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摘 要:本文结合多年自身的工作实际经验对热拌沥青混合料的检测试验工作的主要内容,控制，试验方法和具体解决的措施，进行了探讨分析。供同行了解。
关键词: 热拌沥青混合料; 原材料; 检测试验; 控制方法; 控制措施
热拌沥青混合料(以下简称沥青混合料)路面是路面结构的一种,它的优点是在行车中舒适、噪声低、易于维护等优点,广泛应用于公路建设中,尤其是高等级公路建设。沥青混合料是以沥青为结合料, 需合理选择级配组成的矿质混合料(如碎石、石屑、砂、矿粉等) , 在一定温度下经过拌和而成的一种路面材料,它具有良好的力学性能、耐久性、良好的抗滑性; 方便于分期修筑路面及再生回收利用; 晴天的情况无尘, 雨天时不泥泞,方便于汽车的高速行驶。将沥青混合料摊铺, 在碾压成型具有整体性能的路面材料即成为各种类型的沥青路面。
热拌沥青混凝料（HMA）由于它其特殊的施工工艺流程, 如果发现问题在施工中补救会比较困难, 所以材料的好坏直接关系到工程质量的好坏, 至此严把工程质量关, 就先应从材料着手管控。因此, 认真做好工程施工中的试验检测工作, 对于工程质量的控制就显得尤为重要。
1．工作的主要内容
工程技术人员对在用于工程的各种原材料、复合材料和成品半成品物理、化学等性质指标进行检验, 是最先判别材料能否用于在工程的第一道关卡。检测进行的好坏, 将直接影响到工程质量, 所以把好材料关可将质量事故处理在萌芽状态。试验和检验工作一般包括材料检测、标准试验和抽样试验等几个方面。
1) 材料检测: 构成工程的各种原材料具有料源广, 质量不均匀等特征, 通过材料试验程序, 可判定是否能用于工程。本着合理就地取材, 因地制宜的原则选配和使用材料, 对确保工程质量, 降低工程造价, 满足工程进度要求是非常重要的。筑路材料必须经检测认可后方可进场, 进场后材料需重新抽检, 符合要求方允许采用。是否按业主要求进行材料试验, 实验结果是否获得批复, 是判别是否具备开工条件的基础资料之一。
2) 标准试验: 标准试验包括标准击实试验、集料级配试验、混合料配合比试验和结构的强度试验等, 标准试验结果有标准和样板的作用, 也是施工质量跟踪检测的依据, 由此可见, 其准确性尤为重要。同样, 标准试验是否按业主要求进行完毕, 试验结果是否获得批复, 是判别是否具备开工条件的基础资料之一。
3) 抽样试验: 在施工过程中, 对分批进场的原材料、复合材料、成品半成品和分项工程质量指标进行检验。它包括各种原材料的物理、力学和化学性质指标、路基路面施工的密实度、水泥混凝土及沥青混凝土的强度试验等。在监理工程师独立抽样试验频率有限的情况下, 业主可采用任意抽样的方式, 在承包商全频率抽样试验的基础上, 有针对性地对工程质量控制薄弱部位进行抽样试验, 以鉴定承包商和监理工程师抽样试验的覆盖面和试验结果的可靠性。在工程项目中间交工或竣工时, 常采用随机抽样方式进行检验和评定。
2． 热拌沥青混合料的试验检测控制方法
2. 1.. 热拌沥青混合料组成材料的取样
沥青混合料是一种复合材料，它是由沥青、粗集料、细集料和矿粉以及外加剂所组成，所以这些组成材料质量的好坏 ，直接影响到沥青混合料的技术性质（高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性、施工和易性等）因此设计好的沥青混合料在抓好原材料选材的同时, 控制矿质材料备料质量尤为重要。
1) 原材料的取样正确与否决定了是否能够真实地反映原材料的质量。根据JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》中规定, 同批来料取样时, 应先铲除堆脚等处无代表性的部分,再在料堆的顶部、中部和底部, 各从均匀分布的几个不同部位, 取大致相等的若干份组成一组试样。当从皮带运输机上取样时,应在皮带运输机的出料处抽取有代表性的试样, 并由若干份组成一组试样。在货船上取样时, 应从不同部位和深度抽取大致相等的若干份组成一组试样。取样数量应不少于规范要求, 以保证试验取样有足够的代表性和表征能力。
2) 原材料选取还应注意试样的缩分。规范要求采用四分法或分料器, 但在实际操作中, 经常出现试验人员任意在料堆上铲取试样或随意称取不等数量的试样进行试验, 这种极不严谨的操作方法使平行試验误差增大, 并导致试验采集的数据没有代表性。
3) 沥青试样经加热处理后会引起沥青老化。试验人员在操作时, 对沥青试样不能直接放在电炉或明火上加热, 如利用冷却后的试样反复加热不能超过2次, 避免沥青老化使沥青混合料性能发生变化。
2. 2 热拌沥青混合料的试验条件
JTG E42—2005公路工程集料试验规程中提出对沥青混合料所用矿料级配采用水洗法。这是因为采用干筛法时, 往往会因为小于0.075mm的成分粘附在矿料上筛不下去, 而不能真实反映矿料的级配, 从而影响矿粉的添加数量, 所以仅仅对矿粉用水洗还不够，对其它粗集料、细集料也必须由水洗法测定小于0.075mm的含量。另外，在施工现场用溶剂抽提法测定油石比及矿料级配时，颗粒上的粉料都经过溶剂冲洗，计入矿粉中，如果材料筛分是不计沾附的粉料含量时，两次筛分就不一样，必然造成误差。试验室采用水洗法确定小于0.075mm的含量来评定集料的含泥量, 这是不科学的, 由于在细集料中小于0.075 mm 的成分包括粘土、尘屑和石粉等, 用水洗法无法区别开来。因此对细集料还应进行砂当量试验, 以真实评价细集料的洁净程度。试验操作中, 马歇尔试验是极其重要的一方面, 包括马歇尔试件的拌制、成型, 各种物理力学指标的测试及数据的处理。
1) 马歇尔试件的制作以前存在人工炒拌, 一组试件集中拌和的作法, 容易导致沥青局部过筛余单个配料, 并使用小型沥青混合料拌和机和烘箱制备试样, 一次拌制一个试件。
2) 试验表明, 沥青混合料温度或模具预热温度达不到规定击实温度时将影响试件的密度和空隙率, 而试件尚未冷却就脱模, 容易使试件受到损伤。
3) 马歇尔试件成型高度对沥青混合料马歇尔性能测定有较大的影响, 因此, 试件击实结束后应用游标卡尺测量试件的高度, 并据此调整每个试件所需要混合料的质量, 如测定高度不符合63.5±1.3 mm（标准试件）或95.3mm±2.5mm(大型试件)的试件应予以废弃, 以减小试验数据的变异性。
4) 成型试件密度的测试应针对不同性质的沥青混合料采用不同的测试方法。规范要求对吸水率不大于2% 的沥青混合料采用表干法测定其毛体积相对密度, 对几乎不吸水的密实型沥青混合料采用水中重法测定表观相对密度, 对吸水率大于2% 或空隙率大于10% 的沥青混凝土或沥青碎石采用蜡封法测定其毛体积相对密度。当用计算法计算沥青混合料最大理论密度时, 粗集料的相对密度采用其毛体积相对密度, 细集料采用表观相对密度。采用
不同方法测得的马歇尔试件密度或选用不同矿料比重计算得出的试件最大理论密度计算得到的沥青混合料空隙率结果是不同的, 并因此影响最佳沥青用量的选定。
5) 试件从恒温水浴取出后, 必须在规定的时间( 30 s)内完成。如果超出规定时间, 试验温度相差较大, 将影响单个试件的稳定度和流值,另一方面也会造成试件测定值离散性增大, 导致试验结果不具备代表性。
3.. 热拌沥青混合料试验检测的具体控制措施
热拌沥青混合料一般由集料、沥青、填料(矿分)和添加剂等组成。
1) 热拌沥青混合料的集料一般中下面层采用石灰岩, 表面层采用玄武岩。集料的性能对混合料的性能十分重要, 这些特性包括: ①集料的破碎面与粘附性。集料的破碎面因现在已不再采用卵石,因此一般不成问题。而集料与沥青的粘附性在选材时应进行试验保证达到5级。保证在雨水或荷载作用变形小, 增强抗车辙能力。②集料的针片状。由于热拌式沥青混凝土是采用碾压成型, 由于细长扁平颗粒在碾压或荷载作用下容易出现断裂, 造成断面上料无沥青膜包裹, 混合料抗水冲刷能力减弱, 造成路面水损害。③粉料的塑性指数。集料的粉料含量直接影响沥青含量, 粉料过多, 混合料中集料的比表面积增大, 如果按配比设计时的沥青含量进行施工, 将造成沥青含量不足, 影响混合料质量直接影响路面质量。尤其细集料中0.075 mm 通过率大,而粉料塑性指数过大, 表明粘土含量多, 而粘土遇水即无强度, 将造成路面损坏。④对于表面层玄武岩材料还有磨光、磨耗值等的特殊要求, 这将关系到路面的抗滑性能, 影响路面的行车安全性。鉴于以上的特性, 施工应实地考察, 对集料的粘附性进行试验, 严格控制集料的针片状含量, 熟悉料厂加工工艺和管理, 对于含泥量大的集料应采取过水清洗等措施。
2) 沥青原材料试验: 相对密度, 沥青三大指标, 粘度, 闪点, 溶解度, 含腊量及加热损失试验。
3) 严格控制填料的比表面积, 施工中一般采用0. 6mm, 0. 3 mm 通过率进行控制。同时加强矿料的检测试验工作, 包括有: 粗集料压碎值、磨耗值、表观相对密度、吸水率、坚固、 磨光值、＜0.75mm颗粒含量、针片状颗粒含量等试验检测。细集料的表观相对密度、 坚固性、含泥量、砂当量及级配, 以及矿粉的表观密度, 含水量, 粒度范围等指标的试验检测。
4) 目前,对于沥青混合料的外加剂很多, 不易检测, 作用不明显, 建议采用磨细生石灰代替部分矿粉, 效果较好。对于沥青现在主要采用进口重交通道路沥青, 采用ESSO、SK、壳牌等著名品牌沥青, 质量比较稳定, 但是, 还要加强检测, 主要是含蜡量检测, 防止鱼目混珠, 以次充好。
4结束语
试验检测工作是公路工程施工质量控制和竣工验收评定工作不可缺少的一个主要环节。通过试验检测能充分地利用当地原材料, 推广应用新材料、新技术和新工艺的发展; 能定量科学地评定各种材料和构件的质量, 并能合理地控制和科学地评定工程质量。因此试验檢测工作对于提高工程质量、降低工程造价、推动公路工程技术进步, 加快工程进度将起到极为重要的作用。
关键词: 热拌沥青混合料; 原材料; 检测试验; 控制方法; 控制措施
热拌沥青混合料(以下简称沥青混合料)路面是路面结构的一种,它的优点是在行车中舒适、噪声低、易于维护等优点,广泛应用于公路建设中,尤其是高等级公路建设。沥青混合料是以沥青为结合料, 需合理选择级配组成的矿质混合料(如碎石、石屑、砂、矿粉等) , 在一定温度下经过拌和而成的一种路面材料,它具有良好的力学性能、耐久性、良好的抗滑性; 方便于分期修筑路面及再生回收利用; 晴天的情况无尘, 雨天时不泥泞,方便于汽车的高速行驶。将沥青混合料摊铺, 在碾压成型具有整体性能的路面材料即成为各种类型的沥青路面。
热拌沥青混凝料（HMA）由于它其特殊的施工工艺流程, 如果发现问题在施工中补救会比较困难, 所以材料的好坏直接关系到工程质量的好坏, 至此严把工程质量关, 就先应从材料着手管控。因此, 认真做好工程施工中的试验检测工作, 对于工程质量的控制就显得尤为重要。
1．工作的主要内容
工程技术人员对在用于工程的各种原材料、复合材料和成品半成品物理、化学等性质指标进行检验, 是最先判别材料能否用于在工程的第一道关卡。检测进行的好坏, 将直接影响到工程质量, 所以把好材料关可将质量事故处理在萌芽状态。试验和检验工作一般包括材料检测、标准试验和抽样试验等几个方面。
1) 材料检测: 构成工程的各种原材料具有料源广, 质量不均匀等特征, 通过材料试验程序, 可判定是否能用于工程。本着合理就地取材, 因地制宜的原则选配和使用材料, 对确保工程质量, 降低工程造价, 满足工程进度要求是非常重要的。筑路材料必须经检测认可后方可进场, 进场后材料需重新抽检, 符合要求方允许采用。是否按业主要求进行材料试验, 实验结果是否获得批复, 是判别是否具备开工条件的基础资料之一。
2) 标准试验: 标准试验包括标准击实试验、集料级配试验、混合料配合比试验和结构的强度试验等, 标准试验结果有标准和样板的作用, 也是施工质量跟踪检测的依据, 由此可见, 其准确性尤为重要。同样, 标准试验是否按业主要求进行完毕, 试验结果是否获得批复, 是判别是否具备开工条件的基础资料之一。
3) 抽样试验: 在施工过程中, 对分批进场的原材料、复合材料、成品半成品和分项工程质量指标进行检验。它包括各种原材料的物理、力学和化学性质指标、路基路面施工的密实度、水泥混凝土及沥青混凝土的强度试验等。在监理工程师独立抽样试验频率有限的情况下, 业主可采用任意抽样的方式, 在承包商全频率抽样试验的基础上, 有针对性地对工程质量控制薄弱部位进行抽样试验, 以鉴定承包商和监理工程师抽样试验的覆盖面和试验结果的可靠性。在工程项目中间交工或竣工时, 常采用随机抽样方式进行检验和评定。
2． 热拌沥青混合料的试验检测控制方法
2. 1.. 热拌沥青混合料组成材料的取样
沥青混合料是一种复合材料，它是由沥青、粗集料、细集料和矿粉以及外加剂所组成，所以这些组成材料质量的好坏 ，直接影响到沥青混合料的技术性质（高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性、施工和易性等）因此设计好的沥青混合料在抓好原材料选材的同时, 控制矿质材料备料质量尤为重要。
1) 原材料的取样正确与否决定了是否能够真实地反映原材料的质量。根据JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》中规定, 同批来料取样时, 应先铲除堆脚等处无代表性的部分,再在料堆的顶部、中部和底部, 各从均匀分布的几个不同部位, 取大致相等的若干份组成一组试样。当从皮带运输机上取样时,应在皮带运输机的出料处抽取有代表性的试样, 并由若干份组成一组试样。在货船上取样时, 应从不同部位和深度抽取大致相等的若干份组成一组试样。取样数量应不少于规范要求, 以保证试验取样有足够的代表性和表征能力。
2) 原材料选取还应注意试样的缩分。规范要求采用四分法或分料器, 但在实际操作中, 经常出现试验人员任意在料堆上铲取试样或随意称取不等数量的试样进行试验, 这种极不严谨的操作方法使平行試验误差增大, 并导致试验采集的数据没有代表性。
3) 沥青试样经加热处理后会引起沥青老化。试验人员在操作时, 对沥青试样不能直接放在电炉或明火上加热, 如利用冷却后的试样反复加热不能超过2次, 避免沥青老化使沥青混合料性能发生变化。
2. 2 热拌沥青混合料的试验条件
JTG E42—2005公路工程集料试验规程中提出对沥青混合料所用矿料级配采用水洗法。这是因为采用干筛法时, 往往会因为小于0.075mm的成分粘附在矿料上筛不下去, 而不能真实反映矿料的级配, 从而影响矿粉的添加数量, 所以仅仅对矿粉用水洗还不够，对其它粗集料、细集料也必须由水洗法测定小于0.075mm的含量。另外，在施工现场用溶剂抽提法测定油石比及矿料级配时，颗粒上的粉料都经过溶剂冲洗，计入矿粉中，如果材料筛分是不计沾附的粉料含量时，两次筛分就不一样，必然造成误差。试验室采用水洗法确定小于0.075mm的含量来评定集料的含泥量, 这是不科学的, 由于在细集料中小于0.075 mm 的成分包括粘土、尘屑和石粉等, 用水洗法无法区别开来。因此对细集料还应进行砂当量试验, 以真实评价细集料的洁净程度。试验操作中, 马歇尔试验是极其重要的一方面, 包括马歇尔试件的拌制、成型, 各种物理力学指标的测试及数据的处理。
1) 马歇尔试件的制作以前存在人工炒拌, 一组试件集中拌和的作法, 容易导致沥青局部过筛余单个配料, 并使用小型沥青混合料拌和机和烘箱制备试样, 一次拌制一个试件。
2) 试验表明, 沥青混合料温度或模具预热温度达不到规定击实温度时将影响试件的密度和空隙率, 而试件尚未冷却就脱模, 容易使试件受到损伤。
3) 马歇尔试件成型高度对沥青混合料马歇尔性能测定有较大的影响, 因此, 试件击实结束后应用游标卡尺测量试件的高度, 并据此调整每个试件所需要混合料的质量, 如测定高度不符合63.5±1.3 mm（标准试件）或95.3mm±2.5mm(大型试件)的试件应予以废弃, 以减小试验数据的变异性。
4) 成型试件密度的测试应针对不同性质的沥青混合料采用不同的测试方法。规范要求对吸水率不大于2% 的沥青混合料采用表干法测定其毛体积相对密度, 对几乎不吸水的密实型沥青混合料采用水中重法测定表观相对密度, 对吸水率大于2% 或空隙率大于10% 的沥青混凝土或沥青碎石采用蜡封法测定其毛体积相对密度。当用计算法计算沥青混合料最大理论密度时, 粗集料的相对密度采用其毛体积相对密度, 细集料采用表观相对密度。采用
不同方法测得的马歇尔试件密度或选用不同矿料比重计算得出的试件最大理论密度计算得到的沥青混合料空隙率结果是不同的, 并因此影响最佳沥青用量的选定。
5) 试件从恒温水浴取出后, 必须在规定的时间( 30 s)内完成。如果超出规定时间, 试验温度相差较大, 将影响单个试件的稳定度和流值,另一方面也会造成试件测定值离散性增大, 导致试验结果不具备代表性。
3.. 热拌沥青混合料试验检测的具体控制措施
热拌沥青混合料一般由集料、沥青、填料(矿分)和添加剂等组成。
1) 热拌沥青混合料的集料一般中下面层采用石灰岩, 表面层采用玄武岩。集料的性能对混合料的性能十分重要, 这些特性包括: ①集料的破碎面与粘附性。集料的破碎面因现在已不再采用卵石,因此一般不成问题。而集料与沥青的粘附性在选材时应进行试验保证达到5级。保证在雨水或荷载作用变形小, 增强抗车辙能力。②集料的针片状。由于热拌式沥青混凝土是采用碾压成型, 由于细长扁平颗粒在碾压或荷载作用下容易出现断裂, 造成断面上料无沥青膜包裹, 混合料抗水冲刷能力减弱, 造成路面水损害。③粉料的塑性指数。集料的粉料含量直接影响沥青含量, 粉料过多, 混合料中集料的比表面积增大, 如果按配比设计时的沥青含量进行施工, 将造成沥青含量不足, 影响混合料质量直接影响路面质量。尤其细集料中0.075 mm 通过率大,而粉料塑性指数过大, 表明粘土含量多, 而粘土遇水即无强度, 将造成路面损坏。④对于表面层玄武岩材料还有磨光、磨耗值等的特殊要求, 这将关系到路面的抗滑性能, 影响路面的行车安全性。鉴于以上的特性, 施工应实地考察, 对集料的粘附性进行试验, 严格控制集料的针片状含量, 熟悉料厂加工工艺和管理, 对于含泥量大的集料应采取过水清洗等措施。
2) 沥青原材料试验: 相对密度, 沥青三大指标, 粘度, 闪点, 溶解度, 含腊量及加热损失试验。
3) 严格控制填料的比表面积, 施工中一般采用0. 6mm, 0. 3 mm 通过率进行控制。同时加强矿料的检测试验工作, 包括有: 粗集料压碎值、磨耗值、表观相对密度、吸水率、坚固、 磨光值、＜0.75mm颗粒含量、针片状颗粒含量等试验检测。细集料的表观相对密度、 坚固性、含泥量、砂当量及级配, 以及矿粉的表观密度, 含水量, 粒度范围等指标的试验检测。
4) 目前,对于沥青混合料的外加剂很多, 不易检测, 作用不明显, 建议采用磨细生石灰代替部分矿粉, 效果较好。对于沥青现在主要采用进口重交通道路沥青, 采用ESSO、SK、壳牌等著名品牌沥青, 质量比较稳定, 但是, 还要加强检测, 主要是含蜡量检测, 防止鱼目混珠, 以次充好。
4结束语
试验检测工作是公路工程施工质量控制和竣工验收评定工作不可缺少的一个主要环节。通过试验检测能充分地利用当地原材料, 推广应用新材料、新技术和新工艺的发展; 能定量科学地评定各种材料和构件的质量, 并能合理地控制和科学地评定工程质量。因此试验檢测工作对于提高工程质量、降低工程造价、推动公路工程技术进步, 加快工程进度将起到极为重要的作用。