沥青路面施工中沥青混合料离析及其控制

'　　沥青路面施工中沥青混合料离析及其控制【摘要】离析是影响沥青路面使用寿命的关键因素之一，本文通过泌桐高速公路下面层施工，对沥青路面离析产生的原因进行了探讨，并从沥青混合料的级配设计类型及原材料的管理、混合料的拌和、运输、摊铺和碾压分析了在沥青混合料生产过程中和施工过程中易产生的混合料离析现象，结合沥青路面的现场施工情况，总结了沥青混合料的生产、摊铺、运输和碾压等工艺上应采取的相应措施，有利于提高沥青路面的均匀性，减少沥青混合料的离析现象，提高沥青路面的施工质量。　　【关键词】沥青混合料；离析；措施　　沥青路面下面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水的性能。泌桐高速公路沥青路面采用10cm厚ATB-25沥青碎石下面层，其压实厚度与混合料最大公称粒径比为3.8，该结构层易于压实，但由于ATB-25沥青混合料级配比较粗，且沥青含量比较小（油石比约为3.4%），在摊铺过程中易出现比较严重的离析现象，致使下面层平整度下降、透水，从而影响整个沥青路面结构的路用性能和路面行驶舒适性。通过对原材料、配合比设计、前后台控制、摊铺和碾压工艺等方面分析研究并采取措施，有效控制了ATB-25沥青混合料下面层施工质量。　　1、沥青路面离析原因分析　　1.1末端离析 　　末端离析是现场最常见的离析，主要是由于摊铺机收斗引起的，在路面上形成规则的、间隔一致的翼状离析。离析处摊铺机中央区域细集料多，比较密实；摊铺机两侧粗集料集中，细集料、沥青含量少，空隙率较大、表面纹理较深。　　1.2接缝离析　　接缝离析在两台摊铺机梯形摊铺施工中较为常见。由于采用两台摊铺机施工，路线中央的纵向热接缝往往是最薄弱的环节。接缝处的混合料过多或过少，都会产生离析现象。　　1.3随机性离析　　因设备故障、摊铺机停机、拌和楼生产的混合料波动过大、碾压不及时等都可能造成随机性离析。　　1.4温度离析　　温度离析主要在供料卸完料、摊铺机收斗时出现，上一车的剩料与下一车表面的冷料混合在一起摊铺，由于冷料粘度大，聚集在摊铺机螺旋送料器中央，摊铺后便在摊铺机中央形成明显的温度离析带。　　温度离析的另一种形式为两台摊铺机衔接错开或碾压不及时，先摊铺的混合料没有及时碾压而在接缝两侧形成温度差异。　　2、控制沥青路面离析的预防和补救措施m、2.36mm和0.075mm的通过率做出了特别要求，即应接近级配范围的中值，而9.5mm以上筛孔的通过率偏细，接近规范级配的上限，整个级配曲线呈“S”型，将增强混合料的合易性，有助于下面层表面的均匀性。　　2.2集料的管理　　2.2.1 集料的生产集料生产过程的一个最基本的要求是集料产品特性的一致性。通过大量的比选，每个路面标段确定了唯一的料源，且破碎机的类型和破碎方式一致，以保证生产出的各个规格集料颗粒组成变异性不大，没有均匀的集料沥青混合料不可能均匀，铺筑出的沥青路面更不能均匀。　　2.2.2集料的堆放　　（1）集料堆放在坚硬、清洁的场地，避免雨天场地泥泞，将泥土带入集料中。（2）控制碎石含水量，特别是防止细集料遭雨淋和变潮湿，对细集料进行搭棚处理，控制其含水量在4%以内，这即可以减少烘干及拌和时间来消除内部含水量，增加碎石的沥青裹覆程度，又可以保证沥青混合料的颗粒组成符合生产配合比确定的级配曲线，防止产生离析的混合料。（3）不同规格的集料用隔墙或料槽分隔开。（4）为保证集料均匀，采用分层堆料技术。尽量减少大颗粒滚到料堆外侧，集料产生离析。（5）防止矿粉在贮存中受潮和结块，矿粉受潮后将难于流动，影响正常供料。　　2.3沥青混合料的拌和　　沥青混合料的拌和温度和拌和时间是混合料达到均匀的两个基本要素。根据ATB-25沥青混合料碎石含量大、油石比小，难以拌合的特点，要求施工单位根据搅拌设备的设计参数合理地设定搅拌设备的生产能力，适当延长拌和时间，使得拌出的混合料外观颜色均匀一致、无花白颗粒，粗细颗粒的分布均匀，无粗细料分离现象。　　2.4沥青混合料的运输　　2.4.1装料时拌和楼的卸料高度是造成沥青混合料离析的原因之一。卸料高度越高则【摘 要】离析是影响沥青路面使用寿命的关键因素之一，本文通过泌桐高速公路下面层施工，对沥青路面离析产生的原因进行了探讨，并从沥青混合料的级配设计类型及原材料的管理、混合料的拌和、运输、摊铺和碾压分析了在沥青混合料生产过程中和施工过程中易产生的混合料离析现象，结合沥青路面的现场施工情况，总结了沥青混合料的生产、摊铺、运输和碾压等工艺上应采取的相应措施，有利于提高沥青路面的均匀性，减少沥青混合料的离析现象，提高沥青路面的施工质量。　　【关键词】沥青混合料；离析；措施　　沥青路面下面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水的性能。泌桐高速公路沥青路面采用10cm厚ATB-25沥青碎石下面层，其压实厚度与混合料最大公称粒径比为3.8，该结构层易于压实，但由于ATB-25沥青混合料级配比较粗，且沥青含量比较小（油石比约为3.4%），在摊铺过程中易出现比较严重的离析现象，致使下面层平整度下降、透水，从而影响整个沥青路面结构的路用性能和路面行驶舒适性。通过对原材料、配合比设计、前后台控制、摊铺和碾压工艺等方面分析研究并采取措施，有效控制了ATB-25沥青混合料下面层施工质量。　　1、沥青路面离析原因分析　　1.1末端离析　　末端离析是现场最常见的离析，主要是由于摊铺机收斗引起的，在路面上形成规则的、间隔一致的翼状离析。离析处摊铺机中央区域细集料多，比较密实；摊铺机两侧粗集料集中，细集料、沥青含量少，空隙率较大、表面纹理较深。　　1.2接缝离析　　接缝离析在两台摊铺机梯形摊铺施工中较为常见。由于采用两台摊铺机施工，路线中央的纵向热接缝往往是最薄弱的环节。接缝处的混合料过多或过少，都会产生离析现象。 　　1.3随机性离析　　因设备故障、摊铺机停机、拌和楼生产的混合料波动过大、碾压不及时等都可能造成随机性离析。　　1.4温度离析　　温度离析主要在供料卸完料、摊铺机收斗时出现，上一车的剩料与下一车表面的冷料混合在一起摊铺，由于冷料粘度大，聚集在摊铺机螺旋送料器中央，摊铺后便在摊铺机中央形成明显的温度离析带。　　温度离析的另一种形式为两台摊铺机衔接错开或碾压不及时，先摊铺的混合料没有及时碾压而在接缝两侧形成温度差异。　　2、控制沥青路面离析的预防和补救措施m、2.36mm和0.075mm的通过率做出了特别要求，即应接近级配范围的中值，而9.5mm以上筛孔的通过率偏细，接近规范级配的上限，整个级配曲线呈“S”型，将增强混合料的合易性，有助于下面层表面的均匀性。　　2.2集料的管理　　2.2.1集料的生产集料生产过程的一个最基本的要求是集料产品特性的一致性。通过大量的比选，每个路面标段确定了唯一的料源，且破碎机的类型和破碎方式一致，以保证生产出的各个规格集料颗粒组成变异性不大，没有均匀的集料沥青混合料不可能均匀，铺筑出的沥青路面更不能均匀。　　2.2.2集料的堆放 　　（1）集料堆放在坚硬、清洁的场地，避免雨天场地泥泞，将泥土带入集料中。（2）控制碎石含水量，特别是防止细集料遭雨淋和变潮湿，对细集料进行搭棚处理，控制其含水量在4%以内，这即可以减少烘干及拌和时间来消除内部含水量，增加碎石的沥青裹覆程度，又可以保证沥青混合料的颗粒组成符合生产配合比确定的级配曲线，防止产生离析的混合料。（3）不同规格的集料用隔墙或料槽分隔开。（4）为保证集料均匀，采用分层堆料技术。尽量减少大颗粒滚到料堆外侧，集料产生离析。（5）防止矿粉在贮存中受潮和结块，矿粉受潮后将难于流动，影响正常供料。　　2.3沥青混合料的拌和　　沥青混合料的拌和温度和拌和时间是混合料达到均匀的两个基本要素。根据ATB-25沥青混合料碎石含量大、油石比小，难以拌合的特点，要求施工单位根据搅拌设备的设计参数合理地设定搅拌设备的生产能力，适当延长拌和时间，使得拌出的混合料外观颜色均匀一致、无花白颗粒，粗细颗粒的分布均匀，无粗细料分离现象。　　2.4沥青混合料的运输　　2.4.1装料时拌和楼的卸料高度是造成沥青混合料离析的原因之一。卸料高度越高则度越快，混合料流入运料卡车厢时其滚动作用就越大，离析程度就越严重。因此，要求卸料口到卸料车厢侧板最高点距离不超过0.5m，且越低越好；并且要求运料车应在不同位置受料，如一次装完，易使较大的碎石滚到车辆前部、后部和两侧，其结果是卡车卸料时开始卸下的料和最后卸下的料都是粗粒料，然后两侧的粗粒料被卸人摊铺机受料斗的两块侧板上，这种加料结果使每车料铺的面积中都有一片粗料。正确的装料方法为：分3个不同的位置往卡车中装料，第1次装料靠近车厢的前部，第2次装料靠近后部车厢门，第3次装料在中间，这样可以减轻卡车中混合料的离析现象。 　　热拌沥青混合料宜采用较大吨位的运料车运输，运料车每次使用之前必须清扫干净，在车厢板上涂一薄层防止沥青粘结的润滑剂，但不得有余液积聚在车厢底部，这有利于当卡车将料卸入摊铺机受料斗时，使全部混合料同时向后滑，尽力使混合料整体卸落，而不是逐渐将混合料卸入受料斗，可预防粗料集中在摊铺机受料斗两侧的外边部。　　由于施工坡道和料车内混合料的锥坡以及运输车急剧起步和刹车致使运料车内的大集料向四周散落较严重，造成集料离析。要求驾驶员在运输过程中保持运料车正常行驶。　　2.5混合料一装入运料车，沿运料车周边立即产生热量损失。由于沥青和集料的导热系数较小，热量从混合料中心部分向边部缓慢传导，在运料车周边的混合料与中心的混合料之间产生温度差别。混合料经摊铺机摊铺后，形成温度不均匀的摊铺面。摊铺面温度较低的混合料处经碾压后可能达不到要求的压实度，出现局部路面的空隙率大。空隙率愈大，其透水性就愈大，其疲劳寿命就愈短，其抗车辙能力也就愈差。为此要求适当提高ATB-25沥青混合料的拌和出场温度，要求在155℃～165℃，并对运料车采用帆布严密覆盖措施，提高车厢隔温性能。　　2.6摊铺机的工作速度一旦发生任何变化，必将导致输、分料系统的供料紊乱和料槽内混合料料位高度的变化，并引发熨平板工作特性的变化，最后引起熨平板离地高度 （仰角）的变化，也就是摊铺路面厚度的变化，使所铺路面在纵向出现波浪起伏、凹凸不平，车辆行驶在这样的路段时会出现颠簸，甚至引发安全事故。另外，摊铺机工作速度的变化必将导致混合料流动速度的变化，使混合料在流动中产生不规则的加速度，加速骨料离析和温度离析，摊铺机工作速度变化的最终结果是路面使用寿命的参差不齐。可见，保持摊铺机工作的恒速性非常重要。综合考虑拌和楼生产能力（240t/h）、路面宽度（11.25m）、下面层厚度（10cm）等各因素，在现场摊铺过程中，限定摊铺速度为0.8～1.0m/min，且要求不能忽快忽慢。　　2.7摊铺机的工作状态　　2.7.1合理增大螺旋布料器与熨平板前缘的距离，因为距离过小，会造成供料不足，大粒径骨料不易进入熨平板下，即使进入也造成大集料之间没有小集料及细料填充。　　2.7.2选用大直径、低转速螺旋布料器（低转速、大扭矩）的摊铺机，因为下面层厚度大，为10cm，在其摊铺机在设计过程中，由于输料量加大，而只有位于物料内部的螺旋才有输料能力，因此若采用的螺旋布料器直径小，为满足作业要求，只能将转速提高。这样，高速旋转且暴露在空气中的螺旋布料器就会向物料层上部的空间抛送物料，形成分料过程中的离析。另外，降低螺旋布料器的高度，使混合料满埋于螺旋布料器中，提高螺旋布料器的输送率，减少不同物料之间的惯性差异，降低混合料的前期离析程度。　　2.7.3摊铺机熨平板的振幅、振频影响到铺面初始压实和铺层的粗、细料分布。在摊铺过程中，适当调整摊铺机熨平板的激振强度，且各块熨平板的激振力相一致。若熨平板激振强度大，会把较多的细料振到铺层的下部，表面呈现较多的粗料；而若熨平板激振强度较弱，细料振到铺层下部较少，因而铺层表面细料较多，整个铺面容易呈现出条带状离析。　　2.7.4 沥青路面摊铺施工中沥青混合料由螺旋分料系统向摊铺机两端输送时，有几个部位的混合料无法搅拌（主要是螺旋变速箱和螺旋轴吊座下部），因此该处的大颗粒混合料跟随混合料流走，剩下的多是细集料。但两端部位不仅混合料的颗粒大而且结构疏松、空隙率大。为了消除其所带来的质量隐患，摊铺施工中除采用人工补洒少量沥青混合料的方法来弥补外，而且要求在螺旋叶片的开始处加装鹰形叶片对消除细料带具有显著作用如图2所示。　　2.7.5摊铺过程中摊铺机可不必收料斗，即在每辆车卸料之间，不要完全用完受料斗中的混合料，留少部分混合料在受料斗内。一般卡车车厢两侧粗集料多，卸入摊铺机料斗后，粗集料位于料斗两侧，这部分料留在最后摊铺。此时如果收料斗，那么将全是粗集料，摊铺后将会是离析料。每车料卸完后，接着卸下一车料，与受料斗中剩余的粗料多的混合料一起输送到分料室，螺旋分料器布料过程中可使新旧混合料较好拌和。　　2.8一般当熨平板的长度在6m以下时，其刚性很好；在6～8m时，其刚性稍差；而当熨平板加长到9m甚至12m 以上时，它的刚性会很差，这时两端的摊铺材料对熨平板形成一个向上的托力将熨平板的两端向上托，也就是说熨平板两端向下压实摊铺材料的力要小于熨平板中间部分，使摊铺后的路面形成了一个中间低两端高的弯月形。同时摊铺宽度大，螺旋布料器运送混合料距离过长，将不可避免地会造成粗细集料的离析。沥青混合料在螺旋布料器运送过程中，在空中反复转动，温度下降严重，边上与中间的温度是不一样的，温度不均是导致路面压实度不同的原因。根据路面单向双车道宽度（11.25m），采用2台摊铺机前后错开呈梯队方式同步摊铺，即前面1台摊铺机先完成一半路幅的摊铺，在相距一定距离（如10～20m）处，用另1台摊铺机完成另一半路幅的摊铺作业，由于纵向接缝正好在路幅中央，故不会影响路面的摊铺质量，而且可以有效地控制沥青混合料在摊铺过程中的施工离析，提高路面的使用性能。　　2.9碾压工艺和工序碾压温度的控制是沥青面层各项技术指标符合配合比设计要求的关键。针对不同的温度，采用不同压实机具，即初压采用11～13t双钢轮压路机紧跟摊铺机碾压，复压采用26～31t胶轮压路机紧跟11～13t双钢轮压路机“捆绑式”碾压，保证在高温下完成复压，终压采用双钢轮压路机，这将有助于提高沥青面层的压实度和减少表面离析现象。为防止表面温度失温过快和保证混合料温度的均匀性，胶轮压路机要求用拖把擦轮。　　3、结束语　　沥青混合料的级配离析和温度离析由多种因素造成，从混合料类型选择、混合料配合比设计、原材料质量控制、拌和、运输、摊铺等方面采取有效措施，才能有效地减少离析现象的发生，保证沥青路面修筑质量，提高路面使用寿命。'