关于马歇尔实验的论文
关键词:路面芯样；马歇尔试验；必需品
序
沥青路面是我国公路路面的主要类型。近年来，随着交通量的快速增长和轴重的不断提高，沥青路面的质量问题越来越多，一些路段的使用寿命远远达不到设计寿命，即出现各种路面病害，严重降低了路面的使用功能，造成了不良的社会影响。通过查找施工过程中的检测数据，发现施工过程中的检测数据满足设计要求。那么沥青路面损坏的原因是什么呢？路面损坏的原因很多，途径也不尽相同，但正确判断和识别原因，对于消除沥青路面质量事故隐患，改善和提高沥青路面质量，延长沥青路面使用寿命，无疑是非常重要的。马歇尔稳定度、流值和密度是目前沥青路面最重要的控制指标。严格控制这些指标的检测，对于提高沥青路面的高温稳定性、抗塑性变形能力、密实度和孔隙率具有重要意义。同时，只有真实客观地反映沥青路面的马歇尔稳定度、流值和密度，才能正确评价沥青路面的质量。
1中国现行试验方法的相关规定
我国现行的《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)规定，热拌沥青路面的马歇尔稳定度、流值、密度和空隙率应在拌和站取样成型进行检测。通过大量试验证明，在原材料和配合比一定的情况下，沥青混合料的马歇尔稳定度与试件的压实度密切正相关，与空隙率呈直线负相关。因为空隙率是密度的不同表现形式，所以密度对马歇尔稳定度有着至关重要的影响。根据试验结果，室内成型试件的密度除了取决于材料的配合比外，还很大程度上取决于压实遍数(压实功)和压实温度。压实遍数越多，沥青混合料单位体积的压实功越大，试件越容易被压实。同样，由于沥青材料本身的特性，在一定范围内，温度越高，其粘度越低，抵抗塑性变形的能力越差。在外力的作用下，试件更容易被压实。因此，这种方法得到的检测结果不能真实反映沥青路面的实际质量。
2.用现场芯样做马歇尔试验的必要性
马歇尔试验、密度试验和室内成型试件计算得到的空隙率、沥青饱和度、沥青体积百分比、矿料空隙率等指标不能代表路面的真实质量。不难分析，影响沥青路面质量的主要因素是原材料的质量、材料的配合比(矿料级配)和沥青混合料的压实密度。如果用搅拌站取样的试件来代表路面的真实情况，至少要满足以下两个必要条件:(1)原材料的质量和配合比与路面实际使用的材料和配合比一致；(2)试件的压实度与路面的压实度一致。但在实际施工中，由于混合料在运输和摊铺过程中的离析，路面材料的配合比会发生局部变化。更严重的是，室内试验的压实功是试验规程规定的标准压实功，压实功取决于压路机的吨位、碾压遍数和压实机械的组合，所以压实功不一定等于路面压实功，施工碾压温度也很难与室内试验温度一致，甚至相差很大。从以上原因不难看出，从拌和站取样成型试件得到的马歇尔稳定度、流值、密度等指标，很难真实代表现场沥青路面的质量。如果用取芯机钻取的芯样作为试件，可以检测稳定度、流值、密度等指标，更能代表沥青路面的真实质量。
3.用现场芯样代替搅拌站成型样进行马歇尔试验的可行性
《公路工程沥青及沥青混合料试验规范》JTJ052-2000中的T0710-2000规定了沥青路面钻芯马歇尔试验方法，但条文说明中也指出:“由于钻头直径往往为100mm和150mm，因此，试件直径必须小于101.6 mm或65438因此，这种方法的检测结果不能作为检测沥青路面是否合格的依据。”这说明沥青路面芯样的马歇尔试验不能作为检测沥青路面是否合格的依据，主要是因为芯样直径过小，与马歇尔试验仪压头曲率不一致，容易产生试验误差。如果仅限于此，我们完全有可能改变芯样与马歇尔试件压头的重合程度，从而消除由此带来的测试误差。3.1对现有压头进行了改造，以提高芯样和压头之间的一致性。根据现行试验规程，马歇尔试件压头制成固定曲率内径，标准压头为101.6 mm，大马歇尔试件压头为152.4 mm，这里以标准马歇尔试件压头为例，如果芯样直径为99.8mm，与标准试件直径101.6 mm之差为65433..在实际操作中，为了消除1.8mm的偏差，用0.9mm厚的金属板切割出两个与压头长度和宽度相同的垫片，垫片弯曲成与压头相同的曲率。试验过程中，在上、下压头中分别放置两个垫片，使压头的曲率内径减小65438±0.8mm，可以消除上述试验偏差。需要指出的是，由于钻头内径的加工精度、钻机的偏心度和钻机的牢固度等因素的影响，芯样直径与压头内径的偏差并不是一个常数。选择垫片厚度时，可统计已钻取的芯样直径，取芯样直径上限值(最大值)与马歇尔试件规定值之差的一半，作为所选垫片的厚度值。如果选择的钻头是标准钻头，那么每个试样的直径之间的差异一般不是很大，可以忽略不计。
3.2加工特殊钻头。对于标准马歇尔试件，我们现在常用的是内径为100mm和150 mm的钻头，在钻机固定好的情况下，芯样直径与钻头内径之差一般不会超过0.5 mm..以一个1‰钻头为例，如果钻头内径为100Inm，芯样直径一般可以达到99.5 ~ 100 mm，对于马歇尔试件的标准直径101.6 mm来说，显然是不够的，根据马歇尔试验的受力情况，如果试件与压头的吻合度不够，就会造成应力集中 这将导致试件的过早破坏和流变状态，从而导致马歇尔稳定度的降低和流值的增加，不适合作为评价沥青路面质量的依据。 但是我们可以发现，钻头的内径和钻片的直径之间的误差并不大，这就使得设定钻头的标准内径成为可能。其实现在用的钻机都不是特种钻机。它们用于钻取沥青路面、半刚性路面基层材料和水泥混凝土的芯样。在这些应用中，只有沥青路面对芯样直径有严格要求。因此，在满足沥青路面取芯要求的同时，不影响其他钻片的使用。这样可以将钻头内径加工成101.6 mm，以满足沥青路面取芯马歇尔试验的要求。沥青路面用101.6 mm和152.4mm钻头即使不与其他钻头配套使用，也需要专门设计制造。
4实例分析
近年来，我们采用在马歇尔试验仪压头中垫垫片的方法，对钻取的沥青混凝土芯样进行了大量的马歇尔试验，试验结果具有很好的规律性和可行性。将室内形成的马歇尔试件的目标配合比试验结果与工程实体钻取的芯样马歇尔试验结果及相关试验项目进行对比分析，不难发现孔隙率、密度和稳定性三者密切相关，这也可以证明工程实体芯样马歇尔试验结果的规律性和芯样取样试验方法的稳定性。同时也提醒我们，要争取尽可能小的空隙率，尽可能大的密度，以达到更大的路面稳定性，提高道路的服务质量。只要工程实体钻取的芯样与马歇尔压头有相当程度的重合，试验结果就可以达到或接近相同材料和配合比条件下室内成型试件的试验结果。当然，由于芯样直径较小，即使芯样与压头吻合良好，其测试结果仍会受到一定影响，但这种影响并不显著。
5结论
(1)为使钻取的芯样直径与标准马歇尔试件直径一致，建议制作101.6±0.2mm和152.4±0.2mm的沥青混凝土专用钻头，并纳入专用试验仪器管理。(2)建议以各分项工程为单位，用数理统计方法对路面实心钻马歇尔试验进行评价。(3)实践证明，马歇尔稳定度与试件密实度之间存在递增函数关系，即试件密实度越大，其马歇尔稳定度越大。因为沥青路面存在压实度的百分比问题，也存在工程实体马歇尔稳定度的百分比问题。建议以标准配合比(压实度为100%)马歇尔稳定度为基础，规定路面钻芯马歇尔稳定度的置信下限。(4)由于工程实体密度在施工阶段无法达到目标配合比密度，相应的空隙率也会有同样的差异。为了与设计空隙率相区别，建议对路面实心钻芯试件设置施工容许空隙率指标。(5)为了追求更高的路面工程实体稳定性和更小的塑性变形，建议提高各级沥青路面的压实标准，如二级公路马歇尔试验最大值的96%，高、一级公路为97%或98%。通过工程实例证明，在材料和配合比相同的条件下，钻芯取样法工程实体马歇尔试验与室内成型试件马歇尔试验具有良好的相关性，能够准确、客观地评价路面质量的实质性信息，为施工各方真正掌握和了解沥青路面质量提供了可行的检测方法。