沥青混合料原位取样结构的优化

胡文泉 童 涛 雷旭灿

(中交路桥南方工程有限公司，北京 101100)

0 引言

沥青混合料是道路工程施工中的常用材料，通过对沥青混合料的测试，可以对沥青混合料的使用性能进行检测，反映出道路工程施工质量以及运行情况。在道路工程施工中，合理应用沥青混合料检测技术，做好现场取样、检测结果分析十分重要。

在沥青混合料取样过程中，取样的精度、效率提升和降低取样对材料的影响是工程控制的重点和难点。目前，在对道路沥青混合料进行取样测试中，通常采用铁铲进行取样，每摊铺一车料取样一次，连续取样三次。该施工方法虽可在适宜工况下取得良好的工程效益，但小铲在金属盘中进行混合料缩分造成均分困难，且容易产生集料离析的问题。

为改善沥青混合料取样的效果，一些学者和现场技术人员对沥青混合料取样结构进行了有针对性的研究。李冬冬等[1]、于新等[2]、蔺陵等[3]发现通过分层随机取样方法进行取样，可以有效改善取样质量、提高取样效率；钟青[4]针对沥青混合料使用过程中存在的问题进行分析，提出了道路工程沥青混合料的检测措施；李好新等[5]对60℃、50℃、40℃、30℃及干冰、水冰温度条件下取样的沥青混合料进行表观密度、孔隙率等性能研究，探究温度变化对沥青混合料试体性能的影响；邱怀中等[5]、何崇雄等[7]分别对橡胶沥青混合料、钢渣沥青混合料、硅胶沥青混合料进行配合比优化设计和性能研究；冯新军等[8]对高速公路沥青路面取样方法进行了研究。

现有研究成果在适宜的工况下取得了较好的工程建设效果，但研究主要针对沥青混合料材料本身及其理论分析，对沥青混合料原位取样结构设计方面仍缺乏深入的研究。同时，现有工程措施和技术成果中，如何提高取样效率、降低取样对沥青混合料的扰动、提高取样精度仍然是工程界关注的重点问题。鉴于此，为弥补现有技术的不足，本文以工程为对象，以工艺为核心，对沥青混合料原位取样结构进行了有针对性的改进。

1 沥青混合料原位取样方法

如果取样的目的是检查混合料质量，则应从混合器底部或提升料斗中取样。如果取样是为了评估混合物的质量，则需要多次取样，混合均匀，作为代表性样品。在施工现场取样时，需要从路面宽度两侧的一半至三分之一处取样，铺装后滚压，铲平铺装层材料。对铺装材料的每辆汽车进行取样，连续取样三辆汽车后，混合均匀，按四分之一法取样至足够数量。随机抽样方法是根据适当的随机抽样技术选择抽样位置和抽样时间，样本选择具有无偏性和代表性。依据随机取样方法的具体形式来进行划分，随机取样方法可以简单分为单纯随机取样法、机械随机抽样法、二次随机抽样法以及分层随机抽样法4种方法。

（1）单纯随机取样法：利用随机数表或者随机数生成器进行抽样，根据所抽取的随机数在整个样本中依次进行随机取样。

（2）机械随机抽样法：由随机数软件产生第1个样本，之后的样本根据固定的时间和空间抽取。

（3）二次随机抽样法：当混合料总体很大时，将总体分成若干批，先从这些批中进行随机抽取，接下来进行第二次随机抽取，即从第一批随机抽取的样本中再次进行随机抽取所需的样品。

（4）分层随机抽样法：当试验对象为一非均匀总体，即抽取对象的各个部分的质量有所不同时，可以采用分层随机取样的方法。分层随机取样是把一个大的总体人为地划分为多个相同的分总体，再在每一个分总体内随机取样。

2 沥青混合料原位取样存在的问题

2.1 混合料容易产生离析现象

拌合不均匀、混合料装车操作不规范、摊铺宽度过长、压实效果不佳、采用小铲取样等因素都可能造成混合料产生离析现象。因此，必须严格控制摊铺工艺、降低取样对沥青混合料的扰动，使沥青混合料在工程使用中可以达到设计效果，否则，会导致路面空隙率低，易发生水损害。

2.2 样品温度不易控制

在沥青混合料取样施工中，试体温度易产生变化，不同温度条件下的沥青混合料表观密度、孔隙率、水稳定性等性能差异较大，影响检测结果。因此，取样过程中必须对集料进行保温处理，使试体温度与实际温度一致，否则，会引起性能发生变化，影响最终检测结果的评判。

2.3 取样对沥青混合料的扰动大

道路施工现场取样时，应在摊铺后、未碾压前，在摊铺宽度的两侧进行取样，采用铁铲进行取样，会对沥青结构层产生影响，破坏结构层的整体性。

3 沥青混合料原位取样结构的改进及特点

3.1 沥青混合料原位取样结构改进设计

本项目起点为兴赣高速公路与石吉高速交叉位置，对接兴赣高速兴国枢纽互通二期工程终点（主线YK1+240位置）。兴国枢纽互通二期工程终点3K2+330＝本项目主线K1+193.761。往北沿X794线走廊布线，经城岗乡、良村镇、南坑乡后进入宁都县境内，经过大沽乡设枢纽互通与广吉高速相交，终点在小布镇北侧与昌宁高速公路对接，终点桩号K64+032。本项目路线全长为63.928km。本标段起点桩号YK1+240，终点桩号K29+600，全长29.496km（含服务区）。项目段落位于赣州市兴国县，沿线有兴国枢纽互通、石源隧道、城岗隧道、良村互通。基于现有研究成果和上述工程技术难点，结合沥青混合料取样技术施工的实际情况，对现场施工结构进行优化设计（见图1）。

图1 沥青混合料取样装置优化结构图

（1）取样装置包括取样筒、控位螺杆和支撑底板：取样筒的内侧壁上设置由石棉布切割而成的筒腔保温层，外侧壁上设置管壁进料口，筒腔内沿取样筒竖向均匀间隔焊接筒腔隔板；取样筒采用直径100mm钢管轧制而成，底端与样筒管尖焊接连接，内侧壁与筒腔保温层粘贴连接，外侧壁与反力横板垂直焊接。

（2）在取样筒的顶端和底端分别设置上部导槽和下部导槽（见图2、图3），并使转动封盖的底端经上部导槽后插入下部导槽内；使控位螺杆的底端与支撑底板垂直焊接连接，顶端穿过反力横板后，与紧固螺母连接；支撑底板上设置导向套管，并在导向套管内侧设置柔性垫环；转动封盖采用厚度为3mm的钢板轧制而成，横断面呈圆弧形，顶部与转动手柄焊接连接。

图2 上部导槽优化结构图

图3 下部导槽优化结构图

（3）取样施工时，先将支撑底板置于沥青混合料上表面，再通过紧固螺母对取样筒施加下压力，使沥青混合料自管壁进料口进入取样筒内部；然后人工转动手柄使转动封盖沿上部导槽和下部导槽转动，启闭管壁进料口；随后采用人工提拉反力横板及取样筒，完成现场取样。

3.2 沥青混合料原位取样结构特点

（1）在取样筒的筒腔内均匀间隔设置筒腔隔板，可形成多个存料管腔，并可通过转动封盖转动封闭不同深度处进入取样筒的沥青混合料，实现不同深度多点同步取样。

（2）在取样筒的内侧壁上设置筒腔保温层，通过紧固螺母静压反力横板及取样筒，实现取样保温和静压取样，降低了现场取样对沥青混合料的扰动，提高了取样的精度。

4 结束语

受诸多不确定性因素影响，合理应用沥青混合料检测技术，做好现场取样、检测结果分析一直是现场控制的难点。本文基于路面加宽施工的关键技术难题，提出了沥青混合料原位取样结构，并对该结构的施工技术要点进行了分析，得到以下结论：

（1）形成了一种可实现不同深度多点同步取样、降低现场取样对沥青混合料的扰动、提高取样精度的沥青混合料原位取样结构，并对结构的特点进行分析，阐明结构的合理性和工程适用性。

（2）基于工程实际情况，对沥青混合料原位取样结构的技术特点进行分析，阐明结构的实用性和优越性。

（3）研究成果用于兴赣北延AP1标公路施工，保证了施工质量，取得良好施工效果，为公司积累了高模量沥青混凝土施工案例的经验，增强了企业的技术积累和储备，为以后类似工程的施工提供更多的参考和借鉴。