高速公路工程中沥青混合料的试验检测技术

覃立锋

高速公路工程中沥青混合料的试验检测技术

覃立锋

（广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001）

沥青混合材料是高速公路工程施工建设过程中重要基础建材之一，其质量与性能直接影响到高速公路车辆通行的安全性、稳定性以及舒适性。因此，为保障高速公路路面质量，在项目施工前必须对沥青混合料开展严谨科学的全面试验检测，从而保障沥青混合料的水稳定性、抗压能力与抗低温开裂性能等各项指标全部符合工程规范标准。因此，文章通过分析沥青混合料的组成，介绍沥青混合料试验检测工作的目的与重要作用，进而探究沥青混合物试验检测技术，为相关工程人员提供参考数据。

沥青混合料；高速公路；检测技术

引言

高速公路工程在路面施工阶段，常选择使用沥青混合料作为路面基础建材，其具备较强的实用性和稳定性，能够有效保障车辆稳定通行，同时不会产生较多声音污染，沥青混合料在后期修复养护阶段操作简单便捷，有助于高速公路整体管理工作开展。沥青混合料主要由沥青以及矿物质等混合形成，是一种复合型较强的混合材料，实际施工中需要根据工程实际情况进行判断，对沥青使用情况进行适当调整，以保障其符合施工要求，能够具备良好的适应性和受力性。

1 沥青混合料的成分组成

沥青是一种混合型复合材料，其主要成分包括沥青、矿物粉、聚合物质以及多种粗细不同的骨料等材质。沥青施工质量的影响因素相对较多，其中不同结构组成的沥青材料对沥青路面施工质量影响相对较为直接，质量较差的沥青材料能够直接造成路面抗车辙性、抗开裂性、抗低温性与水稳定性等性能低下，从而致使车辆通行质量低下。沥青材料常见的组成结构有悬浮＋密实结构、骨架＋密实结构以及骨架＋空隙结构等。

2 沥青混合料试验检测工作的重要性

高速公路属于高级道路，其使用性能相对较强，具有车速快、流量大、安全稳定等特点，因此对公路路面质量与性能等要求极为严格。高速公路是我国道路系统中重要组成部分，对区域合作交流、经济流通发展、地方文化融合等具有重要的交通作用。沥青道路在实际使用中对车辆轮胎损耗程度较低，车辆在行驶过程中会具备良好舒适的通行体验，且产生的噪音相对较低，被广泛应用到高速公路建设工程中[1]。因此，沥青路面结构要求比普通型道路路面要求更加严格，出于对道路使用安全性、持久性以及经济性等因素的综合考虑，对沥青材料进行试验检测具有十分重要的现实意义，高质量的试验检测工作能够有效减少沥青道路施工中可能发生的质量问题，以此节约整体管理运营成本，加强道路使用效果，提高高速公路社会效益和经济效益。

3 沥青混合料的质量试验检测目的

3.1 耐久性能

沥青路面在实际使用中需要在气候条件不断变化以及车辆持续运行的情况下保证车辆运行的安全与稳定，因此，沥青路面首先需要具备极高的耐久性能。高速公路项目建设完工后，会被车辆开展高频率使用，且天气情况不断变化，高温、暴雨和大雪等都会对高速公路造成一定负面影响。为减少相应问题发生，同时方便道路后期维修养护工作，施工时首先需要重视沥青材料的合理选择，以加强其耐久性，从而保证高速公路使用的稳定性和安全性。

3.2 强度与承重性能

高速公路路面施工中最为重要的使用材料就是沥青混合料，因此必须保证沥青材料承重性与整体强度符合工程规范要求，以保证其具备良好的使用效果，同时在一定程度上延长自身使用周期。如果沥青材料承重性能不够或者整体强度较低，在实际使用过程中会出现路面开裂现象，严重情况下甚至出现某段路面崩塌现象，不仅直接影响到高速公路使用周期，而且对通行车辆与驾驶人员构成严重的安全事故。施工单位需要高度重视沥青材料性能和质量等，对其进行必要的试验检测，以此保证高速公路施工建设能够顺利稳定进行。

4 沥青混合料试验检测具体步骤

4.1 水稳定性试验检测

为检测沥青材料的稳定性能，可以开展水稳定性试验，以浸水车辙试验中的动态稳定度与车辙深度数据作为最终评价依据。试验对象通常选用SBS沥青材料中的AC-13和AC-20、马蹄脂沥青中的SMA-16以及普通沥青中的AC-13和AC-20进行试验检测分析，从而帮助检测员了解不同结构的沥青特点，以此判断其水稳定性能是否符合工程施工标准。

在沥青材料进行动态稳定度与车辙深度试验中，首先需要严格把控试验检测环境温度，通常情况下，试验环境温度应在60℃以下，同时试验时间控制在10 h以内。例如，试验人员可以将试验样品放在60℃水箱中，使水箱温度保持稳定，10 h后取出样品进行数据检测，同时记录各项指标，具体试验结果如表1所示。

表1 沥青混合料试验数据表

沥青类型级配控制类型车辙深度动态稳定度（次·mm-1） SBS沥青材料AC-132.265220 壳牌90#AC-134.68982 SBS沥青材料AC-202.335635 壳牌90#AC-205.041077 马蹄脂沥青SMA-161.936417

4.2 最佳沥青用量试验确定

高速公路项目施工中，沥青材料的最佳使用量需要通过缜密的数据计算最终确定用量数值。由于沥青材料存在一定的性质差异，使用理论公式进行计算得出的数据结果常与真实数据存在一定差距，因此需要进行试验检测对数据进行修正，所以，理论方法计算出的结果通常作为参考数据，不能算作最终施工依据。确定沥青材料最佳使用量的试验方法主要有两种，即马歇尔试验法与维姆试验法。目前，我国高速公路项目中沥青最佳使用量的标准检测方法是以马歇尔试验法为基础，同时根据我国实际情况，结合多年科学研究制定出的检测方法，使用该方法进行试验时，需要进行以下几项步骤。

第一，调制试验样品。试验人员需要根据配合比例对沥青中各项材料进行计算确定，根据有关材料或过往经验中使用的沥青使用量作为依据，对沥青使用量进行大概估算。试验人员也可以直接明确合适的油石比例。

第二，将估算的沥青使用量作为试验中值数据，以适当的间隔进行数值变化，准备最少5组试验样品，保证试验环境温度和时间处于合理范围内，使用马歇尔专业试验器材对试验样品进行试验，检测其流值以及稳定度，同时以检测结果为数据基础对矿料饱和率、空隙率以及间隙率等指标进行精确计算。

第三，将检测出的沥青使用量与各项物理指标间的关系绘制成平面关系图，将沥青使用量数值转换成平面关系图中的横向坐标，将饱和率、空隙率以及密度等指标数值转换成平面关系图中纵向坐标[2]。将稳定度峰值状态下的沥青使用量数值记作x；将密度达到峰值状态时的沥青使用量记作y；将空隙率达到平均值时的沥青使用量记作z，随后计算上述三者数据的平均数值，将平均数值当做沥青最佳使用量，记作A。记录全部指标达到工程技术规定时对应的沥青使用量数值，同时为方便数据计算分析，对其求取平中间数值，记作B。

第四，将A和B作为基础数据，进行沥青最佳使用量计算，同时检查A对应的平面关系图，确定其是否满足规定要求。同时检验VMA，确定其是否满足规定要求，若满足规定标准，则表明以A和B为基础数据计算出的沥青最佳使用量具有可行性与合理性；若其不满足规定标准，需要试验人员对试验过程进行分析探讨，适当调整级配粒径，随后再次试验，直至所有指标全部符合标准要求，同时记录数据，以此为沥青最佳使用量。

第五，将气候环境作为依据基础，同时结合沥青实际情况，对沥青最佳使用量数值进行相应合理的调整。除此之外，如果以A和B作为基础数据计算沥青最佳使用量时，还需要结合现阶段沥青施工经验、道路工程工艺级别以及工程实际施工条。

4.3 加热温度与搅拌时间试验检测

对冷料仓进行多次试验调整，确保其实际供料比例符合正常平衡标准后方可记性混合材料搅拌工作。将搅拌完成后的混合料温度与外观等作为依据信息，最终确定出沥青最佳搅拌时间、加热温度等。

明确加热温度。根据不同种类与标号的沥青为基础信息，结合有关工程规定确定的沥青加热温度，取中间数值，将其作为原始沥青加热数值。同时需要注意，集料实际加热温度需要高出沥青温度20℃左右。然后明确搅拌时间，有关人员可以依据过去成熟的施工案例经验确定混合物料的实际搅拌时间[3]。在正常情况下，每份沥青混合物料的合理搅拌时间在50 s左右，试验搅拌过程中可选取50 s为试验数据，在实际沥青搅拌过程中工作人员需要依据具体要求进行适当调整。混合物料搅拌，依据确定的沥青加热时间与减半时间对物料进行搅拌。

明确沥青与集料实际加热温度。在搅拌装置出料位置处进行物料测温，如果检测温度值在工程规定范围内，同时沥青混合料颜色均匀统一，则证明之前阶段设置的加热温度真实可行。如果检测温度并不符合工程规定标准，或者沥青混合料整体颜色不均匀，则表明预设加热温度需要进行适当调整修改。试验人员针对各项数据以及试验过程进行分析，对加热温度进行修改后再次进行试验，直至加热温度满足标准要求。

明确搅拌时间。沥青混合料的最佳搅拌时间是指搅拌工作完成后混合物料颜色均匀统一，所有集料在搅拌过程中被沥青有效包裹覆盖对应的最短搅拌时间，常以s为基本计算单位[4]。每份沥青混合料搅拌完毕后都需要对其进行基本属性的检测工作，当搅拌人员发现沥青混合料存在花白料或者物料离析等情况，则需要重新开展搅拌工作，同时对搅拌时间进行适当延长。多次重复此项工作，直至搅拌完毕后的混合物料符合标准要求。

4.4 各项物理指标试验检测

选用击实方法配置成功的试验样品呈圆柱体，将其在合适环境中放置12 h，选用水中重量法检测其密度数值，同时结合沥青内部组成成分基础数据计算各项物理指标，如沥青体积百分率、矿料间隙率以及沥青饱和率等。

试验开始前需要做好前期准备工作，确保试验器具充足有效，其中主要包括：电子秤或者进水天平，如果天平最大称量数值在3 kg以内，则需要保证其分度值不大于0.1 g；如果天平最大称量数值在3 kg以上，则需要保证其分度值不大于0.5 g；如果天平最大称量数值在10 kg以上，则需要保证其分度值不大于自身5%。同时准备完好无损的网篮和水中测重使用栓构。溢流水箱，水箱内的水源尽量使用洁净水，选用水位溢流设备，保证试验样品和网篮装置在水中时，整体水位保持平稳恒定。准备能够吊悬试验样品的装置，即能够使试验样品与网篮有效吊悬在天平上的装置，如果选用吊线，则需要确保吊线材质不吸收水分，如尼龙绳、防水塑料绳等，同时需要具备足够长度，防止出现吊悬位置不符合规定现象发生，进而干扰试验正常进行[5]。如果使用轮碾成型装置制备试验样品，则可以选用铁丝等材质进行悬吊。最后，准备多功率电风扇、烘烤箱以及计时秒表等。具体试验方法如下。

首先选择符合试验需求的电子秤或浸水天平，确保电子秤最大秤重在试验样品重量三倍以上，同时不能超过试验样品重量五倍，以保证试验称重结果的准确性与真实性，不会对最终试验结果计算形成干扰影响。试验样品在配置完毕后需要对表面多余的附着物进行清除处理，确保整洁干净，随后记录其在自然空气中的重量数值。

其次，将网篮装置安装完毕后，将其放置在溢流水箱中，根据实际情况调节水箱内的水位高度，同时电子秤，使其保持在平衡状态。将实验样品放置在网篮内部，注意操作的规范性，放置过程中防止水位发生变化晃动等，试验样品浸水后需要静置2 min，随后对水中试验样品进行称重。如果电子秤的实际数值发生连续性波动变化，在短时间内无法趋于稳定状态，则说明试验样品吸水情况较为严重，不能使用水中称重方法进行试验测试，可以选用其他方法检测，如蜡封法等。

最后，在试验完成后，需要对试验中记录的各项物理数据进行计算，其中包括沥青饱和率、沥青体积百分率、空隙率、矿料间隙率、理论密度以及表观密度等。如果高速公路选用沥青材料为Ⅰ型号，其试验检测可以选用水中称重法进行测定。如果混合物料表面相对粗糙，但是整体密实性较强，集料具备较强的吸水性，则可以选用表干法测定[6]。如果混合料具有较强的吸水性（吸水率达到2%以上），或者使用碎石材料制作形成的混合料，则无法使用以上两种检测方法，可以选用蜡封法开展测定工作。

5 结束语

高速公路是我国道路交通系统中重要组成部分，具备大流量、速度快等优点。在高速公路施工建设过程中，如果使用沥青铺设道路路面，则必须注重沥青材料的试验检测工作，通过对沥青水稳定性、温度适应性、耐久性能、沥青整体硬度以及承载能力等指标进行试验检测，来有效加强各项数据的精确性和实用性，从而帮助施工单位减少施工压力，加强高速公路道路质量，从而推动我国道路交通系统健康稳定发展。

[1] 刘乾. 高速公路工程中沥青混合料的试验检测[J]. 交通世，2021(21): 7-8.

[2] 黎明. 高速公路工程中沥青混合料的试验检测研究[J]. 黑龙江交通科技，2021，44(5): 62-63.

[3] 谢绍江. 高速公路工程中沥青混合料的试验检测技术[J]. 低碳世界，2021，11(4): 276-277.

[4] 郑牡丹. 高速公路工程中沥青混合料的试验检测分析[J]. 居舍，2021(6): 24-25.

[5] 刘荔. 对高速公路工程中沥青混合料的试验检测的探讨[J]. 四川水泥，2020(9): 39-40.

[6] 段闽. 对高速公路工程中沥青混合料的试验检测的探讨[J]. 运输经理世界，2020(6): 13-15.

Test and Detection Technology of Asphalt Mixture in Expressway Engineering

Asphalt mixture is one of the important basic building materials in the process of expressway construction. Its quality and performance directly affect the safety, stability and comfort of expressway vehicles. Therefore, in order to ensure the pavement quality of expressway, strict and scientific comprehensive test and detection must be carried out for the asphalt mixture before the construction of the project, so as to ensure that the water stability, compression resistance and low-temperature cracking resistance of the asphalt mixture meet the engineering specifications and standards. Therefore, this paper analyzes the composition of asphalt mixture, introduces the purpose and important role of asphalt mixture test and detection work, and then explores the asphalt mixture test and detection technology, so as to provide reference data for relevant engineering personnel.

asphalt mixture; expressway; detection technology

U414

A

1008-1151(2022)09-0035-03

2022-06-12

覃立锋（1978－），男，广西贵港人，广西路建工程集团有限公司工程师，从事交通工程建设与技术管理。