公路沥青混合料的试验检测技术与应用研究

公路沥青混合料的试验检测技术与应用研究

霍东明

（河北盛通公路建设有限公司 068150）

摘要：本研究探讨了公路沥青混合料的主要试验检测技术及其应用。这些技术包括马歇尔试验、动态剪切流变仪（DSR）、高温压痕试验、低温弯曲试验、回弹模量试验和非破坏性检测技术（NDT）。马歇尔试验评估混合料的稳定性和流动性，DSR测定其在不同温度下的流变特性，高温压痕试验和低温弯曲试验分别分析混合料的高温车辙抗力和低温抗裂性能。回弹模量试验提供了混合料在动态荷载下的弹性回复能力，而NDT技术则用于检测混合料的内部缺陷和结构完整性。

关键词：公路沥青；沥青混合料；试验检测技术

引言

近年来，随着交通量的增加和道路使用环境的复杂化，对沥青混合料的性能要求也逐渐提高。因此，公路沥青混合料的试验检测技术成为确保道路工程质量的关键环节。试验检测技术不仅能够评估混合料的物理化学性质，如密度、抗压强度和抗裂性能，还能分析其在不同环境条件下的表现，包括高温、低温及湿度影响。随着科技的进步，传统的试验方法不断得到改进，新型检测技术如数字图像处理技术、非接触式传感器技术等也逐步应用于沥青混合料的检测。

1 马歇尔试验

马歇尔试验是一种经典的沥青混合料设计和评估方法，用于确定沥青混合料的稳定性和流动性[1]。该试验的基本原理是通过测量混合料在特定压力下的流动性和稳定性来评估其性能。试验过程中，将经过混合的沥青混合料填充入模具中，通过标准化的压实过程获得试样。然后，在试样上施加压力，直至试样破坏。马歇尔试验主要测定混合料的马歇尔稳定度和流值（。马歇尔试验广泛应用于公路建设中的沥青混合料设计、质量控制和性能评估。它适用于多种类型的沥青混合料，如沥青混合料、沥青砼等。通过马歇尔试验，可以确定混合料的最优沥青含量，评估混合料的耐久性和稳定性，确保道路结构能够承受交通荷载和环境变化。

2 动态剪切流变仪

动态剪切流变仪（DSR）用于测量沥青及沥青混合料在不同温度和加载条件下的流变特性。其基本原理是通过施加周期性剪切应力，测量材料的剪切模量和相位角，从而评估其在动态加载条件下的表现。DSR可以提供材料在复杂应力状态下的粘弹性信息，包括储能模量（G'）和损耗模量（G''）。这些参数对于评估沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性至关重要[2]。DSR技术适用于沥青混合料的高温性能测试，如车辙抗力的评估。它对于热拌沥青和改性沥青的性能分析尤为重要，特别是在对沥青的高温流变性进行研究时。此外，DSR也能用于研究沥青在低温环境下的脆性，帮助设计能够在极端气候条件下使用的沥青混合料。DSR广泛应用于沥青材料的研发、质量控制以及道路维护中，为道路工程提供科学的数据支持。

3 高温压痕试验

高温压痕试验是一种测量沥青混合料在高温条件下变形性能的技术。该试验通过在沥青混合料表面施加一定的压痕负荷，测量其在高温环境下的永久变形量。试验通常使用特殊的压痕仪器，该仪器可以在控制的高温条件下施加一定的压力，并测量试样的压痕深度。高温压痕试验主要用于评估沥青混合料的车辙抗力，即其在高温下对长期交通荷载的抵抗能力。高温压痕试验主要应用于评估沥青混合料在炎热气候下的表现，特别是在高交通流量的道路和高速公路的建设与维护中。这项技术能够为工程师提供关于沥青混合料在高温环境下的变形能力的宝贵数据，有助于优化沥青配比和改进道路设计。

4 低温弯曲试验

低温弯曲试验用于评估沥青混合料在低温条件下的抗裂性能。该试验通过在低温环境下对沥青混合料试样施加弯曲负荷，测量其在应力作用下的裂纹发生情况和弯曲变形量。低温弯曲试验通常使用弯曲试验仪器，通过逐渐增加负荷来评估试样的破裂应变和弯曲模量[3]。这些数据能够反映混合料在低温环境中的脆性和抗裂性能。低温弯曲试验适用于寒冷地区道路工程中，特别是对冬季气候条件下的沥青混合料进行性能评估。它对于确定混合料在低温下的抗裂能力至关重要，有助于选择适合寒冷地区的沥青配方。此外，这项技术也适用于各种沥青混合料的研发和质量控制，确保道路在极端气候条件下的安全性和耐久性。

5 回弹模量试验

回弹模量试验用于测量沥青混合料在压缩荷载作用下的弹性回复能力。其基本原理是将沥青混合料试样放置在回弹模量试验仪中，通过施加周期性荷载，测量试样在荷载去除后的弹性回复程度。试验过程包括对试样施加一定的轴向应力，并测量试样的回弹变形（即恢复的部分）。回弹模量（Mr）是通过荷载和恢复变形的比值计算得出的，能够反映混合料在动态荷载下的弹性特性。回弹模量试验主要用于评估沥青混合料的结构强度和弹性回复性能，尤其是在高速公路和重交通路段的设计中具有重要应用。这项技术能够为道路工程师提供有关混合料在不同交通荷载下的弹性特性的信息，帮助优化道路设计以减少长期变形和沉降问题。特别适合在城市道路和高速公路的设计中使用，以确保道路在交通流量和荷载条件下的性能稳定。此外，它也适用于不同沥青配方和改性沥青的比较研究，以确定最佳的混合料配比。

6 非破坏性检测技术

非破坏性检测技术（NDT）是一类不需要破坏试样的检测方法，用于评估沥青混合料的内部结构和性能。这些技术包括超声波检测、雷达扫描、红外热成像等。超声波检测通过发送超声波信号并接收反射波来探测混合料内部的缺陷和层状结构。雷达扫描利用电磁波穿透材料并接收反射信号，以识别沥青混合料的厚度和存在的异物。红外热成像则通过测量材料表面的温度分布来检测表面缺陷和热分布不均。非破坏性检测技术广泛应用于公路维护和质量控制中，尤其在道路工程的后期阶段，能够有效评估道路结构的完整性和均匀性。这些技术特别适合于在道路使用过程中进行实时监测，识别潜在的问题如开裂、分层和不均匀沉降。NDT技术对于快速检测和评估道路的健康状态具有重要意义，有助于制定针对性的维修和养护方案。此外，它们也被广泛应用于道路施工中的质量检查，以确保施工质量符合设计要求，避免了传统破坏性检测带来的材料损失和施工延误。

结束语：综上所述，公路沥青混合料的试验检测技术在道路建设和维护中扮演着至关重要的角色。这些技术不仅帮助评估混合料的性能，还提供了优化道路设计和提升使用寿命的科学依据。通过这些先进的检测技术，工程师能够更准确地设计、评估和维护道路工程，确保道路的安全性、耐久性和舒适性。随着技术的不断进步，这些检测方法将为道路建设提供更加可靠的保障，推动公路工程的科学化和高效化发展。

参考文献

[1]张金金. 公路沥青路面施工现场试验检测技术的实践探讨 [J]. 建材发展导向, 2024, 22 (08): 25-27.

[2]剡海瑞. 沥青混合料老化的检测评价对公路维修性能的影响 [J]. 建材发展导向, 2024, 22 (04): 20-22.

[3]王晓军. 高速公路工程中沥青混合料的试验检测分析 [J]. 运输经理世界, 2023, (23): 13-15.