李树生

(武汉永立鼎泰工程检测有限公司，湖北 武汉 430030)

1 工程概况

某高速公路工程项目长度为24.438 km，其中石门寨路段的道路长度为5.6 km，实际建设长度为15.838 km。该项目中有1.709 km道路按照一级公路标准建设，路基部分宽度设计为24.5 m，路面的宽度设计为24 m，剩余路段全部按照二级公路的标准建设，路基宽度设计为12 m，路面宽度设计为11.5 m。

2 沥青混合料检测内容

2.1 耐久性

耐久性是沥青路面的重要检测指标之一，其主要是指自然气候不稳定的情况下，机动车持续性行驶期间所能承受的能力[1]。当高速公路竣工交付以后，路面的应用程度必然大幅度提升，加之自然气候的影响，路面质量逐渐降低，为了降低质量缺陷、便于后期维护，应合理选择原材料，以此提升沥青路面的质量，提升路面的正常使用寿命。

2.2 强度和载重力

沥青材料是高速公路施工中的核心原材料，在实际施工的过程中，必须保证沥青材料的强度、载重力满足设计要求，以此有效保证路面质量，提升路面的正常使用寿命。假若，沥青材料自身的强度比较低，则可能会导致道路交付使用以后路面在短时间内出现裂缝，路面的交通量比较大时，还会导致路面出现崩塌现象，不但会缩短高速公路的正常使用寿命，而且有可能出现交通安全事故。所以施工单位必须加强施工人员对沥青原材料的重视力度，在实际施工的过程中加大对原材料的检测力度，确保沥青路面的施工质量达到合格标准[2]。

3 沥青混合料的试验检测技术

3.1 沥青混合料的密度试验

3.1.1 表干法

1)表干法的适用范围：主要运用在吸水率低于2%的沥青原材料中。

2)表干法影响因素分析。在使用表干法对沥青原材料进行检验时，被检测对象的吸水体积无法达到百分之百的精准度。之所以会出现这种现象，原因主要是被检测对象是直接从水中取出，使用湿毛巾在擦拭检测对象表面水分的过程中可能会出现以下两方面的不确定因素：①湿毛巾自身的干湿状态不确定，并不存在一个具体的标准；②湿毛巾在擦拭检测对象表面的水分时，其表面水分是否擦拭干净无法精准确定，且湿毛巾也无法将检测对象缝隙内的水分擦拭干净，导致检测人员无法确定出精准的吸水含量。进一步来看，在使用表干法计算沥青路面吸水率时，并非是《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中所提到的吸水率。所以，尚无法确切界定表干法在工程项目中的实际应用场景。

3.1.2 水中重法

1)水中重法的适用范围：通常使用在不需要进行吸水操作的模式性试件中，且试件密实度比较高。

2)水中重法的适用范围分析。现行的管理规范涉及的适用范围主要有：不适合其他检测方法，必须选择使用水中重法来检测试件的密度，且与施工现场的实际情况存在较大偏差，促使试验结果不具备指导施工价值。比如，以马歇尔击实试验的密实度作为标准密度，那么路面的压实度则可能会超出100%，但实际上路面的压实度不会达到100%，相应的路面的孔隙率也不会达到设计要求。结合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE 20—2011)中提及的一致性基本原则来看：当混合料使用视密度(视密度又称矿物的容重或体重)时，粗集料可以使用该密度标准。这种管理要求反映出试验规程未考虑粗集料在混合料中的掺加量，当粗集料存在诸多开孔缝隙时，检测的结果必然与实际情况之间存在较大偏差，无法反映出真实情况。但是对于这一解释，《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE 20—2011)中并未提及，本文建议将这一解释纳入管理规范中。

3.1.3 蜡封法

1)蜡封法的适用范围：通常使用在吸水率超出2%的沥青混凝土的相对密度检测中。

2)蜡封法的适用条件分析。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE 20—2011)中要求当沥青混合料的吸水率超出2%时使用蜡封法检测沥青密度。但结合实践过程中来看，往往会出现出三种不同的情况：①蜡封层比较厚，石蜡自身会形成大量气泡；②石蜡表皮将试件的缝隙覆盖掉，导致部分石蜡渗透至试件的缝隙内；③石蜡皮盖住试件表面凹陷，硬石蜡渗入试件的开口孔隙中。前两种情况所检测的对象体积较大，密度较小，第三种情况所检测的对象体积较小，但是密度较大。以上三种情况基本不会发生在试件缝隙比较小的情况中。进一步来看，当试件的吸收率超出2%，且并未考虑石蜡渗透至试件内部的缝隙中，那么再对试件吸水率低于2%的沥青密度进行检测则显得毫无意义。通过实验总结出，在使用蜡封法检测时，必须确保试验符合规范要求，这样可以大幅度提高最终检测结果的精准性。

3.1.4 体积法

1)体积法的适用范围：一般使用在孔隙率比较大的沥青混合料中，也可以使用在透水性较大的开级配混合料中。

2)体积法影响因素分析。由于这种检测方法所检测到的试件体积结果不是很精准，促使试件的密度检测结果精准度不高，实际运用的频率比较低。通常使用在吸水率较高的情况中，或其他检测方法不精确的情况下使用。故本文不再对体积法做过多介绍。

3.1.5 表干法、水中重法和蜡封法试验结果分析比较

要想精准检测出混合料的密度，必须确保混合料体积的精准性[3]。孔隙率是一项比较重要的检测指标，所以，在以下试验数据中合理选择部分使用价值比较高的数据，将孔隙率作为评价指标，对三种检测方法进行对比分析。

1)试件的吸水率低于0.5%时的检测结果：结合表1可知，以上三种检测方法所得出的混合料孔隙率均值为Va、偏差系数Cv和试件密度均值Vf为：①表干法：Va1=3.06%、Cv1=10.5%、Vf1=2.471；②蜡封法：Va2=3.43%、Cv2=9.2%、Vf2=2.479；③水中重法：Va3=3.97%、Cv3=7.0%、Vf3=2.482。

结合上文所述可以了解到，水中重法所检测到的孔隙率均值最大，其次为腊封法、表干法，这种检测结果反映出当混合料的吸水率未超过0.5%时，混合料的密度使用水中重法检测比较合适，最终的检测结果精准度更高。

表1 吸水率<0.5%时三种试验方法的指标

2)当混合料试件的吸水率保持在0.5%～2.0%时的试验结果：与上述检测方法得出的结果相同：①表干法：Va1=4.45%、Cv1=10.0%、Vf1=2.429；②蜡封法：Va2=4.87%、Cv2=3.2%、Vf2=2.434；③水中重法：Va3=4.45%、Cv3=4.6%、Vf3=2.460。

结合前文中的分析能够发现，当压实度相同的情况下对沥青混合料使用三种检测法进行检测，蜡封法所得出的孔隙率偏差最小，这反映出当混合料试件的吸水率保持在0.5%～2.0%时，对混合料的密度进行检测使用蜡封法比较合适。

3)当混合料试件的吸水率超出2.0%时，结合试验数据发现，三种检测方法所得出的结果为：①表干法：Va1=6.51%、Cv1=10.3%、Vf1=2.373；②蜡封法：Va2=6.21%、Cv2=4.9%、Vf2=2.395；③水中重法：Va3=5.52%、Cv3=11.9%、Vf3=2.427。

结合以上检测结果来看，使用表干法对混合料的孔隙率进行检测所得出的数值最大，这反映出在使用表干法检测时，因试件表面的水分并未全部擦拭干净，导致试件的测试体积变大，相应的试件的密度降低，这是导致表干法检测结果下孔隙率最大的具体原因。进一步来看，使用蜡封法所检测到的孔隙率偏差系数最小，这反映出这种检测方法的误差比较小，促使最终的检测结果精准度提升。针对水中重法，因混合料的吸水率超出2%时，大量水分渗入试件的孔隙内，导致最终检测到的结果缺乏价值。

3.1.6 结果分析

结合上文来看，当混合料的吸水率低于0.5%时，选择使用水中重法检测试件的密度比较合适；当混合料的吸水率超出0.5%时，选择使用蜡封法检测混合料的密度比较合适。通过现场实践以后得出：①蜡封法主要适合使用在混合料吸水率超出2%的试件密度检测，也比较适合检测吸水率保持在0.5%～2.0%的试件密度检测；②相对于其他两种检测方法，蜡封法所检测获取的混合料试件密度结果更精准。

3.2 沥青混合料马歇尔稳定度试验

3.2.1 试验内容

该项目内使用的沥青材料全部为新加坡生产的She1160/80沥青。沥青混合料中的粗集料主要是玄武岩、石灰岩，检测的内容主要有压碎值、磨光值、吸水率等。

3.2.2 沥青混合料级配选择

在设计沥青混合料的配比时，级配是重中之重，不同粒径的掺加料相互搭配合理，那么沥青混合料的密实度能达到最大，有利于节省胶结材料，提升混合料的整体强度。因高速公路的上面层直接与大气接触，会受到雨水、空气的影响，所以必须提升上面层的性能，不但需要具备较强的抗高低温性能，还应该具备抗水侵蚀的能力，但这些要求其实是相互制约的，无法全部兼顾。

3.2.3 浸水车辙试验

浸水车辙试验是将交通影响考虑在内、以车辙指标评价水稳定性的试验方法。这种检测方法能够完整模拟出路面水损害的整个过程，大交通量道路的剥落损坏和相同材料的浸水车辙试验的结果之间存在相应关系。浸水车辙试验如下。

1)成型方法：试件成型的方法应符合规范要求，必须保证沥青混合料的碾压密实度满足马歇尔试验的要求。

2)饱水方法：①正常温度下(大概为25℃，下同)保证浸水时间控制在20 min；②0.09 MPa浸水抽真空15 min；③将试件放置在-18℃环境中持续16 h；④正常温度下浸水一段时间。

3)测试方法：实际试验选择使用三井公司所研发的DB45车辙测试仪，水槽内的温度设置为40℃，荷重0.7 kN，沥青混合料的速度控制在42次/min，碾压次数4 000次。

结合试验结果发现不同级配的稳定度序列为：AC-16I>AK-16A>AK-16C>SAC-16。结合车辙深度的增长速度来看，其排序应该为：AC-16I>AID-16A>AK-16C>SAC-16。

进一步来看，AC-16I和AK-16A在前期阶段的变形量较大，且辙槽发展的速度非常快，发展至后期时则趋向于稳定；AK-16C和SAC-16在最初的5～10 min时，变形量的差异并不大，但在大规模的交通量作用下，车辙现象越来越严重，且增长的速度不断加快，这直接反映出前两个型号的沥青比较厚，柔性较大，在浸水以后胶结材料的黏度大幅度下降，在交通通行影响下，混合料的抗剪切变形能力大幅度降低，所以，当试件的密度达到一定程度以后，变形的速度则会开始下降；相对而言后者的沥青膜比较薄，无法满足最低要求，促使水分容易渗透至试件孔隙内，当浸水以后，路面剥落损害的程度越来越严重。

3.3 沥青混合料黏附性试验

1)沥青混合料的粒径控制在9.5～13.2 mm，集料的重量控制为200 g，将集料清洗干净并放置在烘烤箱中作烘干处理。

2)使用以上方法将沥青试块放入在烧杯中。

3)称取100 g的颗粒。

4)将沥青颗粒从烘干箱中取出，确保集料完全被沥青覆盖，然后在常温环境下静置1 h。

5)将集料样品放在80℃恒温水槽内，持续30 min。

6)取出玻璃板并放置在水槽中，观察沥青薄膜的剥落变化。

4 结束语

沥青混合料作为高速公路建设工程的重要原材料之一，其自身的质量会直接对整个工程项目的施工质量造成影响，必须高度重视，通过加强对原材料的检测力度，确保每一项原材料的质量满足设计要求，以此提升道路施工质量，延长路面的正常使用寿命。

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