公路瀝青路面施工現場試驗檢測技術探討

夏邑德

濟南市章丘區公路事業發展中心 山東濟南 250200

當前，我國基礎設施建設正處于如火如荼的開展進程之中，公路工程在這一背景下得到飛速發展。瀝青路面施工是公路施工中的一項重要環節，其施工質量直接關系著公路的整體建設情況。由于瀝青路面施工極易受到外部因素的影響，因而必須做好施工現場的試驗檢測工作，不斷提高瀝青路面的穩定性與使用安全性，促進交通建設事業的穩步發展。

1 瀝青路面性能要求

1.1 耐疲勞性

耐疲勞性是指瀝青路面受負荷持續作用后抵抗破壞產生的能力。瀝青路面施工過程中會受到車輛車輪荷載持續作用，使應力應變始終處在交迭變化狀態，容易使路面結構自身強度降低。在荷載作用的次數達到一定程度后，受荷載持續作用下，路面應力將超出強度降低之后的抗力，導致路面開裂，出現疲勞斷裂破壞等現象。因此，瀝青路面必須具備良好的耐疲勞性。

1.2 水穩性

水穩性是指抵抗因水的侵蝕作用而產生病害和破壞的能力，包括坑槽、剝離與松散等。水的存在不僅會降低瀝青粘結力，而且還會破壞瀝青和礦料之間保持的粘聚力，使剝離速度大幅加快，導致路面出現水損害。因此，瀝青路面必須具有良好水穩定性，只有這樣才能使路面足夠耐用。

1.3 低溫抗裂性

所謂低溫抗裂性，是指在低溫條件下抵抗裂縫產生的能力。當溫度降低時，瀝青路面的勁度將增加，此時受到外界荷載持續作用，將使部分應力無法及時得到松弛而因此不斷積累，積累的應力如果超出材料自身抗拉強度，將引起開裂，使路面被破壞。因此，在溫度較低的條件下，瀝青路面需要有相對較低的勁度與足夠的抗變形能力。

1.4 高溫穩定性

高溫穩定性是指抵抗流動變形現象的能力，因瀝青路面自身強度和剛度都會伴隨溫度不斷升高而降低，所以為防止瀝青路面在氣溫較高的季節由于受到行車荷載持續作用而產生病害，包括波浪、推移與車轍，對瀝青路面而言，必須具有足夠高溫穩定性。

2 公路工程瀝青路面施工質量檢驗的內容

2.1 施工原材料質量檢測

施工單位應當在動工之前組織針對公路工程建造原材料的質量檢測，主要檢測修建道路所必須使用的瀝青、砂石等基本材料，通過抽樣檢測與現場試驗分析主要材料的質量與使用性能。為提高檢測的合理性與科學性，施工人員應對配比較為均勻的集料進行集中檢測，保證檢測的全面性，避免發生遺漏，并通過觀察、分析具體檢測內容對原材料的使用價值、壓力載荷大小等各方面性能做出正確判斷，通過室內試驗發現集料的密度大小與化學穩定性情況，比較集料在水中的重量與干質量的差距，保證原材料在投入使用后能夠在路面形成完整、堅固的骨架，增強瀝青路面的結構強度與可靠性。施工人員應根據具體的工程建造質量標準調整檢測活動的具體內容，在檢測活動中重點觀察瀝青材料在高溫下的軟化程度、抗拉伸性能等各方面的特性，并根據工程建造要求選擇技術含量較高的檢測設備與試驗技術，以確保檢測活動的準確性[1]。

2.2 瀝青路面壓實度檢測

瀝青路面的實際使用效果取決于瀝青材料的壓實度，為準確判定公路工程建造質量水平，施工人員應在完成碾壓后對路面壓實度進行分路段的定點抽樣檢測，提高檢驗頻率，使用如鉆芯取樣、密度儀測試等方法估算道路瀝青層的壓實質量與內在結構穩定性，施工人員可在瀝青材料溫度降至正常值時之前進行質量檢測，并在實驗室中完成重要的檢測實驗，對比不同路段內部瀝青材料的壓實密度與結構強度，判斷出瀝青路面的壓實度。施工人員應注意避免多次鉆芯取樣影響道路的使用性能，并根據具體情況適當運用無核密度儀檢測現場路段的路面壓實度與瀝青材料密度大小，盡可能地縮短檢測時間，提高壓實度檢測工作的質量，保證準確性與全面性，準確測定道路路面上的瀝青材料層的密度，通過觀察精確測定瀝青混合料的粒徑，保證施工人員能夠及時發現建設過程中客觀存在的施工質量缺陷與漏洞，放棄使用傳統的鉆芯取樣法，提高試驗結果的可信度。

2.3 瀝青路面結構強度檢測

施工人員應重點檢測瀝青路面的結構強度，使用行業廣泛應用的貝克曼梁法進行測量，通過比較、分析瀝青路面在受壓狀態前后的形變大小估測其彎沉值，負責檢測工作的施工人員必須按照國家相關規定使用標準設備，利用杠桿原理調整貝克曼梁的前后臂長短比例，使得可利用梁的長度保持在3～6m。在進行測量作業時，工作人員應將貝克曼梁插入汽車的輪隙之間，防止其與輪胎發生摩擦，將具備計量作用的百分表安裝在貝克曼梁后臂末端，使汽車在需要檢測的路段上以慢速行駛，百分表上的度數會因路面材料形變程度的高低變化而發生變化，隨著變形量的提高，度數也必然呈上升趨勢。這種測量方式應用范圍較為廣泛，能夠精確測量瀝青路面的彎沉值與荷載[2]。

2.4 瀝青路面抗滑性能檢測

公路必須具備良好的抗滑性能，以此有效應對雨雪天氣，確保行車安全，降低天氣因素引起的意外交通事故，保障市民的人身安全。因此，抗滑性能同樣是重要的檢測對象，一般情況下，使用手工鋪砂方式展開檢測，取用潔凈的細砂作為材料，對其進行晾干、過篩處理，注意量砂只可使用一次，不可重復使用。在進行測試時，需要使用隨機取樣選點方法，確定測試點所在的橫斷面位置，測試點距離路面邊緣不應小于1m，正式測試前需將其周邊清掃干凈。正式測試時，將量砂均勻鋪開成圓形，注意控制好力度，使用鋼板尺測量所鋪成圓兩個垂直方向的直徑并取其平均值，按照上述方法在同一測試地點平行測定至少3次，每次選擇不同的測試點，測試點之間的距離控制在3～5cm，記錄所得結果并按照相應公式得到瀝青路面的抗滑性能。由于這一方法復雜性較強，操作難度較大，因此需要選派經驗豐富的工作人員參與實踐，從而確保結果的精確性。如果在本項工作中發現其抗滑性能不符合標準要求，必須采取相應措施加以解決，測定值必須符合規定的竣工驗收值要求。

2.5 瀝青路面材料厚度檢測

為延長公路的使用壽命，必須合理控制瀝青路面的材料厚度，在具體測量過程中使用插尺法、雷達檢測法等測試方法，其中雷達檢測法的檢測效率較高，能夠快速測量較長路段的路面材料厚度，通過發射電磁波檢測、分析路面的厚度，雷達所發射的電磁脈沖波能夠透過路面上的瀝青材料，裝載到車輛上的接收機能夠及時獲取瀝青材料所發出的脈沖反射波，并將各項基本數據記錄在數據系統中進行分析與研究。這一測量方法的精確性較高，能夠無視外界環境條件影響，可保證檢測數據的精確性與完整性，通過對波數變化與電介質常數的測算施工人員可快速求得瀝青路面材料的厚度大小與形變情況，可快速發現路面內部發生的空洞、裂縫等問題[3]。

3 試驗檢測數據處理

3.1 數據處理原則與方法

公路瀝青路面施工質量的檢測是以各項試驗數據為基礎的，按照不同類別、不同方法測試得到的原始數據必須以數理統計和概率論為基礎進行科學的分析處理，才能真實有效的反映客觀規律。在大量的工程實踐中，有些數據需要經過一系列無量綱化處理后才具有可比性，而有些數據本身就存在各種誤差，甚至面對一些偏離較大的數據應進行剔除。瀝青路面質量檢測中，對無限總體中的個體進行逐一測試顯然也不可能做到，特別是需要進行破壞性試驗的項目，及所包含的個體數量不大也不可取，因此可以通過抽樣檢測的方法在總體樣本中抽出小部分進行。

3.2 數據表達與分析

如何對通過試驗檢測得到的大量數據進行深入分析，以便得到各類數據與變量之間的關系并采用合適的方法進行表達，甚至通過數學解析的方法定量的給出各參數之間的函數表達式是數據處理的重要任務之一。目前常用的檢測數據表達方法有表格法、圖示法和公式法，表格法簡單方便，能清晰看出各項數據具體的數值和最終結果，簡明扼要，是圖示法和公式法的基礎，但要分析出各個數據的增減關系就顯得不夠直接。圖示法卻可以一目了然的看清各個數據的變化規律，但無法進行深入的數學分析和預估。公式法通常是由試驗數據回歸得到的經驗公式，能從數學的角度定量的反映出各參數變化以及可以進行科學的延伸預估，但表征的公式精確度有時并不高。長期的工程實踐和理論分析均表明，在進行公路工程相關試驗檢測數據處理時，平均值法所產生的誤差偏大，最小二乘法確定的回歸方程所產生的誤差最小，這主要是因為當數據的偏差平方和最小時，所以擬合的直線最優[4]。

4 瀝青路面結構和表面功能檢測方法

4.1 彎沉檢測技術

彎沉測試的方法和對車輛實際情況的模擬是一個不斷發展的過程。傳統的貝克曼梁法經過幾十年的實踐檢驗，已經被廣泛接受，也累積了大量的試驗檢測數據，但依據杠桿原理的貝克曼梁所測試彎沉是一種靜態彎沉，實際路面確實在車輛運動及振動狀態下做出的響應，表現的是一種動態強度特點。不僅如此，貝克曼梁法整個操作過程自動化程度不高，基本靠人工操作和讀數，檢測速度明顯偏慢，精度不高，受檢測人員主觀影響較大。因此，為了克服貝克曼梁上述缺點，使得彎沉測試結果能高效、準確的反映路面的實際狀況，近年來逐漸發展了能表征動態的落錘式彎沉儀和快速便捷的激光彎沉儀。

落錘式彎沉儀可以模擬車輛沖擊作用下的彎沉值，速度快、精度高、無損路面，可以通過計算機自動采集和分析數據，經過研究，通過落錘式彎沉儀的動態彎沉數據以及彈性層狀體系相關理論，可以反算出瀝青路面各結構層的回彈模量，這在對公路路面改造項目中的舊路評價有著重要意義。落錘式彎沉儀有一整套設備，包括測試車、計算機、落錘液壓系統等，進行檢測時，到達指定測試點時，通過計算機控制液壓系統啟動落錘，自由落下的重錘以一定沖擊力（50kN）作用于直徑30cm的承載板上，在通過承載板傳遞到路面，使得達到路面的壓力為0.7MPa，與標準軸載輪壓保持一致，此時路面產生豎向變形即動態彎沉[5]。

4.2 路面雷達測試技術

長期以來我國對施工后瀝青路面結構層厚度、層間粘結狀況以及脫空等病害的檢測大多采用鉆孔取芯的辦法，這種技術對路面會造成一定的損傷，當有雨水進入時容易引發其他病害。路面雷達測試系統無需要對路面取樣，檢測速度快、自動化程度高、精度也較高，是一種新型非破損路面檢測技術，其測試原理是由于路面各層材料的電介質不同，電介質常數的突變處可以看成不同結構層的分界面，因此雷達發出的電磁脈沖波在不同層位返回的時間存在不同，利用這種時間差異判斷不同材料的厚度。路面雷達測試系統的檢測速度可以達到80km/h以上，最大探測深度可達到60cm，滿足常規路面結構層全厚度范圍。整個雷達檢測系統智能化很高，可以實時進行數據采集、儲存、計算分析，自動分析出路面各層厚度、空隙部位、破損程度等，其精度呈現出隨深度的增加逐漸變小的特點，但一般不會大于深度的5%。路面雷達測試系統還可以將檢測的數據可視化，生成路面彩色三維圖、雷達波形圖等，大大方便了其應用[6]。

5 結語

公路瀝青路面施工現場的試驗檢測是保障工程質量的重要組成部分，通過嚴格高效的檢測能夠充分發現施工以及設計中存在的問題，可以推動新材料、新技術的應用。研究為進一步理解公路瀝青路面試驗檢測數據處理特點，熟悉代表路面結構整體強度的彎沉檢測技術、代表路表抗滑性能的各項指標以及路面雷達等新檢測技術提供了分析依據。