瀝青混合料防離析技術(shù)研究

王光勇，孫岳，王同福，李通

（1.山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250000；2.山東高速基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

瀝青路面因其施工便捷、平整度高、使用壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于我國(guó)各等級(jí)道路建設(shè)中。近年來(lái)，隨著私家車保有量的迅速增加、交通量的急劇增大以及重載、超載車輛的影響，瀝青路面早期病害頻發(fā)[1]。有研究表明，瀝青路面出現(xiàn)的早期病害除了與交通荷載有關(guān)之外，與施工過程中瀝青混合料的離析也有著較大的相關(guān)性，離析極有可能直接或者間接導(dǎo)致瀝青路面早期病害的發(fā)生[2-3]。

離析的產(chǎn)生原因眾多，技術(shù)人員針對(duì)離析的原因、防治措施做了大量的研究，發(fā)現(xiàn)配合比中粗集料越多的瀝青混合料離析現(xiàn)象越嚴(yán)重[4]。針對(duì)施工過程中出現(xiàn)的離析現(xiàn)象，提出控制、減少離析的有效措施，可極大地延緩瀝青路面早期病害發(fā)生的時(shí)間，對(duì)于減少養(yǎng)護(hù)資金的投入和保證道路在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)具備良好的路用性能有著重要的作用[5]。

1 瀝青混合料離析類型

結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)調(diào)研，總結(jié)出瀝青混合料在施工過程中產(chǎn)生的離析主要類型如下。

（1）攤鋪機(jī)后帶狀離析

帶狀離析在攤鋪過程中十分明顯，一般分為兩種情況：一種是細(xì)集料分布密集形成的，呈帶狀（縱向離析帶如圖1所示），多位于攤鋪機(jī)刮料板下方；另一種是粗集料堆積形成的，一般出現(xiàn)在吊臂后外側(cè)。

圖1 縱向離析帶

（2）有規(guī)則的全斷面或半幅離析

攤鋪過程中還有一種較為常見的離析類型，如圖2所示，沿?cái)備仚C(jī)走向大約30m處有一條明顯的離析帶，粗集料相互嵌擠、均勻分布，但細(xì)集料較少甚至沒有，肉眼可見混合料內(nèi)部存在大量空隙，這也導(dǎo)致混合料的膠結(jié)力不足，對(duì)混合料強(qiáng)度的形成和路用性能不利。

圖2 半幅離析

（3）接縫離析

接縫離析分為縱向和橫向兩種，均由攤鋪機(jī)交替作業(yè)導(dǎo)致?？v向接縫離析如圖3所示。

圖3 縱向接縫離析

（4）無(wú)規(guī)則的集料聚集

上述幾種離析是在正常施工程序下產(chǎn)生的，還有一些離析則是由于施工過程中操作不當(dāng)導(dǎo)致的，如卸料、人工局部修整、運(yùn)輸?shù)入A段不按照規(guī)范施工。瀝青混合料到場(chǎng)后沒有及時(shí)攤鋪，導(dǎo)致混合料溫度下降引起的片狀離析如圖4所示。

圖4 片狀離析

2 瀝青混合料離析成因

2.1 攤鋪機(jī)螺旋布料器充盈率過低

瀝青攤鋪機(jī)的外觀樣式較多，但工作原理基本一致。刮料板上料、布料器送料和出料過程是攤鋪機(jī)的必備程序，帶狀離析就發(fā)生在這一程序中。刮料板上料速度較快，上料率大于送料率，使得攤鋪過程中布料器內(nèi)混合料始終處于較高位置，一般在螺旋布料器中軸高度的一半以上，此時(shí)攤鋪機(jī)螺旋布料器的充盈率較高，如圖5所示。如此攤鋪的瀝青路面一般比較均勻，基本不會(huì)出現(xiàn)離析。

圖5 攤鋪機(jī)螺旋布料器充盈示意圖

當(dāng)上料率較低時(shí)，布料器中混合料位于中軸以下，即布料器充盈率較低，在混合料通過螺旋布料器從中間向兩側(cè)送料的過程中，布料器中間位置混合料高度降低較多，此時(shí)細(xì)集料黏附在粗集料上向兩側(cè)送出，一般會(huì)剩余較多粗集料在布料器中間位置，而細(xì)集料較少，因此形成一條帶狀的離析帶。

2.2 集料級(jí)配原因

瀝青混合料的級(jí)配與離析現(xiàn)象也存在較大關(guān)系。瀝青混合料中，粗集料表面包裹著一層瀝青和細(xì)集料形成的瀝青膠漿，黏附性較強(qiáng)，粗骨料較為集中的地方瀝青路面的空隙率較大、瀝青含量低，導(dǎo)致瀝青路面容易發(fā)生水損害并且耐久性降低，從而產(chǎn)生疲勞裂縫、坑洞以及剝落等其他病害；細(xì)集料較為集中的區(qū)域?yàn)r青路面的空隙率小、瀝青含量大，容易產(chǎn)生車轍、泛油等病害。在熱拌瀝青混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪過程中的不當(dāng)操作造成混合料粗細(xì)集料分布不均，產(chǎn)生離析，導(dǎo)致車轍、松散、剝落、裂縫等早期病害。

2.3 卸料車交替作業(yè)不當(dāng)

橫向裂縫離析與不規(guī)則斷面離析的特點(diǎn)和成因相似，均是發(fā)生在兩輛卸料車交替工作的時(shí)候[5]。當(dāng)前一輛卸料車即將卸料完成時(shí)，車斗內(nèi)剩余的大部分都是粗集料。此時(shí)，攤鋪機(jī)還在前進(jìn)作業(yè)，卸料車卸出的粗集料攤鋪形成交替工作界面，該界面粗集料過多而細(xì)集料很少，于是產(chǎn)生骨架式離析。

2.4 攤鋪機(jī)并行攤鋪方式有誤

縱向裂縫離析是在兩臺(tái)攤鋪機(jī)并行向前作業(yè)時(shí)產(chǎn)生，螺旋布料器向兩側(cè)送料時(shí)，粗集料運(yùn)行速度快于細(xì)集料，導(dǎo)致螺旋攤鋪機(jī)兩側(cè)粗集料較多，在兩臺(tái)攤鋪機(jī)的交界面上，粗集料匯聚成一條縱向的離析帶。

3 瀝青混合料離析的防治措施

3.1 保證布料器混合料充盈率

通過上述分析可知，上料率與送料率之間的關(guān)系對(duì)于瀝青混合料的離析有較大的影響。因此，應(yīng)解決刮料板上料速率和布料器送料高度的問題，保證混合料位于攤鋪機(jī)布料器中軸高度以上。首先，混合料位于螺旋送料器高度的3/4處為宜，可通過在刮料板上設(shè)置靈敏的高度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其次，攤鋪機(jī)螺旋葉片的大小一般可調(diào)整，應(yīng)選擇直徑大于40cm的螺旋葉片，并設(shè)置直徑較小的反向葉片，以保證在送料過程中混合料被充分?jǐn)嚢璨M足送料速率要求，由此可大大減少帶狀離析。正確的攤鋪機(jī)布料方式如圖6所示。

圖6 攤鋪機(jī)布料現(xiàn)場(chǎng)

3.2 優(yōu)化混合料級(jí)配及拌和質(zhì)量

瀝青混合料的拌和質(zhì)量與瀝青拌和站的工作表現(xiàn)有很大關(guān)系，可以通過監(jiān)督瀝青拌和站的工作情況來(lái)保證瀝青混合料的拌和質(zhì)量[6]：（1）確保拌和站內(nèi)各檔集料有序存放，粗、中、細(xì)集料分開存放，且存放方式符合規(guī)范要求，不出現(xiàn)串料、亂堆亂放、廢棄料亂用等現(xiàn)象；（2）拌和溫度以及拌和過程中的加熱速率也對(duì)拌和效果有較大影響，集料拌和前的加熱溫度和拌和溫度應(yīng)符合規(guī)范要求；（3）應(yīng)及時(shí)檢查上料振動(dòng)篩的尺寸，不能出現(xiàn)堵塞、上料不均等情況；（4）保證混合料上料過程中稱量準(zhǔn)確，在規(guī)范規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，保證每種集料的質(zhì)量滿足生產(chǎn)配合比要求且誤差不得大于0.3%；（5）由于瀝青混合料有較強(qiáng)的黏附性，瀝青和瀝青膠漿極易黏附在拌和筒的內(nèi)壁，從而影響拌和質(zhì)量，因此應(yīng)及時(shí)、定期清理拌和筒。

3.3 調(diào)整作業(yè)斷面施工方式

兩臺(tái)卸料車交替作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的不規(guī)則斷面離析和橫向裂縫離析，均可以通過調(diào)整卸料方式予以解決[7]。當(dāng)卸料至一半以上時(shí)，應(yīng)調(diào)整卸料車并收斗，將剩余料拌和均勻后重新卸料。如已產(chǎn)生橫向離析，應(yīng)將該離析段全部鏟除。解決縱向裂縫的方法是調(diào)整兩臺(tái)攤鋪機(jī)的搭接寬度。一般搭接寬度在15cm以上，但是也不能過長(zhǎng)，否則會(huì)出現(xiàn)集料富余的情況，從而導(dǎo)致表面粗集料過多。正確的攤鋪機(jī)施工方式如圖7所示。

3.4 施工過程中的防離析措施

瀝青混合料的攤鋪和碾壓需要在很短的時(shí)間內(nèi)完成，攤鋪和壓實(shí)效果決定成型路面的質(zhì)量。綜合考慮攤鋪、碾壓情況，對(duì)防止離析大有裨益[8-10]。具體的防離析措施如下：

（1）瀝青混合料攤鋪時(shí)，首選帶大直徑、低轉(zhuǎn)速螺旋布料器的攤鋪機(jī)；攤鋪過程中要綜合考慮拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓機(jī)械的工作能力及運(yùn)行速度，保證連續(xù)攤鋪和碾壓；攤鋪過程中一旦出現(xiàn)離析現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)查找原因，快速換料或鏟除離析部分后再進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。

（2）應(yīng)盡可能在高溫條件下進(jìn)行碾壓，并且緊跟在攤鋪之后進(jìn)行。壓實(shí)過程中要注意壓實(shí)度和平整度，這就要求在混合料不出現(xiàn)推移、開裂等情況下進(jìn)行初壓，而且盡可能保證壓實(shí)溫度。壓實(shí)溫度一定程度上決定了路面碾壓效果，對(duì)防止離析至關(guān)重要。

（3）碾壓作業(yè)應(yīng)緩慢、勻速。不同壓路機(jī)在不同壓實(shí)階段的速度要求如表1所示。

表1 壓路機(jī)碾壓速度 單位：km/h

（4）為便于操作，需要對(duì)初壓、復(fù)壓、終壓作明顯的標(biāo)記。壓實(shí)過程中檢查松鋪厚度、碾壓方案和碾壓溫度，確保不出現(xiàn)漏壓或超壓。

4 結(jié)語(yǔ)

本文分析了瀝青混合料離析的類型，并基于離析成因，對(duì)防止離析的施工控制技術(shù)進(jìn)行了探討，提出了提高攤鋪時(shí)布料機(jī)的充盈率、改善拌和效果、調(diào)整卸料方式和攤鋪寬度、合理選擇壓路機(jī)組合、碾壓步驟和碾壓遍數(shù)等防離析的控制手段，有助于提升瀝青混合料路面的施工質(zhì)量，延長(zhǎng)路面的使用壽命。