沥青路面压实度检测中有关问题的探讨

来源:用户上传      作者: 刘建均

　　【摘要】 为保证沥青路面的施工质量,提高路面的使用性能,在路面质量控制与管理中加强对其压实度的控制非常重要。本文结合规范有关条款及工程实际,就沥青路面压实度检测中的标准密度取值、压实度标准等问题进行探讨,提出以理论密度作为压实度检测的标准密度。
　　【关键词】 沥青面层 密度 压实度 质量控制
　　
　　1、概述
　　对任意一种沥青路面而言,压实度都是施工工艺中最重要的施工质量管理项目,在路面质量评定中也是一个重要指标。《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)(以下简称“测试规程”)给出其定义式为:K=ρs/ρo×100(%)
　　式中:K―沥青面层某一测定部位的压实度(%),ρs―沥青混合料芯样试件的实际密度(g/cm3)ρo―沥青混合料的标准密度(g/cm3)。
　　在《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)(以下简称“评定标准”)中规定,沥青混合料的标准密度为拌和厂当天取样的马歇尔试验标准制件密度ρs或试验路段路面芯样密度ρo,客观上实际密度和标准密度在一定条件下都是定值,因此,压实度也为定值。但由于标准密度取值方法、实际密度试验方法等不同,对检测结果的影响是显而易见的。
　　2、沥青混合料标准密度
　　按照现行规范,标准密度可以有三种取值方法,即试验路段路面芯样密度或试验室标准密度以及最大理论密度。结合本人前后从事几个项目的沥青路面施工以及试验室工作经验,认为路面芯样密度和试验室标准密度这二种方法都存在一定的局限性,下面逐一进行分析:
　　2.1试验路段路面芯样的密度
　　我们知道,在正式摊铺之前都要铺筑试验路段,其目的主要是:①确定生产采用的标准配合比;②确定松铺系数;③确定碾压方法和碾压遍数。只要确定了上述参数,沥青混合料的生产即可正常进行。在确定上述参数时,压实度也是评价指标之一。当然,如果实际施工过程中所有的因素如油石比、级配和施工条件等都不发生变化的话,以试验路段密度作为标准密度也是可行的。但实际上,沥青混合料的生产是一个动态过程,实际摊铺的沥青混凝土面层的密度是一个不断变化的数值,它会因当时沥青混合料油石比以及施工条件的不同而变化。在实际生产过程中,每天的生产状况与试验路段的生产状况很难保持一致,在一定范围内有着相对较大的变化。如混合料级配,它就不是一个定值,是在一定范围内波动的。因此,以试验路段密度作为标准密度在大多数情况下是不可取的。实际应用中也很少以此作为标准密度。
　　2.2当天取样的马歇尔试验标准制件密度
　　在工程实践中,常用当天取样的马歇尔密度作为标准密度ρo来计算压实度,当天马歇尔密度是从当天生产的混合料中抽样进行马歇尔试验得到的,它基本反映了混合料生产的变化情况。但当天马歇尔密度还是会受到以下几个因素的影响:
　　(1)制件温度
　　根据经验,在室内马歇尔试验制件的过程中,混合料制件的密度会随着成型温度的增高而增大,空隙率则降低;反之,降低温度会导致密度减小,空隙率增大。在工程实际中,室内马歇尔试件空隙率是衡量沥青混合料的一个重要指标。在做马歇尔试验时我们发现,尽管上下变化了5个不同的沥青用量,变化范围达到了2%,稳定度都能满足要求,流值也大都满足要求,稳定度、密度有时连峰值都不出现,最后决定沥青用量的往往只剩下空隙率一个指标。在生产过程中也是如此,在大多数情况下,马歇尔试验只有空隙率会超出要求。因此我们可以为满足空隙率要求在马歇尔试件成型时人为改变击实温度或忽视对温度的控制。鉴于诸如此类原因,笔者认为马歇尔密度的可取性值得商榷。
　　(2)取样的偶然性
　　试验室在取样进行马歇尔试验时,通常是上下午各取一组进行试验以获得当天的马歇尔密度。然而,以TITAN3000拌和楼为例,正常的生产能力是240吨/小时,每天只取两组,所以当天马歇尔密度取样的偶然性较大。
　　试验室取样进行马歇尔试验的各个环节都存在不可避免的人为因素的影响,而且这些影响对于马歇尔密度的取值而言是较为明显的。如在对取样进行击实时,由于分料不匀就会造成马歇尔密度差异性大,不能真实地反映其密度。由于上述种种原因,在实际检测中,很难有以马歇尔密度为标准密度的压实度不合格的问题出现。
　　2.3最大理论密度
　　最大理论密度可以通过计算法、真空法来取得,对普通沥青混合料,用真空法来实测最大理论密度;对改性沥青混合料,SMA混合料,以计算法来确定最大理论密度。真空法对钻孔取芯而言最能反映实际情况;而计算法对于施工过程中的质量控制而言则最为简单明了、易于掌握。
　　在生产实践中,我们可以选择利用最大理论密度作为标准密度的做法。空隙率的计算式VV=(1-ρ实/ρ理)×100%
　　压实度K=ρs/ρo×100%,以理论密度为标准密度时,ρs=ρ实,ρo=ρ理
　　可以推出:VV=(1-0.01K)×100%
　　使用最大理论密度可以直接地、相对真实地反映该路段的空隙率情况。
　　3、马歇尔密度与理论密度的对比
　　3.1理论密度的变化相对稳定
　　以某工程沥青面层生产为例,其通过理论密度、马歇尔密度的平均值、均方差以及变异系数的计算可以看出理论密度的偏差系数只有室内马歇尔密度的一半。因此理论密度的变化相对稳定。
　　3.2以马歇尔密度和理论密度作为标准密度时,压实度结果及路面物理性能分析
　　以某路段实际生产为例,其理论密度为2.561g/cm3,当室内马歇尔试验空隙率为3%时,马歇尔密度为2.484g/cm3;当室内马歇尔试验空隙率为6%时,马歇尔密度为2.407g/cm3。表1和表2列出当以马歇尔密度为标准时不同的压实度值所对应的实测密度和以理论密度为标准时的压实度值,以及路面的实际空隙率。从以上两表的对比中可以看出,如果室内空隙率在马歇尔试验标准的低限,而压实度满足100%≥K≥92%的要求时,实际空隙率在3%～10.8%之间,且当压实度达到103%时,实际空隙率为0.2%。如果空隙率为马歇尔试验标准的上限6%,当压实度满足100%≥K≥92%时,其空隙率在6%～13.5%之间,且当压实度在103%时,空隙率才达到3%。
　　可以推断,如果所有的试验都在规范操作下完成,且试验结果都满足规范要求,其结果就基本真实地反映了路面的实际情况,如表2所示,当以马歇尔密度为标准密度,压实度达到99%时,路面的实际空隙率为7%。路面上空隙率过大的问题就不容忽视。由相关技术资料查得,当沥青砼空隙率大于7%时,沥青路面就处于渗水状态,其水损害即不可避免。而室内马歇尔密度如果由于人为或偶然因素的影响变小,还以此标准检验实际碾压的效果,便会带来错误的判断。可能将实际没有碾压到位的认为已经合格了。
　　4、标准密度的选择和压实度标准的确定
　　现在有其他公路同行使用空隙率和压实度双控指标,即以马歇尔密度作为标准密度来评价压实度的同时,要求其空隙率也要达到要求。这样做似乎可从两方面对沥青面层的质量进行控制,但实际施工中会出现压实度满足要求而空隙率不满足要求的情况(如表1、表2中所示)。当以理论密度作为标准密度时,如前所述由于空隙率和压实度是两个相互关联的指标,即W=(1-0.1K)*100%。在这样情况下控制了压实度其实也就控制了路面的实际空隙率。综上所述,笔者认为标准密度最好直接采用最大理论密度,这样就可以直接判断其空隙率的大小,为了避免空隙率过小而导致泛油等病害和空隙率过大而引起水损害,压实度指标宜控制在93%～98%。
　　5结束语
　　笔者认为在沥青面层压实度检测中,沥青标准密度宜采用每天实测的最大理论密度,这样既可以有效地控制压实度,也可以控制其空隙率等体积指标。

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