磨耗層底部離析問題的原因分析與解決方法

藍(lán)亞明

1 磨耗層底部離析孔洞引起壓實(shí)度不足的問題

國道主干線廣州繞城公路九江—小塘段采用的是 AC13A普通瀝青磨耗層，根據(jù)規(guī)范要求壓實(shí)度必須達(dá)到實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度的97%，最大理論密度的 92%，招標(biāo)文件更是要求壓實(shí)度必須達(dá)到實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度的 98%。初期施工的磨耗層壓實(shí)度檢測的部分結(jié)果如表 1所示，以試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度為標(biāo)準(zhǔn)密度，按規(guī)范的要求合格率只有 70%，而按招標(biāo)文件合格率為零，以最大理論密度為標(biāo)準(zhǔn)密度合格率也只有 60%，這個問題引起質(zhì)量部門的高度重視。

表1 初期施工的普通瀝青磨耗層壓實(shí)度檢測的部分?jǐn)?shù)據(jù)

通過了解，舊規(guī)范普通瀝青磨耗層的壓實(shí)度要求是馬歇爾密度的 95%，2005年 1月 1日實(shí)施的新規(guī)范 JTG F40-2004對壓實(shí)度提高要求之后一直存在上述問題，以往項目也采取過一些措施，但都未能徹底解決。通過取芯發(fā)現(xiàn)，在磨耗層的底部有大顆粒骨料集中，填充細(xì)集料極少，孔洞比較多。對芯樣從底部往上約 10mm處橫向切開，可見底部孔洞只是在一定范圍之間的，在大約最大粒徑骨料高度以上，骨料分布還是較均勻，基本上沒有孔洞。據(jù)了解，以往項目中采用改性瀝青的磨耗層沒有這種明顯的底部離析孔洞，而且壓實(shí)度能夠滿足新規(guī)范的要求。

2 磨耗層底部離析孔洞的原因分析

為了消除磨耗底部離析孔洞，質(zhì)量部門也采取了各種措施，包括調(diào)整配合比以更適合攤鋪和壓實(shí)、調(diào)低攤鋪機(jī)螺旋、調(diào)整壓實(shí)方法和增加壓實(shí)遍數(shù)等，都沒有達(dá)到效果。攤鋪機(jī)前擋板加裝橡膠擋板后，離析情況有所改善，但壓實(shí)度仍然不能滿足要求(見圖 1)。對比有無橡膠擋板的攤鋪過程，無橡膠擋板的一邊明顯可見粗骨料向前翻滾提前散布在攤鋪的前進(jìn)方向。攤鋪機(jī)前擋板原設(shè)計離地面約 180mm，攤鋪時混合料向前滑落，由于普通瀝青混合料的粘結(jié)性較差，粗骨料容易向前翻滾，最后提前鋪在底部，造成豎向離析。在前擋板上加裝橡膠擋板后，這種向前翻滾的豎向離析有所改善，但仍然存在底部離析孔洞造成壓實(shí)度還達(dá)不到新規(guī)范要求，這說明混合料在料槽中輸送過程中已經(jīng)有粗骨料離析集中在前擋板一邊，并最終被提前鋪在磨耗層的底部。通過對下面層攤鋪的觀察，混合料在料槽中輸送過程中粗骨料向前擋板離析的現(xiàn)象更為明顯，說明由于普通瀝青混合料的粘結(jié)性較差，粗骨料在料槽中的輸送過程中向前擋板離析的現(xiàn)象確實(shí)存在。

通過上述分析可見，造成磨耗層底部離析孔洞的原因有兩個:

1)前擋板下端與地面之間約 180mm高差，由于混合料向前滑落粗骨料翻滾離析造成底部離析孔洞;

2)混合料在料槽的輸送過程中，粗骨料向前擋板離析并且沿前擋板下落提前攤鋪在底部造成底部離析孔洞。

3 磨耗層底部離析孔洞的解決方法

通過上述原因分析，要解決這種豎向離析造成底部離析孔洞的問題，除了要防止混合料在前擋板下端向前滑落粗骨料翻滾造成的離析，還必須使混合料在料槽中的輸送過程中離析在前擋板一邊的粗骨料再次摻入到混合料中，而不至于在前擋板處提前下落到攤鋪層的底部。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，將攤鋪機(jī)前擋板改裝(如圖 2所示)，攤鋪機(jī)的螺旋中心離地面高度為 360mm，前擋板下端離地面高度為 180mm，在前擋板下端加裝一塊 5mm厚的鋼板伸入料槽 70mm，同時在前擋板下端加裝一塊橡膠擋板。這種結(jié)構(gòu)攤鋪時從接近螺旋中心高處到前擋板下端形成三角形的積料，前擋板處離析的粗骨料下落時被阻擋后經(jīng)過螺旋攪拌再次摻入混合料中;另外，前擋板下端加裝的橡膠擋板阻擋了混合料向前滑落，阻止了粗骨料的向前翻滾離析。另外，在攤鋪時還發(fā)現(xiàn)，由于兩邊外側(cè)缺少前擋板也會造成磨耗層豎向離析形成底部離析孔洞，兩邊外側(cè)的前擋板不能缺少，為了方便人工取料，外側(cè)前擋板可以比中間稍低，但不宜低于螺旋中心高度，而且下端按上述方法改裝。

4 磨耗層底部離析孔洞解決的效果

通過上述方法對攤鋪機(jī)前擋板進(jìn)行改裝后，有效地解決了磨耗層底部離析孔洞的問題，磨耗層底部粗細(xì)顆粒分布比較均勻，基本上沒有離析孔洞。改裝后施工的壓實(shí)度檢測部分?jǐn)?shù)據(jù)如表 2所示，按新規(guī)范要求實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度的97%來算合格率為100%;按招標(biāo)文件要求實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度的 98%來算合格率為 80%;按最大理論密度的 92%來算合格率為100%。說明磨耗層底部離析孔洞消除后，壓實(shí)度的問題也得到根本解決。

表2 攤鋪機(jī)改裝后的普通瀝青磨耗層壓實(shí)度檢測的部分?jǐn)?shù)據(jù)

5 結(jié)語

為解決普通瀝青磨耗層壓實(shí)度不足的問題，經(jīng)過調(diào)整配合比、增加壓實(shí)遍數(shù)等措施均失敗的情況下，通過調(diào)查了解確定了底部離析孔洞是造成壓實(shí)度不足的根本原因，并通過深入分析查出了普通瀝青磨耗層底部離析孔洞的形成原因，最終找到了有效的解決方法。這一過程可以為解決施工過程中實(shí)際問題作有益的參考。同時，我們在對攤鋪機(jī)改裝前后的施工對比中還發(fā)現(xiàn)，普通瀝青中下面同樣存在上述的底部離析孔洞問題，只不過中下層面層厚度比磨耗層大，底部離析孔洞對壓實(shí)度影響沒有磨耗層那么敏感，而且上述方法也可以有效改善普通瀝青中下面層的豎向離析。

[1] 李枝春.淺談提高瀝青混凝土路面強(qiáng)度和平整度的要點(diǎn)[J].山西建筑，2010，36(4):281-282.