高速公路工程中沥青混合料的试验检测分析

王晓军

（湖南联智科技股份有限公司，湖南 长沙 410000）

0 引言

为了顺应社会经济发展潮流，我国也加大了高速公路工程建设的力度。现有的高速公路里程不断增加，施工技术水平不断提高，对于材料的要求也不断提高。沥青混合料是施工中最常用的一种材料，在施工时需要进行试验检测，把握材料的性能、参数、成分、质量等，确保满足设计规范和质量等级要求，进而保证高速公路路面质量。在沥青混合料施工中进行试验检测时，需要有详细的方案和流程，做好质量控制，把握重难点环节，确保最终结果可靠，有效推动试验检测工作顺利进行。

1 高速公路工程中沥青混合料的试验检测要求

1.1 耐久性要求

耐久性是指沥青路面在使用过程中，在气候环境和交通荷载的影响下仍然保持原来的作用和功能。沥青路面在交通荷载和冷、热、干、湿等多种因素影响下，因为疲劳受损和塑性变形等出现裂痕，无法正常使用，影响车辆通行。为了保证沥青混合料的耐久性，需要控制其生产工艺和流程，在现场科学设计配合比，加强原料控制，满足施工要求，保证高速公路工程的稳定性[1]。

1.2 强度和荷载要求

在高速公路施工中，需要用到大量的沥青混合料，是施工的主要材料。在高速公路工程建设过程中，保证沥青混合料的强度和性能符合设计规范和合同要求，才可以保证工程质量，避免出现各种质量问题，提高高速公路路面的使用寿命。如果沥青混合料的强度不符合要求，或者配合比设计不达标，在长期使用下会出现裂痕和车辙、凹坑等，影响高速公路的使用寿命，导致安全事故发生。对此，需要通过试验检测确保沥青混合料符合要求，并在高速公路运行的过程中加强常态化监测，及时发现存在的问题，进行检修和处理，保证高速公路工程的整体质量。

2 高速公路工程沥青混合料技术性能

2.1 沥青混合料的主要技术性能

沥青混合料的主要技术性能是高温稳定性和水稳定性。高温稳定性是指在夏季高温条件下，高速公路在车辆荷载、车轮碾压、气候环境等影响下不会出现车辙、波浪、凹陷等病害。针对高速公路、一级公路、主干路，目前国际上流行的是用马歇尔试验检测沥青混合料的高温稳定性。水稳定性可以通过浸水马歇尔试验进行检测，首先需要制作马歇尔试件，后将试件放置在水槽中，确保水槽处于恒温状态，对沥青混合料的水稳定性进行检测。也可以通过真空马歇尔试验进行检测，需要将沥青混合料试件放在真空干燥器中，后关闭进水管，启动真空泵，确保真空干燥器内的真空度满足要求。在停留一段时间后，启动进水管，通过负压作用促使冷水掩盖试件，后负压状态消失，人们需要将试件转移到恒温水槽中，在48h 后进行保温处理，后进行马歇尔试验。

2.2 沥青混合料的各项性能指标

2.2.1 物理指标

通过抗击试验对生产制造的沥青混合料圆柱体进行测试。在12h 后，采用水中重法观察其表面的密实度，根据材料成分数据信息，计算孔隙率和沥青体积率、矿料间隙率、沥青饱和度等。

2.2.2 高温稳定性指标

通过早期马歇尔试验进行稳定性、流动值、标准性测试。在此过程中，需要科学选择稳定仪进行测试，主要检测材料的荷载破坏力和变形量。通过这两个指标，评估沥青混合料在高温条件下的抗变形能力。

2.2.3 水稳定性指标

通过该指标评估沥青混合料的稳定性和软化性能。在浸水2d 后，将马歇尔试验强度进行对比。

2.2.4 热稳定性指标

通过该指标可以检测沥青混合料的动稳定性。一般在夏季高温条件下，在车辆荷载的作用下，检查是否会出现车辙和波浪等质量病害。

2.2.5 低温性能指标

劈裂冻融强度：通过该指标测定劈裂冻融强度。在规定条件下，冻融试件与标准试件的劈裂强度比[2]。

3 沥青混合料的试验检测

3.1 材料试验检测

在高速公路施工中，使用的沥青混合料主要包括粗集料、细集料、矿物质填料和沥青。在进行配合比设计前，试验人员需要在采购原材料前做好市场调查和分析，对不同供应商全面调查，根据设计规范和要求选择材料，确保材料质量优良。粗集料具体包括碎石、砾石、钢渣和矿渣等，高速公路一般不会用到砾石和矿渣。需确保选择的粗集料干净、干燥、粗糙。试验人员在取样时，需要在不同路段处随机抽取，确保样品的代表性。对样品进行筛选，计算压碎值、针片状、颗粒含量、表面相对密度、吸水率、坚固性、磨损消耗等指标。在满足要求后，选择质量高的集料。细集料包括天然砂石和机制砂石、石屑等，需要选择干燥、干净、无杂质的集料。试验人员在采购材料时，需要做好市场调查，对机制砂的粗糙度、洁净度、棱角进行检查，择优选择[3]。一般天然砂和沥青的黏附性差，用量太多会影响沥青混合料的高温稳定性。石屑和天然砂融合可以提高高温稳定性，需要科学试验检测粗细集料，保证沥青混合料达标。在选择后，试验人员需要选取一定比例的材料样品，在试验室进行试验检测，对比不同的指标，确保粗细集料含量和砂含量都满足施工现场要求和设计要求。矿物质也发挥着重要的作用。矿物质是指矿粉，质量要求高，一般在沥青混合料中，需要选择石灰岩或者岩浆岩中的强基性岩石等矿物质，磨细后形成矿粉，确保矿粉干燥、洁净。需要对其进行筛选，检测表面密度和含水量、亲水系数等，最终达到设计规范。

另外，还需要在施工中做好沥青标号设置，根据公路等级、气候环境、地质地形条件、交通条件、路面类型、在工程结构中的层级、受力特点、施工方法、早期施工经验，并在技术论证后设置沥青混合料标号。一般在设计文件中就已经确定了沥青标号，直接套用即可。采购人员在采购时需要选择大品牌、信誉度高的供应商，保证沥青混合料的品质。在采购后，需要进行取样，对沥青混合料的延展度、塑性、软化点、含蜡量进行测试，并进行老化试验检测，确保各项指标都满足要求。一般需要在沥青烘箱试验后，对老化程度进行检测，最终选择最佳的沥青混合料[4]。

3.2 试验检测

3.2.1 科学取样

取样具体分为以下三个流程：

第一，取样前，原材料取样结果的好坏直接关系着原材料的质量，根据试验检测程序和规范进行，可以在相同批次的材料中取样。

第二，在取样时，先剔除没有代表性的部分，后在料堆顶和中、低均匀取样。在取样时，需要进行缩分处理，根据规范要求，采用四分法和分料器进行缩分处理，在具体操作时，根据规定流程，加强监督和管理，避免影响取样活动进行，确保最终结果的准确性和可靠性。

第三，在取样后需要进行皮带运输，则在出料口处取样，后将不同的样品进行组合，形成一个试验组。如果取样需要在车上进行，则选择在不同深度的部位取样。根据具体规范，控制取样数量，确保样品具有代表性。

3.2.2 加热处理

在取样后，对样品进行加热处理。在加热处理的过程中，沥青混合料会老化，在操作时不能使用明火，需要在冷却后使用。控制加热的次数，避免影响沥青混合料的性能。

3.2.3 试验检测条件控制

对于沥青混合料的矿料级配可以采用水洗法和干筛法进行。单一采用一种方法会导致粒径和矿料之间黏附在一起，无法分离，影响级配进行，影响矿料加入的数量和质量。根据不同级配、不同成分，科学选择不同的方法，做好试验工作，在试验检测后对结果进行评估。

3.2.4 试验检测

在当前的高速公路工程中，沥青混合料试验检测可以分为两个方面：通过马歇尔稳定性和劈裂试验可以准确评估出沥青混合料的薄弱点，检测沥青混合料在常温条件下的加载塑性和破裂破坏时位于弹性状态下的力学性质。在此基础上，科学设计沥青混合料的配合比，并对沥青混合料的施工质量进行检测，具体如图1 所示。通过车辙试验可以对沥青混合料的成型情况进行把握，制作符合标准要求的沥青混合料试件。在常温条件下，随着变形程度的加深会产生动稳定度，以此来评价沥青混合料的稳定性，进一步试验检测沥青混合料的高温抗车辙能力，为后期配合比设计提供依据[5]。

图1 沥青混合料的试验检测

3.2.5 恒温水浴

在试验后，需要进行恒温水浴。在规定时间和固定范围内，完成试验检测。如果时间超出，会影响试验检测的温度，影响试件的流值和稳定度，也会进一步影响检测结果，影响结果的代表性。

4 高速公路工程中沥青混合料的试验检测质量控制

4.1 加强原材料控制

4.1.1 选择集料

中面层和下面层的集料需要选择石灰岩，上面层选择玄武岩。因为集料自身的性能会影响沥青混合料整体的性能，不应选择卵石。且集料和沥青之间的黏附性和破碎度都是不同的，因此需要通过试验检测了解集料和沥青之间的黏附性，做好防范和控制工作，避免其在雨水和荷载的影响下出现变形，提高其抗车辙性能。

4.1.2 控制针片状颗粒含量

沥青混合料在施工时需要进行碾压。如果沥青混合料中含有大量的针片状颗粒，在后期碾压和荷载影响下会出现裂痕，导致断面产生，且断面中的材料无法被沥青膜全部包裹，影响沥青混合料本身的抗水冲刷能力，降低路面质量。

4.1.3 提高粉料的塑性指数

于集料而言，如果粉料含量大，会影响沥青混合料的质量和性能。如果粉料含量多，集料含量大于表面积，根据早期已经确定的配合比设计施工，导致沥青中的集料含量不符合要求，影响沥青混合料的质量。如果细集料通过率高、粉料塑性指数高，则表明黏土含量多。黏土遇到水后，强度会降低，导致路面质量下降。一般在高速公路工程路面施工中，也会铺设玄武岩材料，玄武岩材料对磨光度要求高，其和路面的抗滑性能紧密相关，对道路行车安全有一定的影响。为了掌握以上具体情况，需要进入施工现场详细勘查，通过试验检测了解集料的黏附性，对沥青混合料制作厂的生产工艺进行把握，对一些含泥量大的集料采用水清洗。

4.1.4 科学控制填料的比表面积

在高速公路工程沥青混合料施工中，要根据设计规范对通过率进行控制，对矿料的性能进行试验检测后，对各颗粒含量和颗粒组成等各项性能进行试验检测，有效满足要求[6]。

4.2 明确试验检测要点

4.2.1 沥青混合料沥青含量和矿料级配试验检测要点

当前沥青含量可以采用高温燃烧炉法和离心分离法进行检测。第一种方法操作简单，适用性强，可以大范围使用。首先，需要对沥青混合料进行燃烧，然后，筛分试验，控制生产工艺，保证质量。在此过程中，需要对相同规格的沥青混合料进行标识，明确调整系数和筛分级配系数。根据调整系数，调整燃烧过程中和燃烧后的温度，确保满足设计要求，一般需要在燃烧室内充分燃烧。另外，需要将燃烧后的试样进行冷却处理，在常温条件下进行科学筛分，最终计算筛分后的数量和百分率。根据计算结果，绘制曲线图，检查其是否满足设计要求。

4.2.2 沥青混合料密度试验检测要点

在进行试验检测时，首先需要对原材料密度进行检测，制作马歇尔试件，然后对试件进行密度试验，可以采用干燥法测试。

5 结语

良好的材料需要科学的检测方法予以鉴别，保证材料的适用性才能保证建筑工程的质量。因此，应重视沥青混合料的试验检测，从各个关键环节入手，相关方面积极协调，把好质量关，才能建设高质量的高速公路工程。