瀝青混合料離析機理分析及解決措施

鄭 煜

瀝青路面早期損壞的一個重要原因是路面的不均勻性，而瀝青混合料的離析是造成路面不均勻性的主要原因，是降低路面使用性能的頑癥。

所謂離析是瀝青混合料粗細集料和瀝青含量，在特定區(qū)域內(nèi)排列和分布的不均勻性。發(fā)生離析路面的混合料級配在一定區(qū)域內(nèi)的級配波動較大，粗細集料分布不均，引起區(qū)域內(nèi)集料比表面積差異較大，也導致瀝青含量的分布不均勻。粗集料集中地方，瀝青偏少，局部壓實度較差，空隙率較高，造成混合料碾壓成型后松散，路面離析帶容易積水;相反細集料集中的部位則往往瀝青含量偏多，空隙率過小，出現(xiàn)泛油，影響路面高溫穩(wěn)定性，將導致路面的車轍、推擁、鼓包等永久變形?？傊?，離析現(xiàn)象嚴重影響了路面強度、耐久性、平整度及表面質(zhì)量，縮短了道路使用壽命，造成了巨大的經(jīng)濟損失。

1 工程概況

國道205深圳段SMA瀝青路面改建工程(K1+370～K37+351)線路起點位于深圳市布吉檢查站中心，終點位于國道205深圳與惠州交界處，線路總長35.981 km，本項目是國家主干線公路G205(山海關(guān)—深圳)的重要組成部分，也是深圳市東部經(jīng)濟發(fā)展軸的一條主骨架公路。國道205深圳段SMA瀝青路面改建工程面層SMA-13，AC-20，AC-25瀝青混凝土配合比設(shè)計是根據(jù)JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范進行設(shè)計。

2 瀝青混合料離析類型

根據(jù)瀝青混合料離析的產(chǎn)生機理和表現(xiàn)形式，離析可分為3種類型:材料離析、溫度離析和碾壓離析。

2.1 原材料質(zhì)量波動造成的離析

表征瀝青混合料組成質(zhì)量的主要指標為集料的級配質(zhì)量和精確的油石比，亦即所生產(chǎn)的混合料中各種粒徑的礦料應保持規(guī)定的比例關(guān)系。保持集料規(guī)格、特性的一致性是集料質(zhì)量管理最主要的目標，集料規(guī)格不一致會影響混合料級配的波動，導致瀝青含量的波動和偏離其最佳值，造成瀝青攪拌設(shè)備生產(chǎn)的不穩(wěn)定(溢料和待料)，從而嚴重影響成品料的生產(chǎn)質(zhì)量。

2.2 瀝青混合料裝卸、運輸過程造成的離析

1)瀝青混合料從貯料罐向運輸車里卸料時，由于高度落差，大骨料滾落在車廂附近，形成粗細集料第一次離析。2)在運輸過程中，如果遇到車輛顛簸、急剎車等情況，會造成混合料粗骨料滾向車廂兩側(cè)，形成粗細集料第二次離析。3)運輸車里的混合料卸向攤鋪機時，大骨料滾落在攤鋪機料斗1/2附近，形成粗細集料的第三次離析。

2.3 攤鋪過程中造成的離析及防治措施

2.3.1 攤鋪過程造成的豎向離析

豎向離析采用鉆芯法取樣試驗進行檢測，芯樣最下部存在一層較多大顆粒集料集中現(xiàn)象(如圖1所示)。豎向離析的產(chǎn)生一般是由于攤鋪機導料板下沿有一個較大的離地間隙，而形成較大落差的料位，從而導致大顆粒集中向下滾落于基層上(如圖2所示)，形成攤鋪過程的豎向離析。建議在螺旋前擋板下部、螺旋兩端拐角處將彈性膠皮加裝到擋料板上，膠皮離作業(yè)面高度調(diào)整到5 cm左右，這樣就可以預防集料分層，從而防止產(chǎn)生豎向離析。

2.3.2 攤鋪過程造成的帶狀離析

1)懸掛螺旋布料器懸臂處產(chǎn)生帶狀離析。螺旋分料器在輸料過程中是利用葉片的旋轉(zhuǎn)把料逐漸輸送到兩端，此過程中在懸掛螺旋的吊臂產(chǎn)生很大的阻力，瀝青混合料輸送至支承處暫時中斷，只能靠后面的混合料推擠至支承外側(cè)，使得該處料位產(chǎn)生很大的落差，大料均滾落在此低洼的地方，形成粗集料顆粒集中，以致在支承處瀝青混合料產(chǎn)生較大離析，形成帶狀離析(如圖3所示)。

通過調(diào)整使混合料在支承處保持連續(xù)穩(wěn)定是預防支承處產(chǎn)生帶狀離析的主要原則，防治措施如下:a.取下支承處正向螺旋葉片，加裝反向螺旋葉片，這樣在支承外有一片螺旋葉片旋向相反，反向擠壓瀝青混合料，就可在支承處進行二次拌和，同時在相鄰側(cè)加裝調(diào)節(jié)螺旋，通過改變螺旋直徑、葉片傾角、數(shù)量等，使懸臂處混合料保持穩(wěn)定連續(xù)，減小支承處發(fā)生的離析現(xiàn)象;b.螺旋只有位于物料內(nèi)部的部分才有輸料能力，螺旋分料器太高，則輸料慢，兩端供料不足;螺旋分料器太低，則阻力過大，也會導致供料不足。通過調(diào)整調(diào)節(jié)刮板、螺旋送料器的料位傳感器，調(diào)整螺旋分料器內(nèi)料位的高低，保持熨平板前的混合料高度高于螺旋輸送器的軸心線(螺旋高度的2/3)。

2)攤鋪機兩側(cè)產(chǎn)生帶狀離析。分析原因是螺旋布料器熨平板的前擋料板離地太高或螺旋分料器內(nèi)的螺旋太短，距熨平板側(cè)擋板距離太遠，混合料輸送不到分料器的兩端，物料在此得不到充分攪拌，形成料位差，從而產(chǎn)生攤鋪機兩側(cè)邊緣帶狀離析。

分料器的長度應適宜，太短兩端供料不足，太長料位不容易控制。建議調(diào)整螺旋布料器距物料擋板的距離控制在10 cm～20 cm之內(nèi)，在攤鋪機左右兩端增加反向螺旋葉片，在兩端的反向葉片與相鄰螺旋葉片旋向相反，形成反向擠壓瀝青混合料，可在兩端進行二次拌和。

3)攤鋪機中間位置(傳動盒處)產(chǎn)生帶狀離析及局部粗離析。攤鋪機中間位置(傳動盒處)由于攤鋪機自身機械結(jié)構(gòu)原因，在傳動盒處出現(xiàn)拌和死角(如圖4所示)，經(jīng)刮料板輸送到此處沒有經(jīng)過螺旋布料器二次攪拌就直接攤鋪到路面，所以容易在攤鋪機中央形成帶狀離析。

同時，由于攤鋪機料倉收斗，刮料板將剩余較少粗集料顆粒送到螺旋布料器時，也沒有經(jīng)過螺旋布料器二次攪拌就直接攤鋪到路面，所以在攤鋪機中央形成有規(guī)律間隔的局部粗離析。為避免產(chǎn)生局部粗離析，建議在攤鋪過程中注意料的銜接，在整個攤鋪過程做到攤鋪機連續(xù)不間斷攤鋪，攤鋪過程中盡量不收斗或少收斗，刮料板不要將料倉內(nèi)的料刮光，當前一車料快卸完時，就指揮下一料車趕快銜接上，盡量讓料倉兩旁的大料與下一車料拌和后再攤鋪。如果此時料供應不上，就趕快讓攤鋪機停機，盡量避免將料倉內(nèi)攤鋪空再停機。

2.4 溫度離析與壓實離析

溫度離析與壓實離析最終表現(xiàn)形式都是一樣的，即混合料壓實度產(chǎn)生變異。溫度離析是指瀝青混合料在拌和、運輸、攤鋪過程中不同區(qū)域出現(xiàn)的溫度變化現(xiàn)象。瀝青混合料是感溫性材料，溫度影響著混合料的勁度，決定混合料顆粒定向重排的趨勢，影響著路面壓實性能，是瀝青路面施工質(zhì)量控制最重要的因素?；旌狭蠝囟冗^低或溫度變化較大將最終表現(xiàn)為路面不同區(qū)域的壓實度不同。

壓實離析是指壓路機在壓實混合料時由于受到溫度、遍數(shù)、速度、不穩(wěn)定的重疊寬度、壓路機頻繁起步、起振、停振、停機等因素的限制，使路面不同的區(qū)域施加壓實功發(fā)生變異，不可避免地會產(chǎn)生碾壓離析。壓實功的變異最終表現(xiàn)為壓實度的變異。

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