瀝青路面半幅全寬攤鋪防離析控制措施

陳 芳

(廣西路橋集團設(shè)備物資有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

傳統(tǒng)瀝青路面攤鋪施工一般采用多機梯隊攤鋪，由于攤鋪機邊部溫度散失快、混合料拌合不充分等原因，熱接縫處容易產(chǎn)生“縱向離析”，路面開放交通后會進一步壓密變形，影響路面使用性能。近些年隨著部分高速公路進行改擴建，路面橫向排水間距增大，梯隊攤鋪接縫處往往成為匯水區(qū)，雨天容易產(chǎn)生“水漂”，嚴重影響到了車輛行駛的安全性能[1]。而采用半幅全寬攤鋪作業(yè)不僅可以解決“縱向接縫碾壓不充分”的問題，保證路面排水的要求，還能提高作業(yè)效率，節(jié)約施工成本，目前半幅全寬作業(yè)攤鋪已成為瀝青路面攤鋪作業(yè)的主流趨勢。

但是采用“半幅全寬”攤鋪，瀝青攤鋪機螺旋布料器輸出作業(yè)半徑增大，容易導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生離析，尤其廣西全年高溫多雨，為提高瀝青面層高溫性能和抗水損能力，全區(qū)瀝青面層均采用骨架密實型結(jié)構(gòu)，瀝青面層中粗集料用量的增加，更容易導(dǎo)致瀝青混合料面層離析的產(chǎn)生。研究表明：面層離析對瀝青路面滲水性能、高溫性能、低溫性能、疲勞性能均有影響，其影響程度與瀝青混合料離析程度存在一定關(guān)系[2-3]。本文分析了半幅全寬攤鋪離析產(chǎn)生的原因，對離析種類進行了劃分，并提出解決措施，以指導(dǎo)瀝青路面全幅攤鋪施工。

1 瀝青路面半幅全寬攤鋪離析產(chǎn)生的原因及分類

瀝青路面半幅全寬攤鋪產(chǎn)生的離析問題主要為：橫向離析、豎向離析及片狀離析三類。

1.1 橫向離析

橫向離析主要表現(xiàn)為橫向方向攤鋪作業(yè)粗細集料分布不均勻，其產(chǎn)生的主要原因來自于螺旋布料機高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的拋場離心力。

一般的瀝青攤鋪機攤鋪過程中集料不能滿埋螺旋葉片，僅能填埋螺旋布料器葉片的2/3，有的甚至只能達到1/2高度，此時只能通過增大螺旋旋轉(zhuǎn)速率才能滿足輸料量大的需求。由離心力公式F=m×v2/r可知：螺旋布料器高速旋轉(zhuǎn)過程中，自重大的集料產(chǎn)生的拋場離心力較大，使得集料中大粒徑物料向兩邊散開，導(dǎo)致攤鋪機在作業(yè)面上產(chǎn)生橫向離析。大粒徑集料橫向離析的程度與攤鋪寬度有著很大的關(guān)系，攤鋪寬度越大，橫向離析的現(xiàn)象越嚴重，兩邊粗集料聚集的現(xiàn)象也就越突出。同時由于螺旋布料器下料口處基本處于攪拌的“盲區(qū)”，該區(qū)域瀝青混合料沒有充分攪拌均勻，最終結(jié)果導(dǎo)致半幅全寬攤鋪機中間細集料離析，邊部粗骨料離析。

1.2 豎向離析

瀝青路面半幅全寬攤鋪作業(yè)，豎向離析也是較為常見的現(xiàn)象。豎向離析指粒徑規(guī)格較大的集料集中于攤鋪層下部，粒徑規(guī)格較小的集料集中于攤鋪層上部而產(chǎn)生的集料在攤鋪層中豎向方向粒徑不同的現(xiàn)象。

豎向離析產(chǎn)生的根本原因是不同粒徑集料的自重，直接原因則包括：(1)螺旋布料器離地間隙過高，此時料槽內(nèi)瀝青混合料得不到充分攪拌，自重作用下集料中大顆粒極易滾落，鋪散在下承層上，在縱向高度方向上形成豎向離析；(2)螺旋前擋板離地間隙調(diào)節(jié)偏大以及在螺旋布料器拋場離心力作用下，自重大集料易沿著螺旋前擋板的間隙處向下滾落，大粒徑集料先鋪灑在下承層上，緊后混合料覆蓋其上，最終導(dǎo)致攤鋪成型的瀝青混合料底下粗集料集中，表面細集料相對集中；(3)分料槽外端料槽邊緣，瀝青攤鋪機分料槽外端基本處于開口狀態(tài)，不同品牌的攤鋪機其開口寬度不同，該區(qū)域瀝青混合料在拋場離心力作用下，粗細集料更易發(fā)生離析，導(dǎo)致豎向離析的產(chǎn)生。

1.3 片狀離析

半幅全寬攤鋪施工過程除了橫向離析、豎向離析的產(chǎn)生，片狀離析也是常見的離析現(xiàn)象。片狀離析常見的形態(tài)有局部片狀離析、V字片狀離析、窩狀離析等。導(dǎo)致片狀離析產(chǎn)生的原因很多：比如攤鋪機料斗偏小、受料斗傳送板間隙過大、攤鋪機頻繁收斗、攤鋪機長時間停機等料、隨意變換攤鋪速度等。

2 瀝青路面半幅全寬攤鋪防離析措施

2.1 橫向離析防治措施

橫向離析的防治可以從以下幾點著手：(1)進場瀝青攤鋪機盡量選取機械功率大，螺旋直徑大且能低轉(zhuǎn)速螺旋布料的攤鋪機。目前市場上的攤鋪機大部分輸出功率僅能使得瀝青混合料滿布螺旋直徑的1/2～2/3處，半幅全寬攤鋪時由于輸料量、輸送距離增大，只能通過增加螺旋布料器旋轉(zhuǎn)速度才能滿足作業(yè)要求，增加轉(zhuǎn)速使得粗集料拋場離心力增大，容易產(chǎn)生粗細集料離析。(2)降低螺旋布料器高度。在同樣輸出功率條件下，降低螺旋布料器的高度，可以使瀝青混合料盡量埋填于螺旋布料器中，不僅提升了螺旋布料器的輸送量，降低了螺旋轉(zhuǎn)速，減少了粗細集料之間的慣性差異，同時也實現(xiàn)了對混合料的二次攪拌功能，降低混合料前期離析程度[4]。(3)采用變徑變螺距螺旋布料器，研究表明：螺旋分料器的螺徑與螺距比對混合料的均勻性影響很大，同等條件下，采用變徑變螺距螺旋布料器，可以有效降低瀝青混合料的離析程度[5]。由于變徑變螺距螺旋分料器不同位置處螺旋的輸料能力不完全相同，能夠解決等徑等螺距螺旋分料器布料槽中部混合料密實度大于兩邊而導(dǎo)致的壓實度離析問題[6]。(4)采用反向螺旋葉片，螺旋葉片的反向旋轉(zhuǎn)會對內(nèi)側(cè)螺旋旋轉(zhuǎn)輸送過來的瀝青混合料反向擠壓，實現(xiàn)了對瀝青混合料的二次攪拌，可以降低瀝青混合料離析的程度。

2.2 豎向離析防治方法

減少豎向離析的根本還是要解決大粒徑集料向攤鋪層下方滾落的情況發(fā)生，最佳的方法是調(diào)整螺旋布料器距離地面的高度。如果螺旋布料器葉片離地面間距太小，將會使得瀝青混合料向熨平板下流動及攤鋪困難，容易導(dǎo)致攤鋪瀝青面層填充密實不充分，造成內(nèi)部疏松、微裂縫撕裂等現(xiàn)象；而葉片離地面太高則無法有效進行混合料豎向布料，容易產(chǎn)生豎向離析。因此，應(yīng)在保證螺旋葉片距地面合理高度的前提下，盡量降低螺旋葉片的高度，減少橫向不同位置上的離析以及集料上下滾動產(chǎn)生的縱向離析；其次是在螺旋布料器前方擋板處加裝彈性橡膠板，調(diào)整擋料板的離地間隙，橡膠板的厚度與高度應(yīng)與攤鋪的瀝青混合料種類相適應(yīng)；為解決攤鋪機端部混合料縱向離析，可以在螺旋分料器邊緣帶加設(shè)與前擋板下放相似的彈性橡膠板懸臂式結(jié)構(gòu)，降低螺旋布料器端部混合料產(chǎn)生縱向離析的程度。

2.3 片狀離析防治方法

解決片狀離析可以從以下幾個方面出發(fā)：(1)加大攤鋪機料斗的容積。料斗窄小，瀝青混合料堆積高度大，容易引起粗細集料滾落產(chǎn)生離析。(2)選取受料斗可移動的攤鋪機。目前國內(nèi)已有攤鋪機受料斗可以活動伸長，方便運輸車輛換料，可以不必收斗就能使新舊混合料混合均勻，能夠有效減少收斗造成的片狀離析。(3)普通瀝青攤鋪機換料攤鋪時應(yīng)盡量減少將側(cè)板翻起的次數(shù)，收斗時應(yīng)留一部分尾料在受料斗內(nèi)，盡量不要把受料斗中的瀝青混合料完全傳輸完，待受料斗中剩余的尾料與后車新加入的混合料混合后，形成滿料斗瀝青混合料一起輸送到分料室并通過螺旋分料器的拌合使新舊混合料分布均勻。(4)攤鋪機作業(yè)時，盡量勻速行駛，避免攤鋪速度的切換對混合料狀態(tài)的撓動，保證螺旋布料器瀝青混合料工作狀態(tài)的穩(wěn)定。(5)瀝青路面攤鋪過程中，應(yīng)連續(xù)攤鋪，盡量減少停機待料的現(xiàn)象。因停機等料造成的離析應(yīng)及時人工補救，人工選取適量細的混合料，均勻鋪撒在離析區(qū)域并及時碾壓。

3 結(jié)語

本文對瀝青面層半寬全幅攤鋪過程中產(chǎn)生橫向離析、豎向離析、片狀離析的原因進行了分析，提出了減少離析的機械設(shè)備改進措施及施工工藝改進措施，可用于指導(dǎo)瀝青面層半幅全寬攤鋪施工，能提高瀝青面層施工質(zhì)量，保證設(shè)計年限內(nèi)路面結(jié)構(gòu)的使用性能，減少瀝青路面早期損害的出現(xiàn)。