公路工程沥青混合料工程材料检测的马歇尔稳定度试验

马歇尔稳定度试验是公路工程沥青混合料材料检测与配合比设计的核心技术手段，通过测定试样在60℃高温下的最大承载能力（稳定度）及对应变形量（流值），直接反映混合料的高温抗车辙性能、抗变形能力与结构稳定性。作为沥青路面质量控制的关键环节，该试验不仅指导配合比优化以确定最佳沥青用量，更在施工阶段验证混合料性能是否达标，是保障公路耐久性与使用性能的重要依据。

马歇尔稳定度试验的基本概念与作用

马歇尔稳定度指沥青混合料试样在60℃、50mm/min加载速度下，承受垂直压应力至破坏时的最大荷载（单位：kN）；流值是试样达到最大荷载时的垂直变形量（单位：mm）。二者共同构成试验核心指标——稳定度反映抗破坏能力，流值反映变形特性，马歇尔模数（稳定度/流值）则综合体现抗变形能力。

在工程中，试验作用分两阶段：配合比设计时，通过调整沥青用量与集料级配，使稳定度、流值及空隙率等指标满足规范，确定最佳沥青用量；施工检测时，抽检拌制的混合料，验证高温稳定性，避免因性能不足引发车辙、拥包等病害。

马歇尔试验的核心原理

试验原理模拟路面实际受力：60℃恒温水槽模拟夏季路面高温，50mm/min加载速度模拟车辆行驶加载速率。试样承受垂直荷载直至破坏，最大荷载为稳定度，对应变形为流值。

该原理聚焦“高温+荷载”耦合作用：沥青在高温下粘度下降，混合料的抗变形能力主要依赖集料骨架与沥青粘结力。马歇尔模数越高，说明混合料在荷载下变形越小，高温稳定性越好，是评估混合料综合性能的关键参数。

试样制备的关键步骤与要求

混合料加热与拌和是基础：沥青加热至150-170℃（石油沥青），集料加热至140-160℃，确保混合温度不低于130℃；拌和30-60秒，至无花白料、均匀一致。

击实成型需严格控量：标准马歇尔双面各75次击实（重型为112次），击实温度130-150℃，落距450mm、锤重4.5kg，保证击实功符合规范（标准击实功151.875N·m）。

试样冷却与尺寸检查：室温（20℃±2℃）放置12小时以上，或4℃冰箱冷却4小时；尺寸需满足直径101.6mm、高度63.5mm±1.3mm，超差试样需废弃或重新制备。

试验设备的组成与校准要求

核心设备包括马歇尔试验仪（加载、测力、流值测量系统）、60℃±0.5℃恒温水槽、击实仪（手动/自动）及辅助工具（温度计、脱模器）。测力系统精度0.1kN，流值测量精度0.01mm。

设备需定期校准：测力系统每年送计量机构校准，恒温水槽温度每月检查，击实仪锤重、落距每季度校核，确保击实功误差≤1%。辅助工具如温度计需与标准件对比，避免温度测量偏差。

试验操作的标准流程

第一步试样保温：60℃恒温水槽中放置45分钟，确保内部温度均匀；第二步安装试样：快速将试样置于加载头中央，固定流值计并归零；第三步加载：以50mm/min速度施压至破坏，记录最大荷载（稳定度）与对应流值。

每个配合比测试3-6个试样，取有效值（偏差≤10%）的平均值。若单个试样偏差超10%，需剔除并补充测试，保证结果可靠性。

试验结果的计算与评定标准

结果计算：稳定度取平均值（精确至0.1kN），流值取平均值（精确至0.1mm），马歇尔模数为二者比值（精确至0.1kN/mm）。

评定依据JTG F40-2004规范：高速公路沥青混凝土稳定度≥8kN（改性≥10kN），流值2-4mm（改性2-5mm）；空隙率3%-5%（密级配），沥青饱和度65%-75%。不达标需调整配合比：稳定度不足减少沥青用量或增加粗集料，流值过大优化级配或降低沥青用量。

影响试验结果的关键因素分析

沥青用量：过少粘结力不足，稳定度低、流值小；过多内摩擦力下降，稳定度降、流值增。最佳用量需平衡各项指标。

集料级配：连续级配空隙小、流值低，但稳定度不如间断级配；间断级配粗集料形成骨架，稳定度高但流值偏大，施工需注意拌和均匀性。

温度与加载速度：温度超60℃会降低沥青粘度，稳定度偏小、流值偏大；加载速度超50mm/min导致稳定度偏高，过慢则偏低，需严格控制。

试验中常见问题的处理方法

试样高度超差：过高用切片机修整，过低重新击实；荷载不上升/突然下降：沥青过多需减用量，荷载上升慢需增加粗集料；流值读数不准：检查安装与归零，必要时校准；稳定度偏差大：检查拌和均匀性与击实次数，避免人为误差。

试验过程中的注意事项

试验前查设备：确保加载速度50mm/min、水槽温度准确、击实功达标；保温时间足够（45分钟），避免温度不足导致稳定度偏高；操作快速：从水槽取出1分钟内完成安装加载，避免温度下降；试验后清设备：及时清理残留混合料，工具擦拭干净存放，延长设备寿命。