高速公路沥青路面试验检测技术研究

斯义明

（四川金通工程试验检测有限公司，四川成都 610000）

0 引言

随着我国经济的飞速发展，高速公路作为国家基础设施的重要性日益凸显。沥青路面因其良好的耐久性、防滑性和舒适性，被广泛用于高速公路的建设中。然而，沥青路面在使用过程中，由于各种因素的影响，容易出现裂缝、车辙等问题，这不仅影响了路面的美观，更严重的是威胁了行车的安全。因此，对高速公路沥青路面进行科学、准确的试验检测，对于保障道路的安全、延长路面的使用寿命具有重要意义。近年来，我国在沥青路面试验检测技术方面取得了一定研究成果，但仍存在一些问题。通过综合应用先进的检测设备和技术手段，提高检测的准确性和可靠性；同时，结合实际工程背景，提出一套更为完善、系统的沥青路面试验检测方案。这一研究不仅有助于优化现有的检测方法，提高检测效率，更有助于为高速公路沥青路面的维护和管理提供科学依据。

1 高速公路沥青路面施工质量的基本要求

第一，原材料质量控制要求。在沥青路面施工中，沥青、纤维、砂石原材料及添加剂的质量直接关系到沥青路面施工质量的总体效果。因此，沥青混合料所采用的组成材料需满足相关设计文件及规范中相关技术要求。

第二，沥青混合料生产控制要求。沥青混合料的生产不仅要严格控制好各种原材料的质量，更要控制好配合比，严格按照高速公路工程沥青路面施工的现行规范和设计文件进行施工，以保证沥青路面施工质量。在高速公路路面设计时应尽量选择耐高、低温性能优越的结构体系，如AC、SMA、OGFC 等沥青混合料作为路面承重及功能层的备选方案。

第三，沥青混合料需具备良好的低温抗裂性。沥青路面如遇到极寒天气，其沥青性能会打折，造成路面低温开裂，降低路面使用性能；如遇冰冻路面，则极易出现冰冻融化水损害坑洼现象。因此，气温较低的地区应选择低温抗裂性能良好的沥青（即沥青标号高的沥青），相关指标用公路沥青针入度、延度控制，同时沥青混合料低温抗裂性应用冻融劈裂、低温弯曲试验破坏应变（με）指标控制。

第四，沥青混合料需具备良好的高温稳定性。在我国社会经济高速发展的大环境下，车流量、人流量逐年增加，需要沥青路面具有良好的承载能力，保证车辆和行人安全出行。沥青路面高温稳定性差，极易出现车辙、推移拥包或SMA 沥青玛蹄脂路面泛油等现象。因此，气温较高地区应选择高温稳定性能良好的沥青（即沥青标号低的沥青），相关指标用路用沥青针进行入度、软化点控制，同时沥青混合料高温稳定性应用沥青与集料黏附性、稳定度、动稳定度等指标进行控制[1]。

第五，沥青混合料生产控制。沥青混合料生产关键控制要素：沥青加热温度严格按照高速公路工程沥青路面施工的现行规范和标准进行施工。拌和场站应从“人员、设备、料源、操作方法、环境控制”五个方面进行严格控制。

第六，摊铺碾压工艺控制。首先，摊铺机按所铺路段的宽度、厚度及拱度等施工要求调整好装运沥青混合料的自卸车，在接触接收料斗前的顶推辊后，将沥青混合料缓缓卸入摊铺机的接收料斗，并由摊铺机顶推其运行；其次，通过接收料斗底部的刮板输料器，以及螺旋拥铺器将沥青混合料连续均匀地向后、向左右传输；最后，将摊铺好的沥青混合料铺层经慰平装置的振捣梁进行初步夯实，通过熨平板的振动、次振动，慰平和整形而成为一层平整且具有一定密实度的混合料摊铺层。按摊铺预压密实度分类，可将摊铺机分为标准型摊铺机和高密实度摊铺机。标准型摊铺机采用标准型熨平装置，一般装有振实机构和振动机构，可对铺层混合料进行初压，初压密实度最高可达85%。高密实度摊铺机还装有双振捣梁或双压力梁等装置，可对铺层混合料进行强力夯实，使铺层材料的初压密实度高达90%以上，可有效提高摊铺压实度及平整度，减少压路机的压实遍数，提高生产效率，尤其对于要求快速成型的碾压混凝土材料更具有实际应用意义。因此，熨平装置是确保摊铺质量的关键装置之一。

沥青混合料碾压关键控制因素为沥青混合料摊铺初始温度。不同结合料所选择的压路机类型不一样（压路机类型有轮胎压路机、双钢轮压路机、钢轮与橡胶轮结合压路机等），沥青路面碾压方式为“初压、复压、终压”三种方式相结合，压路机碾压控制应遵循“紧跟慢压、高频低幅”的原则，同时应严格控制碾压遍数，一般为4～6 遍为宜，严禁出现漏压超压现象[2]。

2 高速公路沥青路面施工前试验检测技术

沥青是高速公路沥青混合料中应用的主要材料，沥青本质是一种黑褐色固体，具有良好的低温抗裂性、高温稳定性及与砂石骨料良好的裹覆性能；通常在沥青路面施工前通过“三大指标”及老化试验（薄膜烘箱老化试验TFOT 或旋转薄膜烘箱老化试验RTFOT）后的质量变化、残留针入度比、残留延度性能来衡量沥青的成品质量。沥青针入度指标主要是确定沥青标号等级，利用软化点检测确定沥青的高温稳定性能，而延度是确定沥青的低温抗裂性能。具体的检测方法以延度试验为例：

选择沥青样品，进行保温处理后，浇筑沥青延度八字试模，待沥青成型冷却后，需将高于试模表面多余的试样进行刮模处理，然后放置于规定试验水温中，并确保恒温2h 以上，最后放置在延度检测仪器上进行检测，保证水面和沥青样品之间的距离在2cm 以上。启动延度试验仪检测沥青样品的延度，时刻关注整个测试过程中延度试验仪的力值显示值及沥青样品的延伸情况，控制水温处于规范要求状态，以免检测中延度检测仪器发生晃动；如果已经发生了晃动，要立即停止试验进行处理，再继续检测。目前，常用的延度检测仪为循环水延度检测仪，为保证检测结果的准确性，在试验检测中要关闭循环水系统，否则就容易会出现仪器晃动现象，影响试验检测的准确性。

在整个沥青延度试验检测中容易出现沥青拉伸成细丝后漂浮在水面上或者沉入水底的情况，这是因为沥青和水密度的相关性，可向水中加入适量的食盐或者酒精来改善水的密度，尽量使水的密度接近被测沥青样品密度。在沥青延度检测中往往存在系统误差的现象，为降低系统误差值，需要至少进行3 次重复性试验，并将每组试验系统误差控制在规范允许范围内，再求取3 次试验的算数平均值，以此提升沥青延度试验检测结果的准确性。

3 高速公路沥青路面施工中现场试验检测技术

高速公路沥青路面施工中现场试验检测技术包括现场温度、结构层厚度及压实度自动化试验检测技术。温度作为沥青混合料最关键性控制指标之一，可影响其黏温指数及沥青混合料的压实系数，应采取水银温度计或红外测温枪进行人工检测；结构层厚度检测，一般根据摊铺机边缘布置走线装置控制，同时采取改锥插入式检测复核；压实度在施工过程中，首先由摊铺机初夯压实，在保证松铺系数的情况下同时满足初始压实工艺，现有科技手段可以通过压路机监测技术反馈压实工程中的压实系数，沥青路面最终均通过钻芯法或者雷达检测手段复核摊铺路段厚度及压实度效果。

4 高速公路沥青路面施工后的现场试验检测技术

在高速公路沥青路面施工后应进行现场弯沉及结构层厚度、压实度自动化试验检测。路面弯沉检测技术主要包括落锤式弯沉仪、贝克曼梁法及自动弯沉仪检测技术，其中贝克曼梁法属于人工读数法检测；落锤弯沉仪属于半自动化检测技术，交工验收比较常用，其主要检测路面弯沉变化值，目前市面上基本为一体化自动落锤式弯沉检测车，在现场测试过程中通过落锤向承载板施加给定的作用力，再由承载板传递到高速公路沥青路面上，沥青路面在荷载作用下，会出现应力变形位移，再用高精度位移传感器来收集路面变形位移量，并及时传输给计算机系统，通过相应的计算软件得到沥青路面的弯沉盆参数；自动弯沉仪主要用于高速公路定期检测，具有自动化程度高、检测效率显著等特点。结构层厚度、压实度自动化试验检测属于雷达检测技术，主要指利用地质雷达反射波法对路面厚度及密实状态进行检测，由雷电检测仪发送电磁波，分析电磁波在不同介质中的传播性质和特点，接收器对电磁波反射回来的信号进行采集数据和波形图，通过分析电磁波的波形、路径变化等获得沥青路面施工质量[3]。

待沥青路面温度稳定后，开展现场试验检测，及时获得沥青路面施工质量，找到存在质量问题的位置、问题特点、问题成因等，再制定科学有效的整治措施，保证总体施工质量。沥青路面施工后的现场检测参数主要包括：抗滑性（宏观构造深度、摩擦系数或横向力系数）、渗水系数检测、厚度及压实度检测、平整度检测、弯沉检测五个方面。

4.1 抗滑性检测

抗滑性是高速公路沥青路面施工后现场试验检测的主要参数，其检测方法主要分为三种：施工过程中检测主要采用宏观构造深度和摩擦系数进行评判。第一，摩擦系数是利用摆式摩擦系数仪确定评定单元，每半幅为1 个单元，每隔约200m 随机抽取1 个断面进行试验检测，每个断面试验检测不能少于3 个点，检测位置要尽量选择在车辆行驶的轮迹带上。在抗滑性检测中，摆式摩擦仪在检测中需进行温度修正。为保证检测结果的准确性，在现场试验检测中需要对当天的环境温度修正后再换算出测试摆值。第二，宏观构造深度也是评价沥青路面的抗滑性的一种检测手段，宏观构造深度主要指通过手工铺砂法来完成检测，可通过用测试砂的体积和砂的摊铺平均直径的比值计算出相应测试值。第三，横向力系数测试车常用于高速公路沥青路面交工检测时抗滑性现场试验检测技术的测试方法，主要原理是通过测试轮和地面之间形成的纵向摩擦力来获得摩擦系数。

4.2 渗水系数检测

在高速公路沥青路面渗水系数现场试验检测中，主要采用路面渗水仪计算出渗水仪容器中水面从100mL 刻度下降到500mL 刻度所需要的时间，以此判断沥青路面的渗水系数，或根据3min 渗水仪渗水量计算值反馈沥青路面压实效果，判断其是否存在局部连通孔隙。

4.3 厚度及压实度检测

压实度是衡量沥青路面施工压实工艺的主要技术指标之一，能够真实反馈出沥青路面的实际内部孔隙率。压实度检测通常采取钻芯取样检测法，具体的检测时间段为沥青路面碾压完成并且待其温度降至50℃以下后，选择具有代表性的位置进行钻芯取样；也可以通过核子密度仪来检测压实度，但试验过程比较繁琐，而钻芯取样法会对路面的局部造成一定破坏。为解决这一问题，技术人员研发出核子密度仪，作为一种新型的沥青路面压实度检测设备，与传统钻芯取样试验技术相比，核子密度仪同样可以真实反映出沥青路面的压实度，而且不会对沥青路面造成任何破坏和影响，显著提升了沥青路面压实度现场试验检测效果，值得大范围推广和应用。

4.4 路面平整度检测技术

在早期沥青路面平整度检测中均利用3m 平整度尺进行检测，但此种方法检测精度不高，且效率低，受到主观因素的影响比较大，在现代化公路工程沥青路面平整度检测中已基本被淘汰。八轮连续式平整度仪虽然相较于平整度尺检测能够提升检测的效率和准确性，但设备体积比较大，使用起来非常不便，依然无法满足现代化公路工程发展的要求。随着大量先进技术和设备的应用，在沥青路面平整度检测中出现一种新型的车载式颠簸累仪，即车辆在路面上行驶，通过车辆行驶中后轴和车厢之间的单位位移累积值来计算出沥青路面的平整度，沥青平整度数据通过机械传感器来完成，数据精度高，而且可以大幅度加快数据处理速度，进而提升沥青路面平整度检测的效率和准确性。

4.5 路面弯沉值检测

目前我国在沥青路面回弹模量值检测多采取贝克曼梁弯沉仪法，其主要原理是通过杠杆原理，对沥青路面的弯沉值大小进行检测，利用百分表的计数方法计算出沥青路面的强度数值。主要原因是贝克曼梁的总长度为5.4m 和3.6m，前臂和后臂的长度比为2∶1，在贝克曼梁的末端之上放置一块百分表，百分表可随着汽车缓慢前进，并随着沥青路面的变形而逐步增大读数，直到汽车停止前进，就地读出百分表的稳定数值，百分表读数如超过设计值，就会造成路面不均匀沉降，影响行车舒适度及安全性。在现行的相关规范和标准中，贝克曼梁弯沉仪法的应用有明确要求，在整个检测过程中，不能碰触轮胎，要将梁平稳地插入两个轮胎间隙，以保证检测结果的准确性。

5 结语

综上所述，高速公路沥青路面的试验检测技术对于保障道路安全、延长路面使用寿命具有重要意义。本文深入研究沥青路面试验检测方案，希望为高速公路沥青路面的维护和管理提供科学依据。但沥青路面试验检测技术仍是一个持续发展的领域。未来，应关注新型检测设备与技术研究、智能化与自动化检测、多维度路面性能评价及标准与规范的制定。通过不断研究与实践，期望能够推动高速公路沥青路面试验检测技术的持续发展，为我国高速公路事业的进步提供更为坚实的技术支撑。