公路沥青路面施工现场试验检测技术探讨

夏邑德

济南市章丘区公路事业发展中心 山东济南 250200

当前，我国基础设施建设正处于如火如荼的开展进程之中，公路工程在这一背景下得到飞速发展。沥青路面施工是公路施工中的一项重要环节，其施工质量直接关系着公路的整体建设情况。由于沥青路面施工极易受到外部因素的影响，因而必须做好施工现场的试验检测工作，不断提高沥青路面的稳定性与使用安全性，促进交通建设事业的稳步发展。

1 沥青路面性能要求

1.1 耐疲劳性

耐疲劳性是指沥青路面受负荷持续作用后抵抗破坏产生的能力。沥青路面施工过程中会受到车辆车轮荷载持续作用，使应力应变始终处在交迭变化状态，容易使路面结构自身强度降低。在荷载作用的次数达到一定程度后，受荷载持续作用下，路面应力将超出强度降低之后的抗力，导致路面开裂，出现疲劳断裂破坏等现象。因此，沥青路面必须具备良好的耐疲劳性。

1.2 水稳性

水稳性是指抵抗因水的侵蚀作用而产生病害和破坏的能力，包括坑槽、剥离与松散等。水的存在不仅会降低沥青粘结力，而且还会破坏沥青和矿料之间保持的粘聚力，使剥离速度大幅加快，导致路面出现水损害。因此，沥青路面必须具有良好水稳定性，只有这样才能使路面足够耐用。

1.3 低温抗裂性

所谓低温抗裂性，是指在低温条件下抵抗裂缝产生的能力。当温度降低时，沥青路面的劲度将增加，此时受到外界荷载持续作用，将使部分应力无法及时得到松弛而因此不断积累，积累的应力如果超出材料自身抗拉强度，将引起开裂，使路面被破坏。因此，在温度较低的条件下，沥青路面需要有相对较低的劲度与足够的抗变形能力。

1.4 高温稳定性

高温稳定性是指抵抗流动变形现象的能力，因沥青路面自身强度和刚度都会伴随温度不断升高而降低，所以为防止沥青路面在气温较高的季节由于受到行车荷载持续作用而产生病害，包括波浪、推移与车辙，对沥青路面而言，必须具有足够高温稳定性。

2 公路工程沥青路面施工质量检验的内容

2.1 施工原材料质量检测

施工单位应当在动工之前组织针对公路工程建造原材料的质量检测，主要检测修建道路所必须使用的沥青、砂石等基本材料，通过抽样检测与现场试验分析主要材料的质量与使用性能。为提高检测的合理性与科学性，施工人员应对配比较为均匀的集料进行集中检测，保证检测的全面性，避免发生遗漏，并通过观察、分析具体检测内容对原材料的使用价值、压力载荷大小等各方面性能做出正确判断，通过室内试验发现集料的密度大小与化学稳定性情况，比较集料在水中的重量与干质量的差距，保证原材料在投入使用后能够在路面形成完整、坚固的骨架，增强沥青路面的结构强度与可靠性。施工人员应根据具体的工程建造质量标准调整检测活动的具体内容，在检测活动中重点观察沥青材料在高温下的软化程度、抗拉伸性能等各方面的特性，并根据工程建造要求选择技术含量较高的检测设备与试验技术，以确保检测活动的准确性[1]。

2.2 沥青路面压实度检测

沥青路面的实际使用效果取决于沥青材料的压实度，为准确判定公路工程建造质量水平，施工人员应在完成碾压后对路面压实度进行分路段的定点抽样检测，提高检验频率，使用如钻芯取样、密度仪测试等方法估算道路沥青层的压实质量与内在结构稳定性，施工人员可在沥青材料温度降至正常值时之前进行质量检测，并在实验室中完成重要的检测实验，对比不同路段内部沥青材料的压实密度与结构强度，判断出沥青路面的压实度。施工人员应注意避免多次钻芯取样影响道路的使用性能，并根据具体情况适当运用无核密度仪检测现场路段的路面压实度与沥青材料密度大小，尽可能地缩短检测时间，提高压实度检测工作的质量，保证准确性与全面性，准确测定道路路面上的沥青材料层的密度，通过观察精确测定沥青混合料的粒径，保证施工人员能够及时发现建设过程中客观存在的施工质量缺陷与漏洞，放弃使用传统的钻芯取样法，提高试验结果的可信度。

2.3 沥青路面结构强度检测

施工人员应重点检测沥青路面的结构强度，使用行业广泛应用的贝克曼梁法进行测量，通过比较、分析沥青路面在受压状态前后的形变大小估测其弯沉值，负责检测工作的施工人员必须按照国家相关规定使用标准设备，利用杠杆原理调整贝克曼梁的前后臂长短比例，使得可利用梁的长度保持在3～6m。在进行测量作业时，工作人员应将贝克曼梁插入汽车的轮隙之间，防止其与轮胎发生摩擦，将具备计量作用的百分表安装在贝克曼梁后臂末端，使汽车在需要检测的路段上以慢速行驶，百分表上的度数会因路面材料形变程度的高低变化而发生变化，随着变形量的提高，度数也必然呈上升趋势。这种测量方式应用范围较为广泛，能够精确测量沥青路面的弯沉值与荷载[2]。

2.4 沥青路面抗滑性能检测

公路必须具备良好的抗滑性能，以此有效应对雨雪天气，确保行车安全，降低天气因素引起的意外交通事故，保障市民的人身安全。因此，抗滑性能同样是重要的检测对象，一般情况下，使用手工铺砂方式展开检测，取用洁净的细砂作为材料，对其进行晾干、过筛处理，注意量砂只可使用一次，不可重复使用。在进行测试时，需要使用随机取样选点方法，确定测试点所在的横断面位置，测试点距离路面边缘不应小于1m，正式测试前需将其周边清扫干净。正式测试时，将量砂均匀铺开成圆形，注意控制好力度，使用钢板尺测量所铺成圆两个垂直方向的直径并取其平均值，按照上述方法在同一测试地点平行测定至少3次，每次选择不同的测试点，测试点之间的距离控制在3～5cm，记录所得结果并按照相应公式得到沥青路面的抗滑性能。由于这一方法复杂性较强，操作难度较大，因此需要选派经验丰富的工作人员参与实践，从而确保结果的精确性。如果在本项工作中发现其抗滑性能不符合标准要求，必须采取相应措施加以解决，测定值必须符合规定的竣工验收值要求。

2.5 沥青路面材料厚度检测

为延长公路的使用寿命，必须合理控制沥青路面的材料厚度，在具体测量过程中使用插尺法、雷达检测法等测试方法，其中雷达检测法的检测效率较高，能够快速测量较长路段的路面材料厚度，通过发射电磁波检测、分析路面的厚度，雷达所发射的电磁脉冲波能够透过路面上的沥青材料，装载到车辆上的接收机能够及时获取沥青材料所发出的脉冲反射波，并将各项基本数据记录在数据系统中进行分析与研究。这一测量方法的精确性较高，能够无视外界环境条件影响，可保证检测数据的精确性与完整性，通过对波数变化与电介质常数的测算施工人员可快速求得沥青路面材料的厚度大小与形变情况，可快速发现路面内部发生的空洞、裂缝等问题[3]。

3 试验检测数据处理

3.1 数据处理原则与方法

公路沥青路面施工质量的检测是以各项试验数据为基础的，按照不同类别、不同方法测试得到的原始数据必须以数理统计和概率论为基础进行科学的分析处理，才能真实有效的反映客观规律。在大量的工程实践中，有些数据需要经过一系列无量纲化处理后才具有可比性，而有些数据本身就存在各种误差，甚至面对一些偏离较大的数据应进行剔除。沥青路面质量检测中，对无限总体中的个体进行逐一测试显然也不可能做到，特别是需要进行破坏性试验的项目，及所包含的个体数量不大也不可取，因此可以通过抽样检测的方法在总体样本中抽出小部分进行。

3.2 数据表达与分析

如何对通过试验检测得到的大量数据进行深入分析，以便得到各类数据与变量之间的关系并采用合适的方法进行表达，甚至通过数学解析的方法定量的给出各参数之间的函数表达式是数据处理的重要任务之一。目前常用的检测数据表达方法有表格法、图示法和公式法，表格法简单方便，能清晰看出各项数据具体的数值和最终结果，简明扼要，是图示法和公式法的基础，但要分析出各个数据的增减关系就显得不够直接。图示法却可以一目了然的看清各个数据的变化规律，但无法进行深入的数学分析和预估。公式法通常是由试验数据回归得到的经验公式，能从数学的角度定量的反映出各参数变化以及可以进行科学的延伸预估，但表征的公式精确度有时并不高。长期的工程实践和理论分析均表明，在进行公路工程相关试验检测数据处理时，平均值法所产生的误差偏大，最小二乘法确定的回归方程所产生的误差最小，这主要是因为当数据的偏差平方和最小时，所以拟合的直线最优[4]。

4 沥青路面结构和表面功能检测方法

4.1 弯沉检测技术

弯沉测试的方法和对车辆实际情况的模拟是一个不断发展的过程。传统的贝克曼梁法经过几十年的实践检验，已经被广泛接受，也累积了大量的试验检测数据，但依据杠杆原理的贝克曼梁所测试弯沉是一种静态弯沉，实际路面确实在车辆运动及振动状态下做出的响应，表现的是一种动态强度特点。不仅如此，贝克曼梁法整个操作过程自动化程度不高，基本靠人工操作和读数，检测速度明显偏慢，精度不高，受检测人员主观影响较大。因此，为了克服贝克曼梁上述缺点，使得弯沉测试结果能高效、准确的反映路面的实际状况，近年来逐渐发展了能表征动态的落锤式弯沉仪和快速便捷的激光弯沉仪。

落锤式弯沉仪可以模拟车辆冲击作用下的弯沉值，速度快、精度高、无损路面，可以通过计算机自动采集和分析数据，经过研究，通过落锤式弯沉仪的动态弯沉数据以及弹性层状体系相关理论，可以反算出沥青路面各结构层的回弹模量，这在对公路路面改造项目中的旧路评价有着重要意义。落锤式弯沉仪有一整套设备，包括测试车、计算机、落锤液压系统等，进行检测时，到达指定测试点时，通过计算机控制液压系统启动落锤，自由落下的重锤以一定冲击力（50kN）作用于直径30cm的承载板上，在通过承载板传递到路面，使得达到路面的压力为0.7MPa，与标准轴载轮压保持一致，此时路面产生竖向变形即动态弯沉[5]。

4.2 路面雷达测试技术

长期以来我国对施工后沥青路面结构层厚度、层间粘结状况以及脱空等病害的检测大多采用钻孔取芯的办法，这种技术对路面会造成一定的损伤，当有雨水进入时容易引发其他病害。路面雷达测试系统无需要对路面取样，检测速度快、自动化程度高、精度也较高，是一种新型非破损路面检测技术，其测试原理是由于路面各层材料的电介质不同，电介质常数的突变处可以看成不同结构层的分界面，因此雷达发出的电磁脉冲波在不同层位返回的时间存在不同，利用这种时间差异判断不同材料的厚度。路面雷达测试系统的检测速度可以达到80km/h以上，最大探测深度可达到60cm，满足常规路面结构层全厚度范围。整个雷达检测系统智能化很高，可以实时进行数据采集、储存、计算分析，自动分析出路面各层厚度、空隙部位、破损程度等，其精度呈现出随深度的增加逐渐变小的特点，但一般不会大于深度的5%。路面雷达测试系统还可以将检测的数据可视化，生成路面彩色三维图、雷达波形图等，大大方便了其应用[6]。

5 结语

公路沥青路面施工现场的试验检测是保障工程质量的重要组成部分，通过严格高效的检测能够充分发现施工以及设计中存在的问题，可以推动新材料、新技术的应用。研究为进一步理解公路沥青路面试验检测数据处理特点，熟悉代表路面结构整体强度的弯沉检测技术、代表路表抗滑性能的各项指标以及路面雷达等新检测技术提供了分析依据。