市政工程中沥青混合料配合比设计及检测技术优化

摘要：沥青混合料作为市政工程路面施工的主要材料，其配合比设计及检测技术对工程质量具有重要影响。本文旨在探讨市政工程中沥青混合料配合比设计的原则、方法以及检测技术的优化策略，以期为提升市政工程质量提供理论支持和实践指导。

关键词：市政工程；沥青混合料；配合比设计；检测技术优化

引言：

随着城市化进程的加速，市政工程建设规模不断扩大，对工程质量的要求也日益提高。沥青混合料作为市政工程路面施工的主要材料，其配合比设计及检测技术对工程质量具有重要影响。因此，优化沥青混合料的配合比设计及检测技术，对于提升市政工程质量具有重要意义。

一、市政工程中沥青混合料配合比设计

1.1 配合比设计原则

在市政工程的沥青混合料配合比设计中，城市道路用沥青混合料主体按照关键性筛孔通过率的不同分为细料与粗料组成，基本采用AC级或在一些特殊环境采用TPS级，路面层基本采用SMA级，在进行配合比设计的过程中应确定混合料的类型以及各矿料筛分结果绘制成图，并保持矿料级配不变改变沥青用料进行马歇尔击实法，测定5个不同油石比的试件，以达到符合技术指标的配合比。同时配合比设计必须严格遵循国家和地区的相关设计规范，也是确保设计方案合法性和科学性的重要依据。在设计过程中深入了解并按照设计规范要求，确保设计方案符合规范标准，从而保障道路建设的整体质量和安全性。在设计过程中必须充分考虑道路的使用环境和交通荷载等因素，选择合适的原材料和配合比，以确保混合料在实际使用过程中能够满足这些性能要求，从而保障道路的整体质量和使用寿命。

1.2 配合比设计方法

传统的马歇尔试验法通过测定混合料的最大理论密度、空隙率稳定度和流值，为确定沥青与骨料的比例提供依据并根据设计值要求进行马歇尔试验，现目前大部分检测机构以及工地试验室多采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的马歇尔击实法来进行测定。此方法以其操作简便和结果直观，被广泛应用于工程实践中。然而，这种方法还是相对粗糙并且伴有各种不稳定的因素，因此现代计算方法，如SARA（结构分析）模型，逐渐被引入，以深入剖析混合料中各组分的相互作用，实现更精确的配合比设计。SARA模型通过分析混合料的颗粒分布、沥青膜厚度等微观参数，能更准确地识别最优化的配合比，从而提升混合料的性能。实验室内的离心分离法通过模拟路面在行车荷载下的受力状态，评估混合料的抗离析能力，确保在施工和使用过程中混合料的均匀性。动态马歇尔试验则关注混合料在动态荷载下的行为，如动稳定度和流变特性，这对于评估混合料的抗车辙性能和水稳定性至关重要。通过这些试验，设计者可以及时发现配合比的潜在问题，如颗粒分布不均、粘聚性不足等，并据此调整配合比以优化工程性能。配合比设计中还应考虑环境因素对混合料性能的影响。例如在寒冷地区，设计者需选用具有高延度的沥青和可能的防冻剂，以对抗低温带来的开裂风险。在炎热地区，选择具有高粘度和热稳定性的沥青，以及良好的抗车辙性能的骨料，是确保混合料在高温下稳定的关键。同样，针对不同交通量的道路，设计者应调整配合比以适应各种交通工况，如提高高交通量路段混合料的抗疲劳强度，或降低低交通量路段的施工成本。

二、市政工程中配合比设计的检测技术分析优化

2.1 引入先进检测设备

激光扫描仪作为一种高精度的检测设备，能够迅速且精确地捕捉沥青混合料的表面形貌与纹理细节。利用激光扫描仪获取的三维数据，可以深入分析混合料的平整度、粗糙度等关键性能指标，为准确评估混合料的质量提供坚实依据。红外热像仪则依据红外辐射原理，对沥青混合料进行实时的温度分布检测。鉴于温度是混合料生产和施工过程中的一个核心控制参数，红外热像仪的应用使得能够及时发现并处理温度异常区域，确保混合料温度维持在适宜范围内，从而保障其优良的力学性能和耐久性。此外，热重分析仪（TGA）和差示扫描量热仪（DSC）等高端分析设备也在沥青混合料检测中发挥着重要作用。TGA能够精确测定混合料在受热过程中的质量变化，有助于分析沥青的老化特性，为选择合适的抗老化性能沥青提供科学依据。而DSC则专注于分析沥青的相变特性，为优化沥青的粘度和流动性能提供必要的数据支持。智能传感器与物联网技术能够持续监测混合料的温度、湿度等关键参数，并通过数据分析迅速反馈配合比的适应性。在施工过程中，甚至可以根据环境变化实时调整配合比，形成一个动态优化的反馈机制。这一创新技术的应用，不仅使检测技术与配合比设计紧密相连，更为市政工程提供了更为科学、精准的施工指导。

2.2 建立标准化检测流程

应在施工过程中对混合料进行随机采样，确保样品具有代表性。样品应在混合料摊铺后不久采集，避免因冷却、水分蒸发等因素导致的性能变化。采集的样品应及时送至实验室，以最大程度保持其原始状态。实验室接收到样品后，应立即进行详细的接收记录，包括样品的采集时间、地点、施工条件等信息。同时，对样品进行编号，以便于后续的试验记录和追踪。依照标准测试方法，进行物理性能检测，如密度、空隙率、颗粒大小分布等。这些检测有助于评估混合料的基本组成和特性，是配合比设计的基础。根据离心分离法，进行混合料的离心分离试验，测定其抗离析能力。同时，使用动态马歇尔试验机对混合料进行动稳定度和流变特性测试，评估其在动态荷载下的行为。这些测试结果能反映混合料的抗车辙性能和工作性。利用热重分析仪和差示扫描量热仪进行化学性能测试，分析沥青的老化特性、相变特性以及沥青与骨料之间的粘结性。这些数据有助于优化沥青的选用和配合比设计。将收集到的试验数据与设计目标和施工规范进行比对，分析是否存在偏差。如果发现混合料性能与设计目标不符，应立即查找原因，可能是原材料质量问题、配合比设计不合理或是施工工艺问题，及时调整并重新进行测试。根据测试结果，编写详细的检测报告，包括原始数据、分析结论和建议。报告应提交给设计团队和施工方，以便了解混合料的性能，调整配合比或施工工艺确保工程质量。对检测流程进行定期审查不断优化和更新，以适应新的技术发展和标准修订。

2.3 配合比设计实验技术，仪器优化分析

在沥青混合料配合比设计的试验中会遇到很多问题，例如大粒径的AC级混合料在击实过程中的拌料不均匀导致制作的同等质量下的试件体积变化，SMA级混合料在筛分过程中所使用的沥青纤维成团不均匀。亦或SUP级混合料加热过程中石油沥青与集料离析。在检测过程中气候环境，试验温度，操作速度种种问题都会对沥青混合料的配合比设计产生影响。在试验的过程中我们应当善于发现问题，思考问题，解决问题。例如在马歇尔击实实验中的温度控制问题，在混合料从烘箱中取出进行击实试验的过程中，沥青混合料的温度也在逐步下降冷却并逐渐定型，这个问题将直接影响实验数据的准确性，此时可以采用将击实温度提高，这样可以减少温度流失的问题，同时我们可以采用将马歇尔试模放在烘箱中加热，此两种方向相结合，能大大提高实验的准确性，使之更符合工地现场拌料压实的施工环境。学员应深入了解材料的性质，如沥青的粘度、延度与温度敏感性，骨料的级配、形状和磨光值，以及填料的颗粒大小和化学性质。培训应深入解析马歇尔试验法、离心分离法、动态马歇尔试验等检测方法的原理。在实际环境中操作检测设备，进行样品采集、处理和测试，熟练使用各种工具和设备，记录数据，解读测试结果。能更好地理解配合比设计与检测技术的实际应用，提升其问题解决能力。

结束语：

综上所述，市政工程中沥青混合料的配合比设计及检测技术优化是提升工程质量的关键。未来，随着科技的不断进步，市政工程中的配合比设计与检测技术将迎来更多的创新与发展，为城市建设贡献力量。

参考文献：

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