1、沥青混合料离析成因及评价方法探讨摘要： 在沥青路面的施工过程中经常会出现离析现象,影响路面质量。根据在路面施工中的拌合、运输、摊铺和碾压，分析了路面离析的产生原因,提供了预防措施及评价方法,供同行参考。 关键词：沥青混合料；离析；级配Research on the Causes and Evaluation of the Segregation in Asphalt MixtureWu MingAbstract: Segregation phenomenon usually occurs during the construction of asphalt pavement, which wi
2、ll affect the quality of pavement. Based on the mixing, transferring, spreading and rolling in pavement construction, this paper Analyzes the causes and recommends the prevention and evaluation of the segregation in asphalt mixture for reference. Keywords: asphalt mixture; segregation; gradation1 引言
3、近年来，沥青混凝土路面结构被广泛的应用到高等级公路的建设中，其行车舒适性及维修方便性较水泥混凝土路面有较大的优势。但其早期破坏在很大程度上影响了其综合使用性能，沥青混合料离析是造成沥青路面早期破坏的原因之一。沥青混凝土路面离析是路面某一区域内沥青混合料主要性质的不均匀，比如沥青含量、集料组成、添加剂含量以及路面的空隙率等。沥青混合料离析可大致分为两种类型：级配离析和温度离析。级配离析出现时，沥青路面上一些区域粗料集中，另一些区域细料集中，使得混合料变得不均匀，级配及沥青用量与设计不一致，导致路面呈现出较差的结构和纹理特性。一些区域细料集中、孔隙率小，可能会出现泛油、车辙；另一些区域粗料集中、孔
4、隙率太大，可能会导致路面水损坏。温度离析是指沥青混合料在储存、运输及摊铺中受天气、施工机械影响，由于热量损失而出现温度差异的状况。混合料的温度离析会导致路面压实度不均匀，温度较低的区域路面的空隙率较大、纹理深度也较大，这些区域的路面易出现早期损坏。温度离析造成的后果与级配离析一样严重，都会导致沥青路面的早期损坏，大大缩短沥青路面的使用寿命。研究表明，严重离析的路面使用寿命可能会减少 50%以上。目前高速公路沥青路面的一些早期损坏，如松散、网裂、坑洞、局部严重辙槽、局部泛油、新铺沥青路面的构造深度不均等，都与沥青混合料的离析密切相关。2 离析的原因分析离析的产生是多个因素综合作用的结果。有不同规
5、格材料组成变异性大的原因，也有拌合、运输和摊铺的原因，它们同时导致级配离析和温度离析。在现在的公路路面材料中，路用不同规格的碎石都是从市场上采购，为保证原材料的供应，有多个中小碎石场同时供应，而各个碎石场由于没有统一的规范及统一的碎石和筛分机械设备，因此各个碎石场生产的同一规格的碎石，其实际尺寸也不一样，不同产地、不同规格的原材料颗粒组成不均匀性是产生离析的重要原因。同时产生离析现象的原因还有很多，沥青混合料中矿料粒径越大，越容易产生离析现象，一般离析分为条带状和片状离析。沥青混合料离析主要在拌和站卸料、运料车卸料、摊铺机料斗两侧及收斗等施工操作过程中发生。沥青混合料向自卸车厢内装料时，混合料
6、下落的高度越大，大碎石越容易流到料堆的四周下部，如混合料下落到车厢的固定位置，料堆越高，其四周的大碎石越多;摊铺机料斗两侧的离析尤为严重，几乎全部为粗集料，摊铺机操作手更习惯于每车料收斗一次，以免温度下降过大而影响压实，往往收斗时粗集料集中，级配变异很大，难以压实。这是产生片状离析的根源。条带状离析现象有时只有一条，有时可有二、三条以上，产生条带状离析现象的根源是摊铺机的螺旋分料器和熨平板安装位置不协调，结构参数调整不当(分料器高度和熨平板的拱度)，或与螺旋分料器的固定集料过多有关。3 减少离析的措施3.1 严格控制沥青混合料的矿料级配混合料在拌和生产中，应严格控制混合料的矿料级配，使其在规定
7、的级配范围内，并接近标准配合比。在级配曲线中影响铺面均匀性较大的是中部颗粒的数量，尤其是 4.75mm 和 2.36mm 的通过率，应接近设计值，过少将影响面层的均匀性，过多会影响面层的压实性。改变以前做一次生产配合比就不再改变的做法，而应每隔一段时间根据热料仓和控制室中筛分出的结果重新调整生产配合比 1，这样，可大大减少实际生产中的沥青混凝土的颗粒组成变异性和使用质量，避免减少实际路面上局部泛油，坑洞和推挤，辙槽等破坏现象的发生。3.2 沥青混合料必须拌合均匀沥青混合料达到均匀的两个基本要素是拌和温度和拌和时间，经试拌后，在生产过程中不应随意变动；同时还要随时观察拌锅内出的混合料的外观，均匀
8、一致，无花白料，粗细集料分布均匀，无粗细料分离现象。如有分离应及时调整拌和温度和适应延长拌和时间。拌和均匀性不好的沥青混合料，铺筑路面将出现块状离析。3.3 防止沥青混合料在运输中发生离析从拌锅内卸料装上运料车过程中，运料车应前后移动不少于 3 次，要分几次装混合料，避免一次装料，因为混合料在车箱内形成一个大锥体，会促使粗细料分离。这种离析的混合料，摊铺后面层将出现块状离析。运输时，不论气温高低均应用棉被覆盖，防止混合料表面温度降低，结壳，造成温度离析。3.4 优化摊铺工艺沥青混合料的摊铺过程是影响沥青路面质量的关键因素，因此，要严格控制摊铺工艺，避免离析现象的发生。主要有：1）避免运输车起斗
9、太快，保证连续均匀供沥青混合料；2）调节料位传感器，使螺旋输料器的转速尽可能均匀；3）正确操作受料斗翼板，严禁受料斗内固定积料过多和翻动过速。4）摊铺速度确定后，应尽可能保持稳定和连续；5）尽量采用多台摊铺机梯队作业的方式；6）摊铺机的前拱拱度应调节得比后拱略大为宜，人工接长调宽的熨平板，其熨平板的前后拱之差为 3-4mm，液压伸缩调宽的熨平板，差值以 2mm 为宜 2；7）合理地选择摊铺机振动系统的振动力和频率；8）摊铺机螺旋分料器的高度应根据摊铺层厚度的变化而变化；9）摊铺过程中，对表面产生的粗离析，应及时人工补适量的细料予以补救。综上所述，经过采取措施，沥青混合料的离析现象是能够大大减少
10、到最低程度的，从而提高路面的安全使用性，保障路面的使用寿命。4 离析的检测、评定方法4.1 视觉观察法视觉观察法即根据路面的表观状况和调查者的经验进行离析检测的方法。这是一种主观的判别方法，它没有明确的离析程度评定标准，所以有一定的局限性，只适用于大粒径及较粗的沥青混合料，对于小粒径和细级配的沥青混合料并不适用。4.2 铺砂法路面离析区域与非离析区域表面纹理深度会有明显的变化，可以通过铺砂法测路面构造深度，检测评定路面离析的程度。采用离析处路面的构造深度与非离析处路面构造深度的比值来评定离析的程度，即采用非离析处路面的构造深度 TD 作为参照物，与离析处的构造深度之比(TD 离析处/TD 非离
11、析处)作为评价指标。4.3 钻芯取样法通过钻芯取样，分析芯样的材料组成及芯样密度，以评定离析的程度。取芯法费时费力，同时上面层施工一般不允许过多取芯，所以仅在发现路面明显离析，才采用此法进行调查。由于路面离析处级配、沥青用量、芯样密度都可能发生变化，因此三指标均可作为离析的评定指标。4.4 核子密度仪法核子密度仪可以检测路面的密度，根据检测路段路面密度的变化范围，确定该路段离析程度的等级。核子密度仪是路面无损检测的重要手段，采用核子密度仪检测具有快速、简便，且对路面无损坏的优点。但由于路面离析处粗料集中的地方，级配偏粗、沥青用量也偏少，该点的密度值未必会小，因此核子密度测定仪有可能检测不出这种
12、离析。4.5 红外线摄像法红外摄像仪可绘制整个区域的热量分布图，并可以利用软件分析热量分布图，评价温度离析状况。红外摄像仪只能探测到表面及表层的温度分布情况，红外摄像仪对完工后路面的评价精确度不够高，不同红外摄像仪经过标定后测定结果才可用于分析比较。铺砂法、核子密度仪法可与视觉观察法相结合应用于路面离析的无破损检查与评定，当存在争议时可用取芯法做最终的判定。红外线摄像法在低气温施工时，可用于温度离析的检测，以督促施工单位改进设备与工艺。4.6 离析评价方法新发展对沥青混凝土路面离析的评价就是对其混合料中集料的分布状态的评价，包括集料的分布位置和分布数量。理论上，均匀的沥青混合料就是在沥青混合料
13、的任一截面上，任意关于截面中心对称的任意区域里各档集料的颗粒数目相等，位置关于截面中心对称。若沥青混合料是均匀的，则在该沥青混合料的任一截面上，各档集料重心(质心)都应与该截面几何中心重合，而且关于截面中心对称的任意区域里各档集料的颗粒数目相等，根据两点间距离公式，计算截面上各档集料与该截面几何中心的偏差，再根据标准差，计算截面上各档集料分布数目的状态参数。然后根据截面上集料的分布位置和分布数目，计算截面上集料的离析状态。为减少误差，可以做同一试件的一组平行截面，如平行的水平截面或竖直截面，取均值来代表整体情况。综合集料在水平和竖直方向上的分布状态，来研究集料在试件整体中的分布状态，评价离析状态 3。5 结语沥青混合料离析是影响路面质量的主要因素之一，但是只要找出沥青混合料产生离析的原因，采取相应的措施，就可有效地解决沥青混合料的离析现象，从而提高沥青混合料路面的质量。参考文献：1 公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000).2 公路沥青路面施工技术规范(JTJ F40-2004).3 付辛,彭勇.沥青混凝土路面离析评价方法新构想J. 公路.2005(8).
