关于路面工程中沥青混合料的试验检测
摘要
关键词
路面工程;沥青混合料;试验检测
正文
沥青混凝土在路面工程中的应用范围正在不断扩大,与水泥混凝土路面相比,它具有路面平整、行车平稳、噪声小、施工期短、养护方便等优点。但随着行车荷载的增加或者自然环境逐步变化,传统施工条件下的沥青路面一般在正式通车运营1至2年之后,陆续出现不同程度的病害等问题,直接威胁到行车的安全性,带来的风险较大。为妥善处理好上述问题,我们应加强对路面工程沥青混合料的试验检测,结合检测结果可以及时调整和处理,避免造成更加严重的后果,为路面工程的稳定性、安全性提供基本保障。
1路面工程中沥青混合料的试验检测必要性
沥青混合料的试验检测可以对原材料、生产过程和最终产品进行质量控制。通过检测沥青混合料的物理性能、化学成分、结构特征等参数,可以确保混合料符合设计要求和行业标准,以提高路面的质量和使用寿命。与此同时,沥青混合料的试验检测可以评估其在使用和使用后的安全性,例如通过监测混合料的抗滑性、耐久性、抗裂性等性能,可以预测路面在不同气候和交通条件下的行车安全性,为道路设计和维护提供依据。除此之外,沥青混合料的试验检测可以为工程选材提供依据,通过测试不同材料配比和添加剂的性能,可以确定最佳的混合料组成,以满足工程的特定需求和预期性能。另外,沥青混合料的试验检测可以用于施工控制和质量监管,通过在施工现场对混合料进行抽样和检测,可以及时发现和解决生产过程中的问题,确保混合料的质量稳定性和一致性[1]。总之,沥青混合料的试验检测对于路面工程的质量控制、安全评估、工程选材和施工控制都具有重要的必要性,能够提高路面质量,延长使用寿命,并确保道路交通的安全性和畅通性。
2路面工程中沥青混合料的试验检测常见方法
2.1马歇尔试验
马歇尔试验是目前沥青混合料中应用最为广泛的评价沥青混合料高温稳定性和水稳定性的一种方法,它主要适用于沥青稳定碎石、沥青玛蹄脂碎石和水泥稳定碎石等沥青混合料,但也可以用于其它类型的沥青混合料。首先需要从现场采集混合料样品,并根据相关标准进行样品制备,通常使用特定比例的沥青、骨料和填料混合,并将样品加热至高温状态以确保混合物能够流动。其次,将加热后的混合料样品放置在马歇尔模具中,每次放入一定量的混合料,并用马歇尔振击实仪进行振实,以确保样品的密实度。通过在一定温度下施加垂直荷载,测量样品的抗变形能力来评估混合料的稳定性,可以通过马歇尔试验机完成,该机器会增加荷载并记录样品的抗变形性能。除了稳定性测试之外,还需要对混合料的流动性进行评估,一种常用的方法是测量样品在一定温度下的流动度,例如使用孔板流度计或扩展度测试仪。另外根据试验结果,评估混合料的稳定性和流动性,并与设计要求进行对比。如果混合料的稳定性和流动性不符合要求,需要调整配合比例或添加剂,并重新进行试验。需要注意的是,马歇尔试验是一种简化的试验方法,用于初步评估混合料的性能[2]。在实际工程中,还需要结合其他试验方法和评价指标,如洛石试验、压实试验、抗剪强度试验等,综合考虑混合料在各种条件下的性能表现。
2.2车辙试验
在路面工程中,车辙试验是一种常用的沥青混合料试验方法,用于评估混合料的抗变形性能和耐久性。首先,从现场采集混合料样品,并根据相关标准进行样品制备。确保样品的配合比例、沥青含量等符合设计要求。其次,车辙试验需要使用特殊的试验装置,包括轮胎载荷装置、滚动轮以及供给沥青的系统等,这样确保试验装置的正确安装和调整。再者,将预先制备好的混合料样品放置在试验装置下方,并施加一定载荷,使轮胎在样品上滚动,试验过程中,不断调整载荷和滚动速度,以模拟实际道路交通条件,还要观察混合料样品的变形情况,特别是车辙的形成和发展情况,并记录相关数据,如车辙深度、形状等[3]。除此之外,根据试验结果,评估混合料的抗变形性能和耐久性,比较实测车辙深度与设计要求或标准之间的差距,以及车辙发展的速度和形状是否符合要求。需要注意的是,在常温条件下,按规定的温度、时间和速度,对试件进行三次平行试件,以每次试件的垂直变形量作为该试样的动稳定度。试验结果与标准公式计算得到的动稳定度及设计动稳定度之比,即为动稳定度,以%表示。动稳定度=动稳定度/设计动稳定度值。动稳定度值的测试方法与标准公式计算得到的动稳定度一样,但其不是唯一的,当动稳定度达到一定值后,其上升速率就会减慢,也就是说,在一定时间内动稳定度值的变化率越小,动稳定度值越高。
3路面工程中沥青混合料的试验检测应用
3.1路面工程中沥青混合料的高温稳定性检测
在路面工程中,沥青混合料的高温稳定性检测是评估混合料在高温条件下的性能和耐久性的重要步骤。
流度试验(Tfot试验):该试验用于评估混合料在高温下的流动性能,将混合料样品加热至指定温度(通常为135°C),然后通过特定装置进行试验,测量混合料在一定时间内的流度变化来评估其高温流动性。
马歇尔稳定性试验:该试验是一种常用的评估沥青混合料性能的标准试验方法,包括评估其在高温下的稳定性。通过在一定温度下施加荷载,并进行配合比的优化,来评估混合料的抗变形能力以及高温下的强度和稳定性。
动态剪切流变试验:该试验用于评估混合料在高温条件下的变形性能,通过测量混合料在动态剪切应力下的应变变化,得出其动态剪切模量、损耗角等参数,以评估其在高温下的变形特性。
热斯拉试验:该试验用于评估沥青混合料在高温条件下的胶结性能,通过加热沥青混合料样品,然后进行拉伸试验,测量其在高温下的拉伸性能,包括抗拉强度、延伸性等指标。
需要注意的是,以上试验方法只是常见的沥青混合料高温稳定性检测方法之一,在实际工程中也可以根据具体需要选择其他适用的试验方法[4]。此外,每个地区的规范和标准可能有所不同,因此在进行试验前应详细了解相关的技术规范和要求。
3.2路面工程中沥青混合料的水稳定性检测
在路桥工程中进行沥青混合料的水稳定性检测时,可以采取以下步骤:
1. 准备试样:从施工现场或混凝土搅拌站收集代表性的沥青混合料样品,根据项目要求和试验方法的规定,确定所需的试样数量和尺寸。
2. 马歇尔饱和度试验:
a. 根据试验要求,将试样的总质量确定为一定的值,并记录该质量。
b. 将试样加热至指定温度(通常为60-80°C),使其变得可塑,使用马歇尔锤对试样进行捣实,以获得初始的密实状态。
c. 在一定温度下,将试样放入水中浸泡一段时间(通常为24小时)。
d. 从水中取出试样,去除表面多余的水分,并将其置于透气纸上吹干。
e. 称量试样的质量,并与初始质量进行比较,根据质量的变化计算饱和度指数,评估混合料的水稳定性能。
3. 马歇尔抗水剥落试验:
a. 根据试验要求,制备马歇尔试件,将混合料热压至一定高度,并在试件上贴上马歇尔纸。
b. 将试件浸泡在水中一段时间(通常为24小时)。
c. 从水中取出试件,擦干表面多余的水分,并进行剥离试验,使用适当的设备或方法,测量剥落面积和剥离强度,评估混合料的抗水剥离性能。
4. 动态稳定性试验(洛松值试验):
a. 根据试验要求,制备洛松筒和试样,将混合料装入洛松筒中,保持一定的填充高度。
b. 将洛松筒放在洛松试验机上,施加一定的荷载,在水中浸泡一段时间(通常为30分钟),然后测量试样的体积变化,即洛松值。
c. 根据洛松值的大小来评估混合料的稳定性和耐水性能。
5. 解理试验:
a. 制备符合试验要求的解理试件,可以根据试验方法的规定,制备圆盘状或方形的试件。
b. 将试件浸泡在水中一段时间(通常为24小时)。
c. 观察试件的开裂情况和裂缝的扩展程度,评估混合料的抗裂性能。
需要注意的是,以上步骤只是常见的水稳定性检测方法之一,在实际工程中也可根据具体要求选择其他适用的试验方法[5]。在进行试验前,应详细了解相关的试验标准和规范,并严格按照要求进行操作和记录数据。
3.3路面工程中混合料的低温性能检测
在路面工程中进行沥青混合料的低温性能检测时,可以采取以下步骤:
1. 准备试样:从施工现场或混凝土搅拌站收集代表性的沥青混合料样品,根据项目要求和试验方法的规定,确定所需的试样数量和尺寸。
2. 密度试验:使用密度试验仪对沥青混合料试样的体积和质量进行测量,并计算出其密度值。
3. 铺路试验(柔性基材低温试验):
a. 准备试件:将试样通过压实等方式在柔性基材上铺设,并保持一定的厚度和宽度。确保试样的紧密结合和平整度。
b. 降温:使用低温环境箱或冷冻设备将试件置于低温环境中,温度通常在-10℃至-30℃之间。
c. 评估裂缝:观察试件在低温环境下是否发生裂缝,记录裂缝的数量、长度和分布情况,评估混合料的抗裂性能。
4. 弯折试验(三点弯曲试验):
a. 制备试件:根据试验方法的规定,制备符合要求的弯曲试件。
b. 低温处理:将试件置于低温环境中,在一定的时间内使其达到低温状态,通常的温度范围为-20℃至-30℃。
c. 进行弯折试验:在低温环境下,对试件施加一定的弯曲载荷,并记录载荷与位移的关系曲线。评估混合料的弯曲性能和抗冻融性能。
5. 斯文顿弯折试验:
a. 准备试件:根据试验方法的规定,制备斯文顿弯折试件。
b. 低温处理:将试件置于低温环境中,在一定的时间内使其达到低温状态,通常的温度范围为-20℃至-30℃。
c. 进行斯文顿弯折试验:在低温环境下,施加一定的弯曲载荷,测量试件的应变和应力,根据应力-应变曲线评估混合料的低温弯曲性能。
需要注意的是,以上步骤只是常见的低温性能检测方法之一,在实际工程中也可根据具体要求选择其他适用的试验方法。在进行试验前,应详细了解相关的试验标准和规范,并严格按照要求进行操作和记录数据。
3.4案例分析
某道路路面工程是次干道,沥青路面的总长是14500m,面积为150000m2,机动车道的结构面层主要以AC-13型的改性沥青混凝土为主,其中还包括5.0%的水泥稳定碎石基层,各层在操作时的厚度分别为4.00cm、5.00cm、6.00cm以及25.00cm。结合路桥工程建设现状以及基本要求,在摊铺施工之后并没有及时碾压的道路桥梁面层中的两侧1/2至1/3左右的位置,利用铁锹铲出摊铺层,并将其直接利用四分法取样处理。通常马歇尔试验操作中需要现在12至20kg的试样,试验结果如表1所示。车辙试验过程中则需要选择40.0至60.0kg的试样,试验结果如表2所示。而谢伦堡里析漏试验以及劈裂强度试验都需要选择15.0至25.0kg的试样,试验结果如表3所示。
表1 马歇尔试验结果
项目
| 实测值 | 密级配沥青混合料技术标准值 |
稳定度 | 6.0kN | ≥5kN |
流值 | 3.0mm | 1.0~4.5mm |
孔隙率( 深 90 mm 以内) | 4.0% | 3.0 ~ 5.0% |
根据表1试验结果,马歇尔试验中得出的试件稳定性以及流值等相符和,从中可以得出沥青混合料的稳定性可以满足规定要求。
表2 高温车辙试验结果
项目 | 实测值 | 密级配沥青混合料技术标准值 |
夏季月平均最高气温>30℃时的动稳定度 | 1200次/mm | ≥1000次/mm |
结合表2试验结果,夏季月平均最高气温>30℃时的动稳定度可以满足标准要求。
表3 沥青析漏试验及劈裂强度结果
项目 | 实测值 | 密级配沥青混合料技术标准值 |
沥青析漏损失 | 0.05% | 0.1% |
劈裂强度比 | 84.8% | ≥75% |
结合表3试验结果,沥青析漏试验损失、劈裂强度比都可以满足该路面工程对混合料技术标准值提出的要求。
4结语
沥青混合料在路面工程中的应用非常重要,会直接影响到路面工程施工质量,所以加强对沥青混合料的试验检测,严格按照规定的流程和要求,保证各环节有序开展,提高混合料的稳定性、水稳定性等,为路面工程正式通车时的安全性、可靠性提供保证。
参考文献:
[1]郑牡丹. 对高速公路工程中沥青混合料的试验检测分析[C]//中国公路学会养护与管理分会.中国公路学会养护与管理分会第十二届学术年会论文集.中国公路学会养护与管理分会第十二届学术年会论文集,2022:300-303.
[2]李树生.公路工程中沥青混合料的试验检测技术[J].四川建材,2022,48(08):35-36+53.
[3]刘乾.高速公路工程中沥青混合料的试验检测[J].交通世界,2021(21):7-8.
[4]郑牡丹.高速公路工程中沥青混合料的试验检测分析[J].居舍,2021(06):24-25.
[5]刘荔.对高速公路工程中沥青混合料的试验检测的探讨[J].四川水泥,2020(09):39-40.
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