沥青混合料试验检测技术在公路工程中的应用

邱彦龙

摘要：当前社会，科技水平和社会经济有了迅猛的发展，随之公路数量和建设规模不断递增，全国各个地区都在建设公路工程，沥青混合料是一种常见的材料，在公路工程中应用非常广泛。在公路工程中开展沥青混合料试验检测，可以进一步确定沥青混合料和路面压实度、平整度以及抗滑性等，确保工程的顺利进行，推动我国建筑行业的稳健发展。基于此，本文采用马歇尔击实试验确定沥青混合料配合比作为基准，调整基准配比中盐化物等体积替代矿粉掺加比例，测量不同替代比例下混合料高低温路用性能指标，以期对促进我国公路工程的更好建设与发展有所帮助。

关键词：沥青混合料;试验检测技术;公路工程;具体应用

一、前言

在公路工程施工中，路面使用性能与沥青混合料质量有着直接影响，而试验检测是保证施工质量的重要措施。由于沥青混合料是一种具有性能稳定、施工便捷以及养护时间短等优点的施工材料，因此在公路工程中采用沥青混合料试验检测技术至关重要，可以提高公路施工质量和建设水平。

二、工程概况

本次108国道改造工程西起阳曲镇收费站，东至阳曲县，道路长11.98公里，红线平均宽度40米。道路沿线分别与阳曲镇收费站匝道、大西高铁、平阳高速交通枢纽、涌泉路、锦绣大街、阳兴河、新阳大街等十七条主次干路及高速、河流相交。沿线村庄有：阳曲村、青龙古镇、桥沟村、阳曲县等四个区域。项目部承建的三标段里程段为K3+442-k5+400，其中包括桥梁工程、道路工程、排水工程和电力工程。本工程场地层为第四系松散堆积物。场地内松散层厚度大于100m。主要是由第四系上更新中更新至统沉积的湿陷性粉土、湿陷性粉质黏土、粉质粘土、砂类土、碎石类土等构成。

三、主要研究内容

在本工程中，采用马歇尔击实试验确定沥青混合料配合比作为基准，调整基准配比中盐化物等体积替代矿粉掺加比例，测量不同替代比例下混合料高低温路用性能指标。分析指标变化规律，得出盐化物等体积替代矿粉后，添加在沥青混凝土中使路用性变差，但都同基准配比差异不大，且在规范要求值之上，可以满足路用性要求，但高低温性能都随掺量增加而降低，应合理确定掺量。

四、沥青混合料应用的基本质量要求

1、是要有足够的承载能力。在实际的施工中沥青路面要承受足够的交通荷载反复作用，以免在路面结构中荷载太多而破坏结构层。在铺筑沥青混合料时，基层面层和沥青下封层，虽然已进行过检查验收，但可能因某种原因使其发生程度不同的损坏，因此，需进行修补，清洗干净。

2、是要有良好的地温抗裂性。因为混合料低温拉伸变形能力和抗拉强度等决定着沥青路面使用情况，所以在具体的施工中必须综合考虑这些参数，有效地避免沥青路面遭受低温度破坏现象的影响。因此摊铺时，沥青混合料温度不低于130～150℃，气温在10℃以上，但有大风时，摊铺在上午9时至下午4时进行，做到快卸料、快摊铺、快整平、快碾压，摊铺时的熨平板及其它接触沥青混合料的机具要经常加热。在摊铺沥青混合料前，对接茬处已被压实的沥青层进行预热，沥青混合料摊铺后，在接茬处用热夯夯实，热烙铁熨平，并使压路机沿接茬加强碾压。雨季施工时，注意气象预报，加强工地现场与拌和厂联系，缩短运输距离，各工序要紧密衔接。运料汽车和工地备有防雨设施，并做好基层及路肩的排水工作。下承层潮湿时，不能摊铺沥青混合料，对未经压实即遭雨淋的沥青混合料，要全部清除，更换新料。

3、是具备抗疲劳性。常规情况路面压实度很大程度制制约着抗疲劳性，故而在进行路面设计的时候需要综合这些因素。压实程序分别为初压、复压和终压三道工序。初压的目的是整平和稳定混合料，同时为复压创造有利条件，是压实的基础，因此要注意压实的平整性;复压的目的是紧密衔接，且一般采用重型压路机;终压的目的是消除轮迹，最后形成平整的压实面，因此这道工序不采用重型压路机在高温下完成，否则，会影响平整度。为保证压实表面的平整、密实及外形规则，碾压作业按压实程序的要求进行，并对未压实的边角辅以小型机具压实。

1、实验部分

（1）盐化物及矿粉技术指标

以进口自日本的盐化物为试验原材进行试验分析，盐化物结构为多孔状材料，孔内吸附大量盐。当有水作用时，通过溶解析出作用，孔内的盐缓释到溶剂水中， 使水的冰点下降，达到融冰雪的作用。對盐化物的密度、盐分含量和pH值等指标测试。矿粉采购自京山石料厂，以碱性石料为主磨细制成，外观无结块，质量合格。

（2）沥青指标

采用SBS改性沥青， 试验测试主要技术指标见表1。细集料使用人工砂，原岩石为玄武岩，坚固性质量损失为8.8%，表观密度2.798 g·cm-3，含泥量为2.4%，砂当量为96%。

（3）试验方案

根据沥青混合料配合比确定方法， 采用马歇尔击实试验测定混合料六项指标值，确定混合料的最佳油石比， 最终确定出混合料配合比。确定出的配合比作为对比试验的基准组， 调整盐化物掺量替代矿粉掺加量。保证混合料最佳骨架密实的情况下，由于矿粉同盐化物密度不同，为保证矿料间填充效果，采用盐化物等体积替代矿粉掺加，替代体积比例为0%、25%、50%、75%、100%得到5组配合比。成型车辙板试件做高温车辙试验，将车辙板试件切割，制作小梁试件做低温弯曲试验，得到盐化物等体积替代矿粉不同比例情况下各指标的关系，分析产生原因。

2、试验结果及分析

（1）基准配合比确定

混合料类型按照《沥青混合料施工技术规范》密集配AC-13设计，按规范要求级配范围值确定粗集料78%、细集料15%、填料7%的掺配比例合成级配，按油石比4.3%为基准，上下浮动0.5%和1.0%得到5组油石比，按照马歇尔试验方法，各油石比成型一组马歇尔试件，每组4个， 测定沥青饱和度、流值、稳定度等6项指标值，代入相应的公式求取OAC1。

将矿料间隙率、沥青饱和度、空隙率、流值、稳定度满足规范要求值范围作图，取出符合要求最大值和最小值范围，求出范围均值OAC2。由公式算出OAC1为4.4%。根据指标范围图得到范围均值OAC2为4.6%，计算最佳油石比OAC为4.5%。

（2）高温车辙试验分析

盐化物替代矿粉增加的同时，动稳定度呈下降趋势，当盐化物等体积完全替代矿粉后，动稳定度仍是规范值1.79倍，高温性能良好。从矿粉被盐化物替代25%、50%、75%、100%体积后动稳定度值，可以计算出动稳定度值下降幅度分别为不添加盐化物与规范值差值的5.2%、11.9%、9.3%、14.0%，动稳定度降低趋势如图1。

平均每增加25%的体积替代量，动稳定值下降10.1%，从75%到100%替代矿粉时下降14.0%，说明完全替代对高温稳定性影响大，应考虑保留部分矿粉添加量。分析原因是由于矿粉是碱性，能通过和沥青的交互作用形成结构沥青，结构沥青具有较高黏聚力来联结矿物，利于高温下稳定。盐化物是利用多孔矿物材料吸附CaCl2和 NaCl盐类， 有存在裸露在颗粒表面的盐分降低沥青的交互作用，对沥青粘附性产生影响，矿料颗粒包裹沥青粘聚力下降，导致高温稳定性变差，比正常矿粉易产生车辙病害。

（3）低温性能对比试验

利用养护完成车辙板在切割机上切成250 mm×30 mm×35 mm小梁试件，晾干后在温度-10 ℃和50 mm/min加载速率时，测量小梁加载破坏弯拉应变值，评价低温抗裂性能。

伴随盐化物等体积替代矿粉量增加，沥青混合料低温弯拉应变值呈下降趋势，表明盐化物的添加使沥青混合料低温性能变差。从矿粉被盐化物替代25%、50%、75%、100%体积后弯拉应变值，可以计算出弯拉应变值下降幅度分别为不添加盐化物与规范值差值的5.7%、13.0%、11.9%、9.9%，低温弯拉应变降低趋势如图2。没有产生从替代75%到100%矿粉时低温性能下降值较高的情况，低温性能可以满足规范要求。

六、结论

综上所述，在公路工程中沥青混合料试验检测对沥青路面使用寿命有着非常重要的作用。本文采用马歇尔击实试验，调整基准配比中盐化物等体积替代矿粉掺加比例，根据路用性能的两大主要指標的试验结果，得出混合料高低温性能随替代矿粉量增大而变差，但都满足规范要求值。在配比设计时，完全替代矿粉后高温性能降低比例较大，所以应选择适合的盐化物替代矿粉量，避免盲目选择高添加量追求高效的融雪效果，造成混合料性能影响过大。

参考文献：

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（作者单位：中铁六局集团太原铁路建设有限公司）