公路工程沥青路面施工试验检测内容与技术研究

2022-06-15张冬梅

工程建设与设计 2022年10期

张冬梅

（商丘市智能交通建设监理有限公司，河南商丘 476000）

1 引言

在公路工程沥青路面施工中，其原材料不仅包含基础沥青，还包含碎石材料，通过摊铺、碾压及其他施工方式形成路面结构体系。为保障该路面结构的高温稳定性、低温抗裂性、水稳性以及耐疲劳性，需要对施工全过程开展试验检测工作。在此过程中，要选择科学合理的检测技术，以便掌握公路工程沥青路面的施工情况，及时发现问题，采取针对性的措施解决问题，为公路工程后期的运行奠定基础。

2 公路工程沥青路面质量要求

2.1 水稳性

在沥青路面运行过程中，水侵害问题一直以来都是其常见病害之一，导致沥青路面出现坑槽、剥离以及松散等问题，进而促使沥青材料间的黏结力降低，使路面剥离速度加快，出现水毁。基于此，水稳性是决定沥青路面是否能稳定运行的重要标准，决定路面的耐用性[1]。

2.2 耐疲劳性

沥青路面在受到车辆荷载的持续作用后，自身应力会始终处于变化状态，路面在受到持续作用后的抗破坏能力便是耐疲劳性。当荷载作用次数到达一定程度后，沥青路面受到的应力会超出自身抗破坏力，进而导致开裂现象，影响行车舒适性及安全性。

2.3 高温稳定性

高温稳定性指代的是沥青路面抗流动变形的特性。因为沥青面层在使用过程中的强度与刚度会随着温度的升高而弱化，受到行车荷载后容易发生病害，如波浪、车辙以及推移等，从而影响工程运行质量，因此，提高沥青路面的高温稳定性十分必要[2]。

2.4 低温抗裂性

沥青面层在低温环境下的抗裂能力被称为低温抗裂性。环境温度的降低会导致沥青劲度不断增加，再加上外界车辆的载荷作用，一旦沥青面层内部应力无法释放，最终会导致应力超过沥青路面材料的抗拉强度，使沥青路面出现裂缝，直接破坏路面，为公路工程的可靠性与安全性埋下隐患。

3 公路工程沥青路面现场试验检测内容与技术

3.1 施工前及施工中检测

3.1.1 集料检测技术

有关集料的检测内容有粗集料试验、细集料试验以及矿粉试验等。不同检测内容应用的技术有所不同，具体内容包括：

1）粗集料试验，常见的试验有：筛分试验、含水率试验、针片状颗粒含量试验、压碎值试验等。

2）细集料试验，常见的试验有：含泥量试验、砂当量试验、压碎指标试验等[3]。

3）矿粉试验，常见的试验有密度试验、亲水系数试验、塑性指数试验等。

3.1.2 沥青性能检测

为提高沥青性能，保障沥青与石料之间的高黏结关系，延长沥青路面使用寿命。需要对沥青开展试验检测，从其密度、黏附性入手。本文主要从沥青延度入手进行探究。在探究沥青延度时需应用延度仪设备，制作的试件在室温中冷却1.5 h，刮刀处理后将试模连同底板放入规定试验温度的水槽中保温1.5 h，再放入延度仪的水槽中，水面距试件表面应不小于25 mm，在检测过程中需要对水温进行控制，并且保障水面无任何晃动情况，设备保持高稳定性。试验结果要多次测量与收集，单次检测结果不具有代表性，更不能为相关决策提供依据[4]。

3.1.3 混合料检测技术

混合料检测指代的是对沥青路面原材料混合处理之后的状态检测。在沥青路面施工活动中，材料普遍为混合料，并且对混合料的抗剥落能力、抗车辙能力都有明确要求。

1）马歇尔试验

马歇尔试验作为沥青混合料的常见检测技术，能够辅助工作人员有序开展混合料配合比设计，严格把控沥青路面的施工质量。在试验准备阶段，首先，工作人员要结合沥青路面的施工实况制备混合料试件，常见的制备方法有击实法、轮碾法。需注意的是，混合料试件的成型指标会影响马歇尔性能检测结果，尤其是对孔隙率的影响相对较大。因此，在试件制备完成后，需对其高度进行测定，不满足高度要求的试件一律废弃处理[5]。若试件还未完全冷却就直接脱模，也会影响试件质量。完成试件制备工作后，需要将其放置在恒温水槽中保温，然后置于马歇尔试验仪上进行试验。

2）车辙试验法

车辙试验法有横断面尺法、基准尺测试方法、激光车辙仪测试方法。以激光车辙仪测试方法为例，该方法是在车辙横向位置设置红外线传感器，对车辙的坑洼程度进行连续监测。目前已广泛应用于道路工程车辙检验中。工作人员进行检测时，需要对压轮轴的压强进行测定，确保相关数值处于正常范围。之后，在高温环境下要保障压轮轴始终处于固定线路，以此明确沥青面层的稳定性[6]。此方法适用于测定沥青混合料的高温抗车辙能力，供沥青混合料配合比设计时的高温稳定性检验使用，也可用于现场沥青混合料的高温稳定性检验。

3.1.4 沥青路面厚度检测

常见的沥青路面厚度检测方法有挖坑法、钻芯法、雷达法。公路工程沥青面层厚度通常为8~30 cm，基层厚度范围为20~40 cm。以雷达检测为例，该方法具有分辨率高、中心频率大的特点，但是探测深度较浅，属于浅部施工技术。在检测过程中，以脉冲形式为主向沥青面层发射电磁波，电磁波在同一介质中传播时会按照相应速度进行传播，但遇到不同介质将会发生折射现象[7]。以此对沥青厚度进行准确探测。

3.2 施工后检测

3.2.1 路面平整度检测

有关沥青面层平整度检测手段较多，如三米直尺法、连续式平整度仪法、激光平整度仪以及车载式颠簸累积仪法。

1）三米直尺法

在应用直尺法对路面平整度进行检测时，需明确测量方向，目测直尺底面与沥青面层之间距离，确定最大间隙位置。随后运用塞尺测量最大间隙距离，准确至0.5 mm，以三米直尺与路面的最大间隙为测试结果。

2）连续式平整度仪

一般情况下，连续式平整度仪的标准长度为3 m，测定间距为10 cm，计算区间为100 m，每隔100 m 输出一次结果。在测量过程中，要明确测量区间，将该设备置于路面起点，牵引设备后部沿着测量区间纵向行驶，横向位置要始终保持稳定。保障连续式平整度仪工作正常。需注意的是，该设备应匀速前进，速度以5 km/h 最佳，最大不超过12 km/h。

在测量过程中，需要每隔10 cm 测记位移值，每100 m 测量区间内的平整度标准差，区间平整度用式（1）计算：

式中，σi为区间平整度计算值，mm；di为以100 m 作为一个区间，每隔一定距离采集的路面凹凸偏差位移值，mm；N为计算区间中用于计算标准差的测试数据个数，个。

3）激光平整度仪

激光平整度仪通常应用于无泥浆、无冰雪以及无严重车辙坑槽的沥青路面平整度测试上。激光平整度仪采集的数据是路面相对高程值，应以100 m 为计算区间长度用国际平整度指数（IRI）的标准计算程序计算IRI 值，以m/km 计，保留2 位小数。

3.2.2 抗滑性能检测

针对沥青路面抗滑性能检测工作，检测内容主要是车胎在制动情况下与面层产生的摩擦力度。抗滑性能的好坏直接影响着车辆能否安全行驶。

1）横向力系数测试法

因公路工程中横坡与路拱的存在，车辆在运行过程中不同轮胎的制动力有所不同。车轮在运行过程中极有可能存在横向侧倾现象，若要对车辆实际行驶状态进行测量，需测定其横向侧移阻力，进而得出沥青路面摩擦系数。根据实际应用情况来看，该方法不仅能测量路面横向力系数，还能反映其侧向摩擦系数，并且测试点位多，具有测量效率高的特点。

2）制动距离法

制动距离法，是指在已知车辆质量的情况下，测量其在湿润路面的制动距离，以此计算路面摩擦系数。但是根据实际应用情况来看，由于难以保障车辆完全制动，并且受环境影响因素较大，因此，该方法的应用具有一定的局限性。并且在高速状态下紧急制动安全性不高，因此，该方法并未被广泛推广。

3）能量损失法

该测量方法是一种基于能量守恒定律的抗滑性能测试方法，主要代表有摆式面层系数测定仪，通过明确摆锤末端橡胶皮克服摩擦力所做的功，反映沥青路面的抗滑性能。相较于其他方法，能量损失法具有成本低、操作简单的特点，但该方法受主观因素影响较大，因此，在测量精度方面还有待提高。

3.2.3 路面弯沉检测

1）贝克曼梁弯沉试验

此方法适用于测试路基及沥青路面的回弹弯沉，以便评价其承载能力。其原理是路基或路面在荷载作用下会产生垂直变形，卸载后能够恢复的变形数值便是路面的回弹弯沉结果。在试验过程中，当沥青面层厚度大于50 mm 时，回弹弯沉值应根据沥青面层平均温度进行温度修正，如果路面平均温度为（20±2）℃时，可以不进行修正。在试验过程中，要检查标准车制动性能以及轮胎气压是否符合要求，查看其是否符合规定轴重，车辆在行驶过程中要注意轴重不能发生任何变化。随后做好标记，将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙，与汽车行驶方向一致，梁臂不能碰到轮胎。安放百分表于弯沉仪测定杆顶面上，随着车辆缓缓前进，百分表数值会发生变化。当表针转动到最大后，表针将会回转。读取最大数值与回转后的数值，而后进行计算，掌握路面弯沉值[8]。

2）落锤式弯沉仪

与贝克曼梁弯沉试验有所不同的是，贝克曼梁弯沉试验属于静态弯沉，但落锤式弯沉仪测量，能够模拟汽车行车荷载，对道路弯沉情况进行测量，由计算机完成弯沉数据采集工作，具有速度快与精度高的特点。因此，经常使用落锤式弯沉仪开展动态弯沉测定工作，同时也将其用于回弹模量的测量。结合当前弯沉测量情况来看，落锤式弯沉仪通常情况下有内置式与拖车式两种类型，内置式具有灵活轻便的特点，拖车式具有便于维修存放的特点。施工单位需结合实况选择合适的测量仪器，以便有效掌握动态荷载下的弯沉现象，为提高测量结果奠定基础。