路桥施工中沥青混合料试验检测方法研究
摘要: 路桥工程施工中,多采用沥青混合料作为路面施工的材料选择,但前期需实施多种试验检测方法评估混合料的使用性能,以满足路桥工程施工建设所需。本文将以具体工程建设为例,分析沥青混合料常用的试验检测方法及具体应用,以供类似工程参考。

引言

近年来,我国公共交通基础设施建设力度明显加大,对工程品质要求更为严格。而路面作为路桥工程重要的组成部分,关乎着行车舒适度稳定性以及安全性。需合理选取路面施工的原材料,保证原材料各性能达标。而沥青混合料这种常用材料的试验检测成为重中之重。

一、工程介绍

本工程,起终点桩号为K7+300~K10+500,长3.2km,规划标准红线宽度39~46m。除太忻大道主线工程外,还包括高速连接线长558.484m,红线宽20m。全线共设桥梁两座:大盂镇高架桥和纬四路高架桥。大盂镇高架桥全长983m,纬四路高架桥全长280m,桥梁总宽均为23.5m,均为现浇预应力混凝土箱梁。全线涉及道路工程、桥梁工程、排水工程、电力工程及附属工程等。

二、路桥施工中沥青混合料常规试验检测技术

(一)马歇尔试验 

在路桥施工中,马歇尔试验是沥青混合料常用的试验检测技术。该试验应用频率较高,能达到较好的检验检测需求,评估沥青混合料的诸多性能参数。马歇尔稳定度试验又可分为标准型和净水型两种类别,以标准型马歇尔试验为例,在检验过程中应做好以下关键步骤:首先,将需要被检测的试件,放入恒温水槽之中,使之温度调整到一定范围内。注意放置时间的控制,尽可能结合试件尺寸调整,多数情况下时间不应超出40分钟,但也要保证在30分钟左右[1]。若试件尺寸较大,需适当延长保温时间。其次,将需要展开试验的装备进行保温处理,避免影响试验的准确性,如试验检测中的仪器压头,将其集中放置于恒温水槽内部,使之与被检验试件保持温度一致。随后在压头捣棒表面涂抹黄油,使之能够顺畅滑动。准备完毕后将被检测的试件,取出后放置在上下压头之间,并将其统一放置在加载设备之上。另外,在试验检测过程中要稳固好钢球,使之能够保持固定的检测位置,选用自动化试验仪器装置,将其提前连接于监测位移与压力的传感器上,并借助传感器的传递效果来分析和判断相关数值变化。注意,前期要将传感器归零设置。在此基础上,启动加载设备,正式开展马歇尔试验检测,记录期间被检测试件的最大变形情况以及荷载变化,得出稳定度。

(二)车辙试验

车辙试验是混合料常用的试验技术之一,该项试验检测技术主要为了测定实际车轮荷载所形成车辙的一些条件因素,尤其对于高温条件带来的影响,能准确评估,最终确定沥青混合料的抗车辙能力。具体试验检测过程中应做好以下关键步骤:第一,试验检测人员应将提前准备好的试件,以及试模共同放置于恒温箱内,保证达到温度一致,减少温差带来的试验误差影响。试验过程中要始终保证温度值控制在60℃±1℃,满足试验检测的根本温度需求,同时要不间断保温5小时以上,才能准确观测抗车辙能力,其间可采用热电偶温度计,持续加以监测。第二,试验检测期间,应将所有被检测试件集中放置在车辙试验机的试验台上展开,注意在检测过程中要同时将被检测到试件和试模,保持同时移动状态,才能获取准确的试验结果。期间严格保证处于中央位置处,调整使之与行车方向保持一致。第三,调整完毕后正式启动试验检测装置,检测整体的抗车辙能力,其间要保持往返行走时间达一小时,最大变形量也要加以记录。通过分析变形曲线以及温度变化情况,评估混合料抗车辙能力,要注意期间考虑外界环境因素的干扰。

(三)冻融劈裂试验

冻融劈裂试验的展开,可模拟评估沥青混合料抗冻融能力,分析并确定在冻融条件下的受损状态。试验步骤如下:第一,被检测的试件要满足一定要求,形状为圆柱体,并且制作材料要严格管控,前期选取的集料,最大粒径不得超出26.5毫米。被检测前还需对试件进行马歇尔击实处理,反复与表层处理50次。此外,被检测试件的高度直径等尺寸,都应达到一定精度标准,合格后方可正式展开检测。第二,正式检测过程中,首先检测试件的物理性能指标包括密度孔隙率等。检测完成后需将被检测试件随机分成两组,使之能够分别放置于不同的室温环境下或环境空间内,随后其中一组采用真空保水试验处理办法,注意期间要调控真空度以及处理时间。第三,处理完毕,静置一段时间将其集中取出后,放入干净的塑料袋中,扎紧袋口后将其低温冷冻处理,冷冻温度应达到-18℃±2℃左右。冷冻时间要合理管控,一般应介于15~17小时之间[2]。第四,经冷冻后的被检测试件,再次将其放置于恒温水槽内部,保持恒温一段时间后取出观察试件的变化情况。注意应将恒温水槽的温度调整至24.5~25.5℃范围内,保温时间不得低于两小时,每一个被检测的试件,中间间隔有所要求,不得低于10毫米。第五,恒温处理完毕后将试件取出,对其实施破裂试验,评估测定被检测材料的试验变化情况,能计算出劈裂抗拉强度。

(四)弯曲试验

在弯曲试验开展中,通过指定的试验步骤,能检测沥青混合料在特定温度条件下的抗弯曲能力,评估低温环境下的抗拉伸性能指标。试验中应依次完成以下关键步骤:第一,先对试件进行降温处理,恒温水箱的温度值应设定在-9.5℃至10.5℃。集中降温处理45分钟以上后,对试件内部的温度进行测试,若温度值达到预设标准,可将其从恒温水箱中取出,再立即展开检验工序。第二,弯曲试验开展前被检测试剂应放置在万能材料试验机的主座上,调整好试验检测方向,随后按规定在检测范围内安装位移测定装置和位移计。注意在安装各类试验检测仪器和组成部分时,要将中位仪器以及传感器等与数据采集系统相关联,以便展开试验检测分析相应数据,从而得出试验结果。第三,所有试验仪器准备妥当后,启动压力计正式展开试验测量,要注意合理设置荷载的施加办法。且加载速率要控制得当,直至被检测试件被破坏可停止加压。第四,观测被检测试件检验过程中的变化情况,确定被破坏时的关键参数指标,获取被检测试件的抗弯拉强度最大弯拉应变等。

三、路桥施工中沥青混合料试验检测技术应用

(一)试验原材料及混合料配合比确定

在具体路桥施工工程中开展混合料试验检测前,应首先确定试验原材料类型。根据工程建设需求,确定好沥青的选取范围,可筛选若干种沥青原材料集中进行比对。集料的选取也应满足规范要求,不同级配的碎石以及砂石都要严格加以筛选。此外在试验检测前还要严格确定混合料的配合比能够准确设定各混合料的比例,才能正式展开试验检测活动。为提高试验检测的精准度,试验过程中需借助马歇尔试验来完成检验任务,明确配合比设计要求。具体试验检测过程中,要提前对被检测的试件进行处理,实施马歇尔击实法试验,处理完毕后,才能将其应用于试验检测之中。另外,在试验检测期间,还应选取合适的试验方法,混合原材料的密度进行检验和评定。混合配比确认后,要根据规范要求制定出后续一系列试验检测的试件,包括马歇尔试件,车辙板试件,小梁试件等。

(二)高温稳定性检测

沥青混合料的试验检测过程中,高温稳定性检测是极其重要的一项试验。需将被检测的沥青混合料放置于高温环境下,再对其开展车辙试验评估混合料路面的抗车辙性能。这种高温稳定性检测试验,能有效评估沥青混合料的稳定性,因而常常被应用于试验检测之中,具有极为典型的应用价值。经过处理的沥青混合料具有一定的粘弹性,而且在高温状态下,混合料将呈现流动状态,流动性得到改善。路面施工完毕通车后随着行车距离和时间加长,受车轮碾压会使得路面温度升高。影响沥青混合料的形态逐渐变软,最终出现车辙病害。具体试验检测环节检测人员要合理安排被检测到沥青混合料,要根据整体施工建设调整。检测温度应控制在60℃左右,再进一步开展高温稳定性试验。从以往路桥工程试验检测的情况来看,聚合物改性沥青混合料的的高温稳定性,明显优于基质沥青。

(三)低温性能检测

低温性能检测,主要针对以往路桥中常见的低温开裂病害,通过具体试验检测工作的开展,能评估路面在低温状态下的开裂情况以及裂缝数量深度等等。具体施工期间应采用相应的试验检测办法,对沥青混合料的低温性能进行测定。主要采用的试验方法一般为沥青混合料弯曲试验,评估被检测试件的关键指标参数。检测期间,当被检测试件出现破坏程度后,通过观察记录仪中的曲线变化,加以计算,得出整体的结果。低温性能的检验检测,尤其要准确评估基质沥青混合料的最大弯拉应变值,一般与其他聚合物的改性沥青混合料相比,性能更为理想。必要时,还应在具体试验检测过程中掺入聚合物,改变被检测试件的性能参数。经以往试验检测分析来看,掺入聚合物后能改善被检测试件低温状态下的柔韧性,提升抗弯拉性能。

(四)水稳定性检测

最后,在路桥工程的试验检测过程中,针对沥青混合料的检验还应实施水稳定性检测。该项检测主要需接受浸水马歇尔稳定度试验以及冻融劈裂试验,能评估混合料的关键参数情况。提前选取已经制作完毕的被检测试件,将其放入到恒温水箱之中,恒温处理保持一段时间后再测定残留稳定度值,注意该项检测试验与标准马歇尔稳定度试验有一定区别,需要使被检测试件,在规定温度的恒温水槽中保持时间达48小时,否则会影响试验的精准度。另外,在动容劈裂试验检测过程中,也要提前对被检测试件进行击实处理,是指符合试验检测要求,随后再将其放入恒温水槽之中浸泡两小时以上。注意可同时设置两组被检测试件,可增加真空保水试验检测优化检测效果,准确获取被检测试件的相关参数。结合路桥工程试验检测分析来看,在水稳定性能指标上,被掺入聚合物的改性沥青混合料,性能指标得到有效提升,高于基质沥青混合料水稳定性更优。

结语

综上所述,路桥工程建设期间,应合理安排沥青混合料的试验检测工序,准确评估混合料的各项性能参数为后续工程建设提供依据,提高路桥工程路面施工质量,使行车稳定畅通,安全性更高,满足高品质路桥工程建设综合要求。

参考文献

[1]沈慧. 公路施工中沥青混合料试验检测方法分析[J]. 运输经理世界, 2020, (07): 115-116.

[2]周雪亚. 路桥施工中沥青混合料试验检测方法研究[J]. 四川水泥, 2020, (05): 242.