路桥建设 建材发展导向２０１４年８月 沥青路面检测中沥青混合料性能探析 徐朝阳 （福建省高速公路达通检测有限公司 福建福州３５０１０８） 摘要：当前，随着我国社会经济水平的不断提升，沥青在公路工程中得到了十分广泛的应用，但还由于外界环境影响 或是施工缺陷等原因，导致沥青路面过早的出现病害，其沥青路面功能以及行驶质量大大降低。因此，沥青路面的检测工 作必须得到广泛的重视，从而有利于病害的防治。本文首先分析了沥青路面发生的病害，其后就具体的沥青混合料性能以 及其检测技术做了探讨。 关键词：路面检测；沥青混合料；性能 中图分类号：Ｕ４１４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—１６７５（２０１４）１５—０１８２—０３ （通常为０．７ＭＰａ），沿试件表面同一轨迹反复碾压行走，碾压行走 引言 ｍｉｎ￣１次／ｍｉｎ（２１ 当前，随着各种不同类型的沥青混合料被广泛应用于公路路 距离为２３０ｍｍ＋１０ｍｍ，往返碾压速度为４２次／ｍｉｎ），试验时间为６０ｒａｉｎ，测定试件表面在试验过程中形 面，使得路面使用品质有了较大提高。但是，因为施工时存在一 次往返／定的质量问题，导致部分路段出现病害，这就需要在施工时采取 成的车辙深度。沥青混合料抗车辙能力大小主要是根据每产生 ｌｍｍ车辙变形所需要的碾压次数来确定的。计算公式为： 定的检测技术确定沥青混合料性能，确保公路的正常运行。 一ｌ沥青混合料路面发生的病害 沥青路面，主要采用的施工材料为沥青混合料，其有利于增 强矿料问的粘结力，从而提高路面的使用性能。但是，当前我国 的沥青路面依旧存在诸多病害，例如：裂缝、车辙、表面磨光等。 ＤＳ＝（ｔｌ—ｔ２）ｘＮ／（ｄ：－ｄ１）ｘＣ１ｘＣ２ 式中：Ｎ－－４２￣，－／ｍｉｎ；Ｃ （试验机类型修正）＝１；Ｃ２（试件系数）＝１。 ２．２．２ ＡＰＡ沥青路面分析 ＡＰＡ沥青路面分析主要使用的是ＡＰＡ沥青路面分析仪，其 属于多功能的轮辙试验仪，可对沥青混合料永久变形、疲劳开裂 和水损害进行分析。设置不同的试验环境温度，加载轮以恒定的 对此，必须重视对沥青混合料性能的检测，从而便于病害防治工 作的开展。 沥青混合料性能主要包括：①高温抗车辙性能：它是沥青混 压力在试件表面来回运动，通过计算机的数据采集系统，自动对 试件表面的位移变形量定时采集，并绘出位移变形与运行次数 在圆柱体的试件上施以重复的荷载，利用自动数据采集系统 合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力；②低温抗裂性能：它是 的关系曲线。ＡＰＡ测试试验方法如下： 抵抗低温收缩裂缝的能力；③抗滑性：路面的表面应具备足够的 抗滑能力，以保证行车安全，它是保障公路交通安全的一个重要 因素，特别是行驶速度高的高速公路；④耐久性：沥青路面耐久 性直接影响沥青路面的使用寿命及使用性能，是决定沥青路面 工程寿命周期成本的关键因素。本文即对其进行了具体的阐述。 记录下车辙深度。通常情况下，完整的车辙试验为８０００次循环， 相应车辙深度一般记为ＲＤ８０００。ＡＰＡ分析仪可以科学地模拟出 实际路面在行车荷载下的受力模式，并且试验方法简单。 ２沥青混合料高温抗车辙性及其检测技术 ２．１高温抗车辙性 沥青路面车辙的出现，主要是因为在高温下沥青混合料产生 了永久性的变形。通常说来，沥青混合料的高温抗车辙性主要是 ３沥青混合料低温抗裂性及其检测技术 ３．１低温抗裂性 沥青路面的面层直接暴露在自然条件下，当气温下降时，沥 青路面相应要收缩，由于路面结构内基层以及面层之间的摩阻 力，并且沥青路面内不设伸缩缝，使沥青面层内部产生温度应 力。如果温度应力所做的功导致一定的能量累积，达到沥青混合 有两方面决定的：①矿料的嵌挤作用；②沥青的高温粘度。其中， 集料的作用占了约７０％，沥青的作用占了约３０％。 矿料颗粒的嵌挤作用主要是和集料的级配以及颗粒的特性 有关，相较于密实悬浮结构，多级嵌挤混合料组成结构的高温稳 定性良好，碎石有着较多的棱角与纹理，其压实后能够产生紧密 的嵌锁作用，从而使得混合料的稳定性得到增强。同时，沥青的 料本身所容许的极限程度，即会产生低温开裂。 一般而言，影响沥青混合料低温性能的优劣的因素为沥青的 低温劲度，而影响沥青低温劲度的两个重要指标即为沥青黏度 与温度敏感性。对于油源相同的沥青来说，若是其度敏感性偏 低、针入度偏大，则会导致低温劲度偏小，抗裂能力更强。因此， 高温粘度较大，和集料具有较好的粘附性，这就使得其在高温下 在气温较低的地区应采用稠度低、劲度低的沥青，或是利用橡胶 不会产生大幅度的变形。所以，想要提高沥青路面的高温稳定 类、热塑性橡胶类改性，来得到具有较好的变形、松弛的改性沥 性，必须要控制好沥青混合料油石比、集料的级配。 青。 ２．２检测技术 ２．２．１常规车辙试验 ３．２检测技术 ３．２．１间接拉伸试验（劈裂试验） 其主要是通过对 １０１．６ｍｍ￣６３．５ｒａｍ的沥青混合料试件加 载压条进行试验，并利用传感器与ＬＶＤＴ得到沥青混合料的劈裂 车辙试验作为一种模拟现场移动荷载下路面响应的简单方 法，能进行混合料高温性能评估。车辙试验主要试验方法如下： 成型试件在规定的试验条件下（通常是６０￣Ｃ）和轮压条件下 ・１８２・ 建材发展导向２０１４年８月 路桥建设 （３）激光构造深度仪法 强度以及垂直、水平的变形 间接拉伸试验能够预测沥青混合料 路面的开裂情况，但水平的变形量测要求精度较高。 ３．２．２直接拉伸试验 激光构造深度仪又被称为激光纹理测试仪，其主要利用红外 线投射在道路的表面，由接收透镜将投影面上散射光线聚焦至 直接拉伸试验，使用３８．１ｍｍｘ３８．１ｍｍｘｌ０１．６ｍｍ的试件，用 线形布置的光敏二极管之上，接收光线最多的二极管位置给出 环氧树脂粘将其两端粘在拉板上。试验系统一般以１．２ｘ１０￣ ２．５ｘ 了这一瞬间到道路表面的距离，通过计算得出其构造深度。该方 ｌＯ－３ｍｍ／ｍｉｎ缓慢的拉伸速率（在低温条件下加载拉伸，通过试验 法检测速度３－５ｋｍ／ｈ，也就是近似步行速度。 得到的强度一温度关系曲线可预估开裂温度。 ３．２．３蠕变试验 ４．２．３横向抗滑系数测试车 此测定车上安装有与车辆行驶方向呈２０。角的测试轮。测试 正式开始后，供水系统会自动洒水，将测试轮放下接触路面，并 低温蠕变试验按照加载方式分类可以将其划分为：直接拉伸 蠕变试验、劈裂拉伸蠕变试验与弯曲蠕变试验这三种。其中，劈 且施以载荷，此时载荷传感器测量和测试轮的轮胎面呈现为垂 裂蠕变和弯曲蠕变这两种最为常见。下面以弯曲蠕变进行举例， 直的横向力，这种横向力与轮荷载之比也就是所说的横向力系 取试件尺寸３０ｍｍｘ３５ｍｍｘ２５０ｍｍ，试验温度Ｏ￣ｅ。由弯曲蠕变试 数。横向力抗滑系数大时，则路面的抗滑能力强。 验能够得出在弯曲蠕变的劲度与蠕变温度期的应变增长率在不 此方法测速较高能够达到５０ｋｍ／ｈ，不会妨碍交通，十分适用 同时间下的情况，然后对沥青混合料的低温抗裂性进行一定的 于一级公路、高速公路的检测。 评价。 ３．２．４冻断试验 ５沥青混合料的耐久性及其检测技术 ５．１沥青混合料的耐久性 沥青混合料的耐久性有两种解释：①沥青路面在反复荷载的 作用之下，耐疲劳性能十分好，可以承受得住车辆的千万次碾 冻断试验主要用于测试沥青混合料低温抗裂性能，其可以模 拟出实际的温度变化与混合料的实际受力情况，较为真实地检 测出混凝土的低温抗裂性能。 ４沥青混合料抗滑性及其检测技术 ４．１沥青混合料抗滑性 沥青路面抗滑性能是否良好直接影响了道路的使用安全性。 压，而不会过早产生疲劳裂缝；②沥青路面在各种自然因素的影 响下，抗老化能力十分好。一般而言，在日照时间长且气温高的 地区，沥青路面的老化速度较快。 沥青混合料的耐久性的影响因素主要有以下几点：①空隙 影响沥青路面抗滑性的主要因素有：所用矿料的表面构造深度、 率：在沥青混合料压实的前提下，沥青混合料中矿料和沥青体积 颗粒性状、抗磨光性等等。一般而言，用于沥青路面的粗集料应 之外的空隙的体积占试件总体积的百分比。空隙率越大，其老化 选择表面粗糙、耐磨、坚硬、抗冲击性好的碎石。 速度越快；沥青混合料集料表面沥青膜的厚度越大，则耐久性越 强。②饱和度：在沥青混合料压实的前提下，沥青混合料试件中 ４．２检测技术 ４．２．Ｉ摆式仪法 沥青实体体积占矿料骨架实体以外的空间体积的百分比。③残 摆式仪为动力冲击型仪器，摆的位能损失与末端橡胶片滑过 留稳定度：在沥青混合料压实的前提下，沥青混合料试件在温度 路面时克服沥青路面摩擦所做的功相一致。 相同（６０℃），养护时间具有一定差异（３０ ４５ｍｉｎ、４８ｈ）的马歇尔稳 在检测前，对路段进行随机取样，确定测点所在的横断面的 定度比。 位置，并做好标记；把仪器放置于路面测点上，并使得摆的摆动 ５．２检测技术 方向和行车的方向相同；打开开关，则摆滑过洒了水的路面，指 当前，马歇尔试验主要是用于沥青混合料配合比设计最佳的 针指出路面的摆值；应多次检测，并求出平均值作为每一个测点 沥青用量，以及施工质量的检验。图１即为马歇尔试验过程。 的路面抗滑值。 本检测法主要用来测定沥青路面在潮湿状态下的抗滑能力， 属于静态测量，效率相对较低。 ４．２．２构造深度测试法 路面表面的构造深度是表征路面粗糙度的重要指标；是指一 定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度。 （１）手工铺砂法 将测点附近的路面清扫干净，并倒上一定体积且密度均匀的 砂，尽量将其摊铺成圆形：将圆中两个垂直方向的直径长度测 出，求得平均值；按照砂子的体积求出路面表面构造深度。 此方法主要用于路面表面构造深度的评价，从而评定路面表 面的宏观粗糙度、排水性能和抗滑性能。 （２）电动铺砂法 图１马歇尔试验过程 表１中分别为几种马歇尔试验方法及计算。 电动铺砂法与手工铺砂法一致，只是铺砂的过程中使用了电 动马达。电动铺砂仪操作简单、使用方便、避免了人为因素的的 想检测仪器。 ６结语 当前，随着我国科学技术的不断发展，沥青混合料在公路工 测逐渐成为了保证路面施工质量的一个重要措施。针对沥青路 ・１８３・ 误差，是用以检测评定路而的宏观粗糙度及路面抗滑能力的理 程中得到了十分广泛的应用。因此，对沥青混合料的性能进行检 路桥建设 建材发展导向２０１４年８月 桥梁设计中的荷载问题及处理措施 简宜宽 （贵阳市建筑设计院有限公司摘贵州贵阳５５１０００） 要：当前，随着我国社会经济的快速发展，公路、桥梁等基础设施的建设规模不断扩大。其中，由于部分桥梁的结构 使用性能差、使用寿命短，使得其设计中的荷载问题逐渐被广泛关注。本文首先分析了影响桥梁设计的不同荷载以及荷载 的要求。其后对设计中存在的部分问题提出相应的处理措施。 关键词：桥梁设计；荷载问题；处理措施 中图分类号：Ｕ４４２．５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—１６７５（２０１４）１５—０１８４—０２ 的撞击力和地震荷载形成的荷载组合。 引言 ２．２可变荷载 随着我国经济水平的不断提高，公路、桥梁上的载重车辆不 １．指的是在设计使用阶段内结构值随着时间发生变化，且其变 断增加，这都对桥梁的规划设计提出了更高的要求。对于桥梁而 言，其设计要结合当地实际情况，在确保技术可行的条件下，对 化相比于平均值必须计算的荷载。根据其影响桥梁结构的程度 其荷载问题进行大量的分析调查，然后制订方案，确保桥梁建设 进行划分，可分为其他可变荷载和基本可变荷载（活载），具体如 的安全性和可靠性。 表１所示。 表１可变荷载具体划分 荷载分类 荷载名称 汽车 汽车冲击力 基本可变荷载（活载） 汽车引起的土侧压力 离心力 人群 可变荷载 风力 汽车制动力 １影响桥梁设计的荷载类型 在桥梁的计算工作中主要包括选定荷载、确定结构计算模 式、结构分析计算三个部分。其中荷载型式、种类、大小是否合理 得当，对桥梁建设的投资具有直接的决定作用，对桥梁的安全也 会产生直接影响。下文主要对荷载的类型进行了具体的划分： １．１以不同的观点为根据 按照不同的观点对荷载进行分类，可划分为特殊荷载、次要 荷载及主要荷载，特殊荷载则是以桥梁结构特点为根据，也就是 建桥地点的施工方法和具体情况等，这些荷载是要特别考虑；次 要荷载是对在荷载组合时必须考虑的，但在设计结构主要部分 过程中是不经常起作用的荷载；主要荷载是对结构设计中经常 产生作用的荷载加以重点考虑。 其他可变荷载 流水压力 冰压力 温度影响力 支座摩阻力 １．２．３永久荷载（恒载） 永久荷载指的是在设计使用阶段其变化相比于平均值变化 可忽略不计或者其值不随时间发生变化的荷载。其主要包括的 １．２以设计规范为根据 根据我国公路桥梁设计规范中关于荷载的规定，荷载划分为 三种：偶然荷载、可变荷载和永久荷载。 １．２．１偶然荷载 荷载如表２所示。 其中，附属设备等外加重力及结构物的重力，是在桥梁上部 结构发生作用的恒载；在墩台产生作用的恒载，主要是上部结构 的墩台本身重力、恒载支座作用力、土压力及其引起的水浮力 偶然荷载在设计使用期内不一定出现，但一旦出现会产生很 大的值，且只有很短持续时间的荷载，主要指的是漂流物或船只 表１几种马歇尔试验方法 —～参考文献 匡型 试验条件 计算公式 马歇尔模数Ｔ＝『ＩＩ关宏信，张起森，罗增杰．考虑温度梯度沥青路面面层全厚式车辙试验 ｆＪ１．土木工程学报，２０１１（０６）：２６ ２７． 【２】沈金安．沥青及沥青混合料路用性能【Ｍ】 Ｅ京：人民交通出版社，２００１． 常规马歇尔试验 浸水马歇尔试验 水温：６０℃ 养护时间；３０ ４５ｍｉｎ ＭＳ］ＦＬ 真空饱水马歇尔 水温：６０℃ 残留稳定度Ｍｓｎ＝Ｍｓ Ｍｓ×１００ 养护时间：４８ｈ 真空度：９８．３ｋＰａ 养护时间：１５ｍｉｎ 残留稳定度ＭＳ水温：６ｏ℃ ｏ＇＝ＭＳｚ／ＭＳｘ１Ｏ０ 【３］张伟光，杨军．基于集料特性与级配的沥青混合料抗滑性能预测方法 『Ｊ］．中外公路，２０１０（Ｏ２）：１９～２０． 养护时间：４８ｈ ２０１４—７—１０ 面高温抗车辙性、低温抗裂性、抗滑性以及耐久性等多方面的性 收稿日期：９７５一），男，工程师，本科，从事公路工程试验 能，均有具体的检测技术，在实际工程中，检测人员必须根据实 作者简介：徐朝阳（１ 际的施工条件对各种检测技术进行选择，以确保检测的科学、合 检测工作。理、经济。 ・１８４・