高速公路工程中沥青混合料的试验检测分析

高速公路工程中沥青混合料的试验检测分析

马超洋    杜举堂

浙江交工集团股份有限公司海外分公司，浙江杭州，310051

摘要：本文针对高速公路沥青混合料的关键性能试验进行了研究。通过对高温稳定性试验、车辙试验和密度试验的分析，评估了沥青混合料在高温条件下的抗变形能力、抗车辙性能和密实程度。试验结果表明，这些性能直接关系到沥青路面的使用寿命和行车安全。本研究为沥青混合料的质量控制提供了科学依据，有助于提高我国高速公路建设的质量和效率。

关键词：高速公路工程；沥青混合料；试验检测

0 引言

随着高速公路建设的快速发展，沥青混合料的质量控制成为确保道路使用寿命和行车安全的关键。高温稳定性试验、车辙试验和密度试验是评估沥青混合料性能的重要手段。高温稳定性试验通过测量试件在高温下的变形量，评估其抗变形能力；车辙试验模拟车辆行驶对路面的影响，记录车辙深度以评估抗车辙性能；密度试验则通过测量芯样的质量和体积，评估混合料的密实程度。这些试验方法为沥青混合料的质量控制提供了科学依据，有助于提升道路工程的耐久性和安全性。相关研究表明，严格的试验检测能有效预防路面早期损坏，延长道路使用寿命，保障行车安全。

1高速公路工程沥青混合料试验检测的作用

在高速公路工程的建设中，沥青混合料的试验检测扮演着至关重要的角色。以下是对沥青混合料试验检测作用的详细阐述：

1.1 优化配合比方案

沥青混合料的性能直接取决于其配合比，即各种原材料的比例。由于沥青混合料是由沥青、矿粉、粗细集料、掺合料等多种材料混合而成，任何一种原材料的用量比例失控，都可能导致混合料的路用性能不符合设计要求，从而影响公路路面的成型质量。因此，在沥青混合料的制备过程中，同步进行试验检测是非常必要的。通过试验，可以精确调整各种材料的比例，确保混合料的性能达到设计标准。

1.2 原材料选型

在沥青混合料制备之前，必须对每一批次的原材料进行严格的性能和质量检测。这包括检测沥青材料的密度、相对密度、软化点等关键指标。根据这些检测结果，可以判断原材料的种类和品质是否符合要求，从而避免使用劣质材料。原材料的选择直接关系到沥青混合料的质量，因此，严格的试验检测是确保原材料质量的关键环节。

1.3 保障交通安全

沥青混合料的质量直接影响到公路路面的使用寿命和行车安全。如果使用劣质的沥青混合料，公路路面可能会出现坑槽、车辙、裂缝等病害，这不仅影响道路的美观，更重要的是会危及交通安全。通过开展试验检测作业，可以及时发现和排除潜在的质量问题，确保沥青混合料的质量稳定，从而保障交通安全。

2 高速公路工程沥青混合料试验检测要点

2.1 抗裂性能试验检测

抗裂性能是沥青混合料的关键性能之一，尤其是在寒冷地区，抗裂性能直接关系到道路的耐久性和使用寿命。以下是对抗裂性能试验检测的详细描述：

在高速公路工程施工中，抗裂性能试验检测通常在-10°C的低温环境下进行。这一温度条件模拟了冬季道路的实际使用情况，有助于评估沥青混合料在低温条件下的抗裂能力。试验过程中，首先制备出符合标准的沥青混合料试件，然后在低温环境下对试件进行各项参数的检测。这些参数包括试件的尺寸、重量和形状等。随后，进行同步弯曲试验，通过施加弯曲应力来模拟路面在实际使用中承受的应力，从而评估试件的抗裂性能。弯曲试验的结果可以反映出试件在低温条件下的抗裂强度和延展性，为沥青混合料的性能评估提供重要依据。

2.2 水稳定性试验检测

水稳定性是沥青混合料在潮湿环境下的性能表现，对于防止路面因水损害而出现病害至关重要。以下是对水稳定性试验检测的详细描述：

（1）浸水马歇尔试验

浸水马歇尔试验是评估沥青混合料在水饱和状态下的稳定性的常用方法。试验步骤如下：首先，将混合料试件放置在水槽中，确保水温适中，通常在60°C左右。然后，将试件在水中保温处理2小时，以模拟路面在雨季或潮湿环境中的情况。保温处理后，进行马歇尔稳定度和流值测试，以评估试件的稳定性和流变性。

（2）真空饱和马歇尔试验

真空饱和马歇尔试验用于模拟沥青混合料在施工过程中可能遇到的水饱和条件。试验步骤包括：首先，将制备好的沥青混合料试块放入真空干燥器中，通过真空泵抽取空气，使试块内部空气被排除。接着，打开进水胶管，让水进入试块内部，使其完全饱和。最后，调整至常压，观察试块在饱和状态下的稳定性和流值。

（3）冻融劈裂试验

冻融劈裂试验是评估沥青混合料在冻融循环作用下的抗裂性能。试验步骤为：将试件在-18°C的低温下冷冻一定时间，然后取出并在室温下解冻。冷冻和解冻的循环过程模拟了路面在冬季的冻融循环。随后，对试件进行劈裂试验，测量其抗裂强度，以评估混合料在冻融循环下的耐久性。

2.3 高温稳定性试验检测

高温稳定性试验检测是评估沥青混合料在高温条件下性能的关键试验。此试验旨在模拟沥青路面在实际使用中遇到的高温环境，以检验其抗变形能力。试验步骤如下：

首先，按照规范要求制备尺寸为0.3m×0.3m×0.5m的沥青混合料试件，通常通过马歇尔试验方法进行。试件制备完成后，将其置于高温稳定性试验箱中，箱内温度需稳定在60°C以上，以模拟夏季高温条件。

接下来，使用动态稳定度仪对试件施加动态荷载，模拟车辆在高温下的行驶状况。在此过程中，记录试件的稳定度和流值（见下表1）。稳定度表示试件在高温动态荷载作用下的抗剪强度，而流值则反映了试件的变形程度。

通过分析稳定度和流值，可以评估沥青混合料在高温条件下的抗变形能力。稳定度高、流值低的沥青混合料表明其在高温环境下的性能更佳，有利于延长沥青路面的使用寿命，提高行车安全性和舒适性。因此，高温稳定性试验检测对于确保沥青路面质量具有重要意义。

表1  高温稳定性试验检测数据表

2.4 车辙试验检测

车辙试验是评估沥青混合料在高温条件下抵抗车辙变形能力的另一项关键试验。该试验在模拟高温环境（通常温度高于60°C）下进行，以模拟沥青路面在夏季高温下的实际使用情况。

试验前，首先制作尺寸为0.3m×0.3m×0.5m的试件。这些试件在制作完成后，需要在温度恒定的条件下进行车辙试验。试验过程中，试件在一对滚轮的作用下，模拟车辆在路面上的行驶，从而产生车辙。

车辙试验的目的是测量试件在高温和动态荷载作用下的车辙深度，以评估其抗车辙性能（见下图1）。试验结果通常以车辙深度（mm）表示，该值越低，说明沥青混合料的抗车辙性能越好。车辙试验对于预测沥青路面的使用寿命和行车舒适性具有重要意义。

图1   沥青混合料车辙试验仪器

2.5 密度试验检测

密度试验是评估沥青混合料密实程度的重要手段，对于确保沥青路面的结构强度和耐久性至关重要。以下是密度试验检测的准备工作：

首先，在沥青路面试验段中选择多个检测点位，这些点位应具有代表性，能够反映整个路面的密度分布。然后，使用钻芯设备在各点位上钻取沥青混合料芯样。钻取的芯样需放置在温度不超过35°C的环境中，以防止芯样因温度过高而变形或损坏。

芯样取出后，需进行清理和称重，以测量其质量。同时，测量芯样的体积，通常通过排水法或体积仪进行。最后，根据质量除以体积，计算出沥青混合料的密度。通过密度试验，可以评估沥青混合料的密实程度，从而判断其是否满足设计要求。

3 结语

本研究深入探讨了沥青混合料在高速公路工程中的应用及其关键性能试验。通过高温稳定性试验、车辙试验和密度试验，我们评估了沥青混合料在高温条件下的抗变形能力、抗车辙性能以及密实程度。结果表明，这些试验对于确保沥青路面质量、延长使用寿命和保障行车安全至关重要。未来，应继续优化试验方法，提高检测精度，同时结合新材料和新技术的应用，进一步提升沥青混合料的质量和性能，为我国高速公路建设提供有力支持。

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