瀝青混合料離析的檢測及技術(shù)處理

■余 斌 ■大理子龍機械化工程有限公司，云南 大理 671000

1 瀝青混合料離析概述

瀝青路面是我國公路路面結(jié)構(gòu)的主要形式，瀝青混合料在施工過程中的離析是造成瀝青路面早期損壞的主要原因之一。經(jīng)過攤鋪壓實后的瀝青面層，在一定區(qū)域范圍內(nèi)材料組成與設(shè)計不符并且性質(zhì)發(fā)生了變化，例如瀝青混合料的空隙率、級配組成、瀝青含量、碾壓溫度等存在差異，導(dǎo)致成型路面表現(xiàn)出不同的路用性能，這就是瀝青混合料的離析，包括集料離析和溫度離析兩大類型。

組成集料的移動，是導(dǎo)致瀝青混合料集料離析的主要原因。從我們?nèi)粘r青混合料處理的實踐來看，離析形成的原因是多方面的，主要包括:瀝青混合料設(shè)計本身不良，生產(chǎn)了熱拌瀝青混合料，瀝青混合料的裝卸方法失當(dāng)，攤鋪機操作的失范不合規(guī)，攤鋪后的瀝青混合料存在較大的溫度差異等。按照國外學(xué)者的觀點，瀝青混合料離析的機理是:混合料下落的過程中，由于粗集料移動的距離相比細(xì)集料的明顯較大，所以在這個過程中粗細(xì)集料就分開了。

2 瀝青混合料離析的檢測方法

結(jié)合瀝青路面養(yǎng)護(hù)維護(hù)實踐，這里主要談以下幾種檢測方法:

2．1 視覺觀察法

視覺觀察法就是通過肉眼觀察，來判斷事物是否變化的方法。從瀝青混合料離析的角度看，就是通過目測并結(jié)合以往經(jīng)驗，判斷路面表面狀況是否發(fā)生了離析，這是一種直觀的判斷方法，和判斷者的經(jīng)驗有很大關(guān)系。而且，視覺觀察法對路面離析程度的判定確定定量的依據(jù)，主觀性過強，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。視覺觀察法在我們工作實踐中，更多的是用來判斷大粒徑及較粗的瀝青混合料的集料離析，而小粒徑和細(xì)級配的瀝青混合料集料離析、密度變異的判定則不適宜用視覺觀察法。因為目前公路的瀝青混合料結(jié)構(gòu)形式越來越多，很多是難以通過肉眼的主觀判斷來檢測的，所以目前這個方法使用的范圍很小。

2．2 鋪砂法

瀝青面層集料離析區(qū)域與非離析區(qū)域的表面紋理深度會有明顯的變化。鋪砂法就是“瀝青混合料表面構(gòu)造深度試驗”，通過把標(biāo)準(zhǔn)砂鋪設(shè)在瀝青面層上填補表面空隙，以填補的面積大小來計算構(gòu)造深度，其中對砂子的粒徑是有嚴(yán)格要求的，一般是要求25ml粒徑為0．15-0．3mm的砂子。檢測時，工作人員先要把空隙表面和附近的面層用刷子或掃把清掃干凈，然后把定量的符合要求的砂子用人工砂鋪儀鋪到待檢測的路面上。當(dāng)砂子攤鋪到要求的程度時，用專業(yè)工具如鋼尺、卷尺或構(gòu)造深度尺測量構(gòu)造深度值，通過對比要求的集料離析標(biāo)準(zhǔn)，就可以知道離析的程度如何。鋪砂法方法原理簡單，測量方便，造價十分低廉，仍是目前最常用的檢測構(gòu)造深度的方法，也是最簡單、最直觀的判別集料離析的手段。當(dāng)然，這種法也會受許多主觀因素和客觀因素的影響，例如其中所用砂子的干燥潔凈程度、受檢路面含水量的大小、攤鋪砂表面的凹凸程度、鋪砂區(qū)的形狀等，使檢測結(jié)果受測試者主觀意志和測試方法的左右，而且比較費時，勞動強度大。

2．3 無核密度儀

根據(jù)集料離析的原理，密度大小對瀝青路面離析的影響較大，例如密度較小的路面，其集料離析程度也會較大，因為其中粗集料含量高、空隙大;反之，密度較大的瀝青層，其路面離析的程度就會較小。美國率先研發(fā)并生產(chǎn)的無核密度儀，在過去很多年一直是世界很多地方檢測土工材料密度最廣泛的方法，目前的新產(chǎn)品PQI密度儀已出第二代產(chǎn)品，該儀器以微處理機為核心，專門用于測量瀝青路面壓實度，速度快、準(zhǔn)確性高。瀝青路面結(jié)構(gòu)層的上、中、下面層的瀝青路面材料密度，PQI密度儀都可以測量，其測試的瀝青路面厚度約為25．4mm-152．4mm;對于舊的瀝青路面，盡管其表面平整沒有污染，PQI密度儀也有測定其密度的功能。當(dāng)然，目前國內(nèi)也有相似功能產(chǎn)品，例如NSWH801無核密度儀，只是使用范圍還不夠廣。

2．4 核子密度儀法

除了上述無核密度儀外，核子密度儀也同樣可以檢測路面的密度。原理是根據(jù)檢測路段路面密度的變化范圍，來確定被檢測路段瀝青面層集料離析程度的等級。路面無破損檢測是以往離析檢測的難點之一，而20世紀(jì)80年代核子密度儀使用后，不僅檢測快速、操作簡單，而且同樣對路面不會產(chǎn)生任何損壞，因此該法在路面無破損檢測中具有重要地位。核子密度儀依靠微處理器，只需要簡單操作就可以得到結(jié)果，結(jié)果在液晶屏上直接顯示出來;該法適合測量建筑材料和現(xiàn)場土體等的密度及含水率。使用核子密度儀測量瀝青路面離析也有一些要求:路表面應(yīng)平整無明顯缺陷，如果紋理深度較大則不適合使用;檢測時檢測方向和路面水分有一定要求。所以，核子密度儀法也有一定局限性，其檢測結(jié)果有一定的離散性，加之對人體有潛在的危害，所以這種方法的使用不被廣泛推廣。

2．5 熱圖像分析法

熱圖像分析法是從瀝青混合料溫度變化的角度來判別其溫度離析狀況。熱圖像分析使用紅外成像儀，利用儀器的錄像能力和其對特定區(qū)域的成像能力，得出瀝青混合料的溫度差異結(jié)果。此外，紅外成像儀可以處理圖像，對整個施工路面的熱量分布圖進(jìn)行繪制，然后對攤鋪面的溫度離析狀況進(jìn)行評價，從而能夠預(yù)防施工中出現(xiàn)的溫度差別，為及時處理存在的離析問題提供檢測依據(jù)。

2．6 激光構(gòu)造儀法

顧名思義，激光構(gòu)造深度儀的功能主要是檢測構(gòu)造深度。該方法的原理是:運用儀器的高速脈沖半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生紅外線投射到道路表面，線形布里的光敏二極管上會接收到自投影面上的散射光線的透鏡聚焦光線，通過判斷接收光線最多的二極管位置到道路表面的距離，就可以計算出構(gòu)造深度。檢測過程中，速度一般為5km/h。這種方法適合測定瀝青面層干燥表面的構(gòu)造深度，對于路面坑槽多、裂縫多、過于粗糙的路段則不適合應(yīng)用。

2．7 數(shù)字圖像路面表面離析分析法

數(shù)字圖像路面表面離析分析法也是測定瀝青面層構(gòu)造深度的一種方法。原理是:采用高清數(shù)碼相機對瀝青面層表面狀況進(jìn)行拍攝，然后分析所攝像區(qū)域的數(shù)字圖像，最后得出構(gòu)造深度值，已得到的具體數(shù)值判斷瀝青面層是否產(chǎn)生了離析問題。數(shù)字圖像路面表面離析分析法具有操作簡單、成本低廉、檢測精度高、可以永久保存形象化圖像信息等方面的優(yōu)點，可進(jìn)一步開發(fā)可以采用數(shù)碼攝像機實現(xiàn)路表面構(gòu)造的連續(xù)檢側(cè)，進(jìn)而實現(xiàn)工程質(zhì)量的無風(fēng)險驗收。

2．8 鉆芯取樣法

鉆芯取樣法就是直接取樣，對瀝青面層的芯樣材料和密度進(jìn)行分析，以此判斷瀝青面層集料離析的程度。這種方法相對別的方法要耗費很多時間和力氣，而且只有在瀝青路面表層有明顯離析狀態(tài)時才適合使用，不然會對面層造成破壞。鉆芯取樣法在使用過程中，會受到瀝青用量、芯樣密度和集料離析處級配等指標(biāo)變化的影響，所以在評定時這幾個指標(biāo)都可以作為離析的判斷指標(biāo)。

以上檢測方法在實踐中可以單獨使用或結(jié)合使用，并沒有完美的能檢測各種離析情況的方法，所以我們應(yīng)根據(jù)不同情況作出選擇。例如，鋪砂法、核子密度儀法可與視覺觀察法相結(jié)合應(yīng)用于路面離析的無破損檢查與評定，當(dāng)存在爭議時可用取芯法做最終的判斷。

3 瀝青面層離析的技術(shù)處理

前面分析了瀝青路面離析的檢測方法，那么檢測以后如果發(fā)現(xiàn)離析情況、判定了離析程度，應(yīng)該如何處理呢?因為如果發(fā)現(xiàn)瀝青面層產(chǎn)生離析后，不及時采取必要的工程技術(shù)措施進(jìn)行處理，就會給瀝青面層帶來質(zhì)量缺陷，影響到該段路面的整體服務(wù)壽命，給道路交通安全帶來隱患，所以我們必須及時處理發(fā)現(xiàn)離析的瀝青面層，采取有效的技術(shù)措施應(yīng)對。

3．1 瀝青混合料集料離析后的技術(shù)處理

瀝青混合料的離析包括集料離析和溫度離析，所以這里分別探討這兩種類型離析發(fā)生后的技術(shù)處理。首先分析集料離析的技術(shù)處理:

3．1．1 瀝青混合料碾壓成型前的處理方法

在工程實踐中，如果瀝青混合料碾壓還未成型，一般采取如下技術(shù)處理措施:(1)如果松鋪的瀝青混合料只是局部出現(xiàn)塊狀，粗骨料集中于上下部位時，這時應(yīng)果斷采取換料處理措施。換料后要確保松鋪厚度和密實度與原松鋪層一致，同時進(jìn)行局部挖除。(2)當(dāng)粗骨料大面積有規(guī)律的集中出現(xiàn)并不可排除，在局部可以采用人工翻伴法來處理上粗下細(xì)的粗骨料，人工翻伴應(yīng)注意只適合在溫度不低、無大風(fēng)的情況下進(jìn)行;如果已初壓成型，那么就要添加混合料在其中，讓細(xì)料去填補大骨料的空隙。(3)若抽取的瀝青混合料處于細(xì)料集中部位，那么抽提后要分析級配:如果己超出規(guī)定的級配范圍，就要對施工機械和施工工藝進(jìn)行權(quán)衡考慮，并采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施。

3．1．2 成品路面的處理方法

瀝青混合料碾壓成型后，路面已經(jīng)是成品，這時的集料離析處理技術(shù)主要有:(1)進(jìn)行路面滲水試驗，對滲水嚴(yán)重的部位進(jìn)行詳細(xì)記錄。當(dāng)中面層滲水系數(shù)大于250ml/min、滲水系數(shù)下面層在300ml/min以上，就行考慮采取措施進(jìn)行處理;反之暫時不用處理。(2)如果集料離析屬于表層或局部塊狀離析，可以先進(jìn)行簡單處理，即噴灑乳化瀝青粘層油，再用石屑灑布機適當(dāng)灑布石屑并適當(dāng)碾壓。碾壓完成過后必須把多余的石屑清楚掉，確保路面平整。(3)如果集料離析屬于較大區(qū)域或帶狀離析，首先要對離析情況進(jìn)行壓實度檢驗。對于不合格的檢驗結(jié)果，需要用切割機垂直切除標(biāo)出的范圍，并用新拌瀝青混合料補充、碾壓密實。(4)此外應(yīng)注意，路面的上面層不適合采用后期的離析處理方法，在處理時應(yīng)采用級配較為均勻的瀝青混合料。

3．2 瀝青混合料溫度離析后的技術(shù)處理

瀝青混合料在運輸和攤鋪過程中操作不當(dāng)，是引起瀝青混合料的溫度離析的重要原因。當(dāng)攤鋪后的瀝青面層溫度相差較大時，可能會導(dǎo)致碾壓后的瀝青面層壓實度分布不均勻，例如溫度較低區(qū)域的壓實度低于設(shè)計要求，使路面上形成有質(zhì)量缺陷的面積，最終導(dǎo)致整個瀝青面層的平整度達(dá)不到要求。因此，必須及時采取處理措施，避免這種情況的發(fā)生。

(1)換料處理的情況。當(dāng)溫度離析區(qū)域?qū)挾却笥谀雺狠唽挾鹊?/4，路面溫度較低區(qū)域過大(最低溫度低于110-120℃)，這時應(yīng)對已攤鋪的瀝青混合料進(jìn)行換料處理。(2)不需換料處理的情況。當(dāng)溫度離析區(qū)域?qū)挾刃∮谀雺狠唽挾鹊?/4，路面溫度較低區(qū)域較小(最低溫度高于110-120℃)，這時可以不做換料處理，可以通過增加碾壓遍數(shù)的方法來進(jìn)行技術(shù)處理。但應(yīng)注意的是，碾壓過程中，必須嚴(yán)格控制灑水量，避免在碾壓過程中對瀝青混合料的溫度下降帶來影響;為使其密實度符合要求，現(xiàn)場可用PQI跟蹤檢測。

［1］沙慶林．高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防［M］．北京:人民交通出版社，2001．

［2］黃曉明．瀝青與瀝青混合料［M］．南京:東南大學(xué)出版社，2005．