路桥沥青混合料试验检测有效方法研究

万水根

（景德镇博诚工程检测技术有限公司，江西 景德镇 333300）

0 引言

随着交通运输的不断发展，路桥工程对沥青混合料的性能要求越来越高。为了保障路面和桥面在不同环境条件下的耐久性和稳定性，需要对沥青混合料进行全面的试验检测。采用合理的方法对不同类型的地聚合物改性沥青混合料进行试验检测，从而确定其性能表现，为工程应用提供合适的材料选择和设计参考，对于路桥工程的高质量发展具有重要的现实意义。

1 路桥沥青混合料的分类

路桥沥青混合料是指由骨料、沥青及添加剂等按一定比例配制而成的用于路桥工程路面、桥面的材料。根据不同的分类标准，路桥沥青混合料可以分为多种类型。

按用途分类：一是路面沥青混合料，用于普通公路、高速公路、城市道路等路面铺设；二是桥面沥青混合料，用于桥梁工程，因桥面对荷载、温度等要求较高，其配合比和性能与路面沥青混合料有所区别；三是人行道沥青混合料，用于步行街、人行道等人行区域；四是跑道沥青混合料，用于机场跑道的铺设，对沥青混合料的性能和质量有较高要求[1]。

按配合比分类：一是稠性沥青混合料，沥青含量较高，胶黏性强，适用于高交通量道路，能够提供较好的抗变形和耐久性能；二是稀性沥青混合料，沥青含量较低，适用于低交通量道路，较为经济，但在抗变形和耐久性能方面略逊于稠性沥青混合料。

按配合比设计方法分类：一是传统配合比设计方法，根据经验和试验数据，采用Marshall、Hveem 等方法设计配合比，较为简便快捷，适用于常规工程；二是现代配合比设计方法，如Superpave 系统，它采用更多的沥青和骨料性能参数，并结合交通、气候等因素，通过计算机模拟和优化来得到更科学合理的配合比，提高了沥青混合料的性能和可靠性。

按骨料类型分类：一是石料沥青混合料，以天然碎石、矿渣、矿粉等为骨料；二是沥青混凝土，以矿渣、矿粉为骨料，添加适量水泥制成的混合料，具有较好的抗水性能；三是沥青稳定碎石，以再生沥青或沥青混凝土为黏合料，碎石为骨料，是一种环保型的沥青混合料。

这些分类标准为探讨路桥沥青混合料试验检测的有效方法提供了基础，不同类型的沥青混合料在配合比、性能要求等方面存在差异，因此需要针对具体分类选择相应的试验检测方法。例如，稠性沥青混合料在抗变形和耐久性能方面的检测要求可能更加严格，而现代配合设计方法在设计稠性沥青混合料时可能更具优势。

2 路桥沥青混合料试验方案和材料

2.1 试验原材料

在沥青附着力测试中，选择合适的试验原材料对于得到准确可靠的测试结果非常重要。对于沥青附着力测试，通常选择使用原始的道路沥青作为试验材料。在试验检测中，使用的沥青种类和级别应与实际路面工程所采用的沥青相一致，以保证试验结果与实际工程情况更加吻合。在某些特殊情况下，可以选择改性沥青，如聚合物改性沥青或橡胶改性沥青等，来模拟特殊路面材料[2]。

集料是沥青混合料的主要组成部分之一，对附着力试验的影响较大。在选择集料时，应根据具体的试验方法和工程要求考虑以下因素：一是选择常用的骨料类型，如石子、河砂、石英砂等，这些骨料在实际道路工程中应用广泛，与实际使用情况更为接近；二是根据试验方法的要求，选择合适的骨料粒径范围，通常选择粗骨料和细骨料混合，以满足试验要求；三是骨料表面的粗糙程度和亲水性等特性会影响与沥青的附着力，在试验中，应确保骨料表面干燥、洁净且不含有影响测试结果的杂质。

矿粉作为沥青附着力测试的黏结介质，对测试结果也有一定影响。选择矿粉时，应考虑以下因素：一是常用的矿粉类型包括石英砂和岩粉等，它们通常被广泛应用于沥青混合料中，因此在沥青附着力测试中也是合适的选择；二是根据试验方法要求，选择合适的矿粉粒度，通常要求矿粉颗粒尺寸细致均匀，以提供更好的附着性能；三是确保矿粉干燥、洁净，不含有可能影响附着力测试结果的杂质。

2.2 沥青混合料配合比设计

为了进一步确定沥青混合料的各项性能，需要根据要求选择合适的混合料试件，具体如表1 所示。根据以往相关经验，设置了5 组马歇尔试件，其中油石比范围为4.2%～5.4%，每隔0.3% 设定一个试件组，每组试件数量不少于4 个，以保证试验结果的可靠性和统计意义。在进行马歇尔试验的过程中，经过多次试验和分析，选定基质沥青的油石比即4.9%为最佳油石比。按照马歇尔试件的规定要求，每个试件的具体尺寸按标准规范进行确定，并对每个试件的两面进行75 次的击实操作，以确保试件的致密性和稳定性。在试件制备完成后，将在室温条件下对试件进行冷却，冷却时间将持续24h 以上，以保证试件在稳定的温度条件下进行指标测定。

表1 沥青混合料试件

2.3 确定试验方案

此次试验重点关注沥青混合料的高温性能、水稳定性和低温性能。首先，采用车辙试验来评估沥青混合料的高温稳定性。车辙试验通过模拟交通载荷和高温条件，检测沥青混合料在高温下的变形和损坏情况。根据试验结果，可以评估沥青混合料在高温环境下的抗变形性能和耐久性表现。其次，采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来确定沥青混合料的水稳定性。浸水马歇尔试验模拟沥青混合料在水浸条件下的稳定性表现，而冻融劈裂试验评估其在冻融循环条件下的抗裂性能。这些试验可以帮助了解沥青混合料在潮湿和冷冻环境中的耐久性和稳定性。最后，采用低温弯曲试验来测定沥青混合料的低温抗裂性能。该试验模拟低温条件下的道路应力，评估沥青混合料的抗裂性能和韧性。低温弯曲试验结果可为设计在低温环境中具有良好抗裂性能的沥青混合料提供依据[3]。

3 路桥沥青混合料试验检测的分析

3.1 高温稳定性检测分析

高温稳定性检测是对路桥沥青混合料在高温条件下的变形性能进行评估的重要试验之一。在高温环境下，沥青混合料容易发生软化、变形和损坏，因此高温稳定性的研究对于保障路面工程的耐久性和可靠性至关重要。在高温稳定性试验中，常用的指标是动稳定度，动稳定度是指沥青混合料试件在高温下受到交通载荷作用后的变形量，通常以“次/mm”为单位。较大的动稳定度表示沥青混合料在高温下具有较好的抗变形性能和稳定性。

在此次试验中，将对4 种不同掺量的地聚合物改性沥青混合料和基质沥青混合料进行高温稳定性检测，以比较不同改性条件下沥青混合料的性能差异。试验过程中，根据需要对各项参数进行设置，保证试验的温度在60℃，设定荷载轮的压力为0.7MPa，然后分两个时间段进行试件变形量的测定，分别是试验45min 后和试验60min 后，为了进一步提高检测的可靠性和准确性，每种试料都尽可能选择3 个试件。

通过试验结果，将确定动稳定度的范围、平均值和变异系数。动稳定度的范围将反映不同试料之间在高温条件下的稳定性差异，而平均值则表示每种改性条件下沥青混合料的整体高温稳定性。变异系数反映了试验数据的离散程度，即数据的一致性程度，具体试验结果如表2 所示。

表2 混合料高温稳定性检测结果

分析表2 这些数据，能够评估各种地聚合物改性沥青混合料在高温稳定性方面的优劣，并与基质沥青混合料进行对比。这些结果将为选择合适的改性剂和优化沥青混合料配合比提供重要依据，以确保路面工程在高温环境下的可持续性和稳定性。同时，研究结果也将为改进路面材料设计和路桥施工提供有益的参考。

3.2 水稳定性检测分析

3.2.1 马歇尔试验分析

马歇尔试验是一种常用的沥青混合料试验方法，用于评估混合料在高温条件下的稳定性和变形性能。在此次试验中，按照马歇尔试验的标准规范制备沥青混合料试件，每种沥青混合料都成型了2 组试件，以确保数据的可靠性和重复性。所有试件在制备完成后，将在60℃的恒温水浴箱中进行浸泡处理。第一组试件浸泡时间为30min，而第二组则浸泡48h。这样的浸泡过程模拟了试件在高温潮湿环境中的暴露情况，以考察沥青混合料的水稳定性。浸泡完成后，进行试件的抗压强度、稳定性、抗折裂性等性能指标的测试。根据试验结果，可以评估不同沥青混合料的水稳定性差异，了解其在高温潮湿环境下的表现[4]。

根据马歇尔试验结果，得出以下结论：最佳油石比为4.9%的沥青混合料在马歇尔试验中表现较为稳定，具有较好的高温稳定性。综合马歇尔试验和冻融劈裂试验的数据，可以为选择合适的沥青类型、优化改性剂掺量和沥青混合料配合比提供重要参考，从而提高沥青混合料的水稳定性和耐久性，保障路面工程的高质量。

3.2.2 冻融循环试验分析

水稳定性是指沥青混合料在受到水的侵蚀和冻融循环后的抗损伤性能，是评估路面材料耐久性的重要指标。冻融循环试验是一种常用的水稳定性试验方法，通过模拟寒冷气候条件，检测沥青混合料在冻融循环过程中的抗裂性能和耐久性，检测结果如表3 所示。

表3 冻融劈裂抗拉强度比

从表3 中可以看出，对照组采用70#基质沥青，冻融循环组的劈裂抗拉强度比为82.02%，即冻融循环后抗拉强度下降了18.02%。而地聚合物改性沥青冻融循环组的劈裂抗拉强度比较高，分别为89.81%、87.63%、90.27%和90.68%。这些数据显示，地聚合物改性沥青混合料在冻融循环后的抗拉强度下降相对较小，具有较好的水稳定性。

可以看出，随着地聚合物改性沥青改性剂掺量的增加，其冻融循环组的劈裂抗拉强度比逐渐接近或超过对照组的劈裂抗拉强度比，这表明地聚合物的改性作用对提高沥青混合料的水稳定性具有积极的影响。

综合分析这些数据，可以得出以下结论：一是地聚合物改性沥青混合料具有较好的水稳定性，其冻融循环后的抗拉强度较高，抗裂性能优越；二是随着地聚合物改性沥青改性剂掺量的增加，水稳定性逐渐提高，表明地聚合物对沥青混合料的改性效果逐步显现；三是5%和7%地聚合物改性沥青的水稳定性表现较为优越，可以考虑作为优先选择的改性剂掺量。

3.3 低温性能检测分析

低温性能检测是评估沥青混合料在寒冷气候条件下的抗裂性能和柔性的重要试验之一，通过试验得到的相关数据如表4 所示。其中，最大弯拉应变是反映沥青混合料在低温条件下抗裂性能的指标，数值越小表示抗裂性能越好。从表4 中可以观察到，随着地聚合物改性沥青改性剂掺量的增加，最大弯拉应变逐渐降低，这意味着地聚合物改性沥青在低温下具有较好的抗裂性能，相较于基质沥青，改性后的沥青混合料更不容易出现裂纹[5]。弯曲劲度模量是用于评估沥青混合料在低温条件下柔性和变形能力的指标，数值越大表示沥青混合料在低温下的柔性越好。从表4 中可以观察到，随着地聚合物改性沥青改性剂掺量的增加，弯曲劲度模量逐渐增大，这意味着地聚合物改性沥青在低温下具有较好的柔性，相较于基质沥青，改性后的沥青混合料在低温环境下更具有抗变形能力。

表4 低温性能评价结果

4 结语

综上所述，本文对路桥沥青混合料试验检测的有效方法进行了全面的探讨和分析。通过针对高温稳定性、水稳定性和低温性能等关键性能指标的评估，深入了解不同类型地聚合物改性沥青混合料在不同环境条件下的性能表现。随着科技的不断进步和工程技术的不断发展，未来路桥沥青混合料试验检测方法将不断完善和创新，在实际工程中，可以结合新的试验技术和设备，进一步深化对沥青混合料性能的研究，为路桥工程的质量提升和持续发展作出更大贡献。