安徽省公路桥梁工程有限公司 安徽省合肥市 230000
摘要：近些年，我国的高速发展，带动了我国科学技术水平的进步。对现场试验段进行钻芯取样，开展路面施工质量均匀性验证试验与分析，主要针对沥青路面结构不同位置的芯样，进行每个芯样细观质量在竖向内的均匀性分析。结果表明，利用数字图像处理技术，采用3个颗粒不均匀分布系数、空隙率波动系数、沥青胶浆分布的波动系数等3个参数，可以很好的评价和分析试件均匀性。
关键词：细观结构；数字图像；沥青路面；路面芯样；均匀性
引言
目前，对沥青混合料的认识主要集中在现象学基础上的宏观层次的分析，包括理论分析和试验评价。但由于沥青混合料组成问题的复杂性，传统的分析手段还缺乏总体的把握，系统的思路和深入的理论探讨，没有从根本上解决我国沥青路面早期破坏严重的问题，严重影响道路服务水平、耐久性和营运效益。为此，人们开始研究沥青路面微细观结构与外部宏观力学特性之间的关系，从新的角度探索沥青路面宏观现象下的微观机理，调整未来沥青路面设计原理和方法。沥青路面微细观结构研究是阐述沥青路面行为特征的理论基础与重要途径。本文基于X射线CT技术（简称CT技术）研究沥青路面微细观结构特性，主要分析沥青混合料多尺度、集料、空隙等微细观特性，并对研究方向进行展望。
1概述
水泥稳定碎石基层，在我国高等级公路建设中得到广泛应用，但由于其结构固有特性，半刚基层收缩开裂及由此引起的沥青路面反射裂缝，属于该类路面结构质量通病，几乎不可避免。裂缝处路表水下渗，导致半刚基层唧浆破损，严重影响路面结构的耐久性。通过试验研究采取针对措施，力求消除路面结构施工过程及减少运营过程的裂缝数量，有效控制路表水下渗，提高道路使用性能，具有重要意义。
2新型的集料研究
新型的沥青路面集料研究摒弃传统的实验观察的现象学经验方法，采用先进的技术手段、力学分析软件，定量地分析微观或细观尺度集料的力学特征，分析其微细观与宏观力学性能之间的关系。基于数字图像技术与分形原理，试图分析集料形态及对骨架结构、分布状况的影响，并作为用虚拟力学试验验证级配组成设计的基本方法。主要研究集料颗粒的形状、棱角性、表面纹理等并尝试应用多种方法分析集料形态与分布特征，为沥青路面级配组成虚拟力学试验积累基础方法。
集料是介于有序与无序、微观与宏观之间的状态，一般它的外表特征极其破碎、无规则和复杂，内部特征却具有自相似性和自仿射性。因此，可以采用手工测量和投影图像法测量集料的球状和形状因子，而且投影图像法在检测中间尺度或正交轴尺寸以及最短轴尺寸时可以达到很高精度，可以作为有限元虚拟力学试验模型修正的基础方法；通过分形理论，透过复杂无序的混乱现象和不规则的形态，认清集料的规律、预判局部与整体之间的本质联系。用盒维数计算法可以比较稳定地分析单个颗粒以及沥青路面剖面中颗粒的几何形状等；借助现代数学理论，实验设备用有限元软件从集料微细观入手对集料的微细观性能和力学指标进行研究；结合离散元法和拓扑优化理论，建立试验模型；采用CT技术，在动荷载作用下观测集料微细观力学现象。综上所述，新型的集料研究探讨集料颗粒、集料粒径分布、集料形状纹理、级配以及集料体积分维等问题为研究对象，把微细观分析结果对比于基础试验和典型试验结果，进一步完善集料质量控制体系参数，初步确定集料特性与宏观路用性能之间的关系，绘出集料特性曲线，为初步建立集料微细观分形理论奠定基础。
3综合处置措施
针对沥青路面横向裂缝质量通病，结合全国交通行业品质工程推行，晋蒙黄河大桥建设项目，于2017年8月30日组织召开了品质工程实施方案专家论证会。为解决沥青路面裂缝质量通病，提升工程品质，通过专家论证在原有半刚基层施工技术保障基础上，进一步采取以下综合技术措施：（1）半刚基层采取预切缝处理工艺，切缝宽度5mm，深度50～60mm，间距50m，下基层、上基层切缝错位布设，切缝间距相当于25m，用沥青玛蹄脂预灌缝。
（2）基层预切缝采用高弹沥青玛蹄脂应力吸收带技术，组成高弹性玛蹄脂包括粘结料、矿粉、玻璃纤维布，形成低模量、高弹性、抗裂柔性体。具有延伸率高、抗裂性强、弹性恢复率高，与上下层粘结力强，应力吸收效果显著的特性。可有效延缓水稳半刚性基层结构裂缝对沥青面层的反射，解决路面开裂及水损害质量通病。主要技术指标，软化点不小于100℃，弹性恢复不小于95%，低温零下10℃不开裂。（3）乳化沥青透层与同步碎石封层分开两次分别施工，乳化沥青透层技术指标，沥青含量不小于50%，透入深度不小于5mm，利于层间联结。（4）封层采用改性沥青同步碎石应力吸收层，特点具有较好的层间粘结力和抗剪力，良好的防水性能及应力吸收作用。应力吸收层能使沥青混凝土层下部形成富沥青层，以及下部整体产生沥青薄膜，共同作用，可有效避免使用过程剪应力破坏。当行车荷载，温度作用发生变形时，其可吸收应变能，缓冲沥青层与基层间的相对位移，良好的弹性恢复，可显著减轻基层收缩开裂所引起的反射裂缝。主要技术控制指标，软化点不低于54℃，25℃弹性恢复不小于55%，10～15mm碎石撒布量，满铺面积60%～70%，最大不超过75%，用量8～10kg/m2。
4养护
本项目对水稳基层的养护基本上采用透水土工布进行养生。在基层施工完成并进行压实度、宽度、平整度、高程、横坡等检测后，立即覆盖透水土工布进行养生。土工布两侧须压上石块或预制块等，防止被风吹开。同时，为了保证基层表面的清洁和土工布的有效重复利用，在土工布搭接处每隔1.5-2.0ｍ钉紧密实，确保土工布不易被吹开。土工布覆盖待水泥终凝后达到一定强度时，立即用洒水车全断面洒水养生。这期间，经常派人检查土工布湿润和覆盖情况，及时补充水分，确保土工布表面始终处于湿润状态。对覆盖物损坏的地方，要立即对混合料表面补洒水后重新覆盖，避免底基层表面长时间失水或忽干忽湿，以保证基层强度并减小收缩裂缝的可能。养生期≥7d，养生期间不允许任何车辆行驶。
结语
①路面芯样试件内部均匀性好于两端且下半部分要好于上半部分这一结论是正确的。同时，试件3粗集料颗粒不均匀性系数比其他4个要大，均匀性较其他的要差，应该存在粗细离析，实测空隙率也证实了这一点。②试验段除k47+420那个位置试件空隙较大（出现等料现象，两辆料车交接不及时，混合料温度下降较多造成碾压功不够）外其余的空隙分布波动均较小，试验段施工均匀性控制较好，路面取芯的面空隙率波动系数较稳定，数字图像处理技术得到的面空隙率可以有效地反映试件纵向的均匀性。③CT扫描的路面芯样的面空隙率平均值均小于实测的空隙率，误差稳定，平均差值在1．5%。由此可证明，利用CT扫描得到的沥青混合料图像的面空隙率，可以很好的评价和分析试件均匀性。④从AC—20C的试件间的质量均匀性来看，其孔隙率指标较差，波动系数达到0．326，沥青胶浆和粗集料颗粒分布等指标的均匀性较好。这与实际情况相符。
参考文献：
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