运而生。就车载式自动落锤弯沉仪在实际检测工作中的应用举例说明，此套设备不仅能够准确、实时、快速地进行检测并计算出各等级沥青路面面层的弯沉值，还可以自动计算出其标准偏差、测点桩号信息、动态弹性模量等指标数据，配合高精度的空温及地温传感器，并将其与所测测点的弯沉数据关联后统一保存，极大的缩短检测周期，提高检测效率。相对传统的使用贝克曼梁检测弯沉值的方法所需人数，车载式自动落锤弯沉仪仅需两人左右，所测得的检测数据更加全面科学，相关软件还可以通过多测点弯沉盆的数据分析与反算，从而计算出沥青路面面层的弹性模量，为道路的后期养护提供参数数据。在实际运用中，单点检测用时不超过20s，相比传统方法节省了百倍时间不止，再者安全性更高，检测人员只需设定一些必要参数然后驱车沿道路匀速前进即可，配件软件生成相应的电子数据，也省略了手写纸质原始记录的步骤，不管是从外业的角度还是内业的角度，都极大地提高了速度和效率。虽然车载式自动落锤弯沉仪在速度、效率、检测的变动成本方面有着极大优势，但固定成本投入较大，在检测量大的情况下选择此方法更佳。

3.4 对道路运营期间的质量检测新技术的应用

道路后期的使用价值和实际性能，通常受行车舒适性（平整性）与荷载上限影响，其中路面的最大荷载与面层厚度有关，平整性主要取决于路面的密度与压实质量，因此该方面也应视为检测工作的重点项目。施工方要注重新设备的研用，目前的新型路面检测技术就是以激光或雷达为设备核心，对路面进行实时检测，激光或雷达将地面信息全面收集，可按正常车流速度同步并快速将路面的长度、范围、位置转换为电子信号发送到检测室，进行路面损坏、平整度、路面车辙、路面跳车和路面磨耗等路况检测，同时还可以进行路面纵断面、横坡等测量。激光或雷达检测技术可智能调控最佳检测距离，相关人员在得到信号后利用电磁波检测层厚，检测系统科学分析对应数据得出最佳作业区域，有利于提升对路面养护的施工效率。该类测定仪是一种与路面无接触的测量仪器，因此该类测定仪有着广阔的应用前景。

应用激光断面仪检测沥青路面平整度时应注意几个问题：一是路面清洁度对数据的影响，道路表面出现杂物，当检测车行驶经过时，测试结果有可能偏离真实情况；二是在测试过程中，为保证测试结果的精确性，检测车应尽量匀速前进，在实际应用中速度不超过80km/h 时数据是比较精确的；三是在检测长坡路段时，应注意上下坡时数据的稳定性，下坡时测得的平整度值一般略大于上坡时测得的结果，掌握这个规律，通过软件纠正以得到更准确、可靠的数据；四是检测车的载重也会影响数据的偏差，主要由于不同的载重会影响轮胎气压的原因，造成检测车横梁高度的变化，若无修正手段，会产生数据偏差，一般情况下加上驾驶员以不超过三人为宜；五是在雨天或者路面潮湿有积水的情况下不能进行检测，以免激光发射到达地面上会产生散射，测得的数据就不准确，实际工作中不能检测任务紧而忽视此问题。