瀝青路面均勻性對(duì)路面性能的影響

孫賢東

(重慶交通大學(xué) 重慶 400074)

一、引言

瀝青路面的材料組成以及施工人員、施工機(jī)械等因素會(huì)對(duì)瀝青路面的路用性能產(chǎn)生影響。從瀝青集料的角度講，混合料級(jí)配組成對(duì)其路面使用性能有重要影響，骨架懸浮連續(xù)級(jí)配密實(shí)型混合料的組成中粗集料懸浮在瀝青膠砂中，承載力能力較低，瀝青路面在溫度較高的情況下，粗細(xì)集料宜發(fā)生嚴(yán)重的分離，從而導(dǎo)致?lián)戆蛙囖H現(xiàn)象的發(fā)生。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)孔隙率3%～6%，不透水，水損害少。對(duì)于瀝青碎石混合料(AM)，粗集料占較細(xì)集料的比重較大，路面穩(wěn)定性較高，形成骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，抗變形能力較強(qiáng)，具有良好的力學(xué)性能。該路面也存在一定的缺點(diǎn)，因?yàn)樵擃愋吐访鏋r青、礦粉含量較少，施工完成后瀝青路面的孔隙率8%～12%，因?yàn)榭紫堵瘦^大，會(huì)為路面的積水構(gòu)成一個(gè)良好的水通道，水分進(jìn)入路面后不能夠及時(shí)的排除路面結(jié)構(gòu)以外，易造成水損害。對(duì)于連續(xù)級(jí)配骨架嵌擠密實(shí)結(jié)構(gòu)(SUPERAVE)，該路面以粗集料作為路面的抗載骨架，具有較強(qiáng)抗車轍能力，同時(shí)相比于AM路面又添加了適量的細(xì)集料和礦粉，路面的孔隙率在4%～7%之間，路面孔隙率較低，減少了水損害的發(fā)生。由此可見(jiàn)，集配對(duì)路面性能的影響具有決定性的影響。

二、瀝青路面離析表現(xiàn)形式

瀝青路面離析的三種不同的表現(xiàn)形式主要有：

(1)瀝青路面粗細(xì)集料集合不緊密，導(dǎo)致粗細(xì)集料的分布不均勻，表現(xiàn)形式為粗集料集中或者細(xì)集料過(guò)多，瀝青路面的力學(xué)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，從而發(fā)生離析、瀝青含量發(fā)生變化。

(2)混合料不同部位產(chǎn)生溫度差異，原因是在拌和、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、攤鋪和碾壓過(guò)程中由于熱交換的損失不同而造成了不同區(qū)域內(nèi)溫度的不同。

(3)對(duì)位于不同位置的混合料施加了不同的壓實(shí)功，從而影響了孔隙率的大小。

瀝青混合料包含瀝青膠質(zhì)、集料顆粒和空氣空隙等部分組成，理論上講，在路面的施工過(guò)程中，在同等的施工條件下形成瀝青路面的瀝青混合料中的各組成部分應(yīng)當(dāng)均勻分布。為實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的服務(wù)水平和長(zhǎng)久的使用壽命，量路面內(nèi)部各組成材料也應(yīng)該分布均勻。但是，由于影響路面施工過(guò)程的影響因素較為復(fù)雜同時(shí)具有眾多不可預(yù)見(jiàn)性，如日照、溫度等，在路面的施工過(guò)程中不存在絕對(duì)的均勻，這就意味著瀝青路面的非均勻現(xiàn)象是不可避免的。因此，基于保證路面使用壽命的必然要求，同時(shí)也是對(duì)路面行車安全的維護(hù)措施，對(duì)瀝青路面的施工均勻性必須加以重視。

三、瀝青路面均勻性研究現(xiàn)狀

針對(duì)瀝青路面評(píng)價(jià)方面，唐嫻等人[1]以顆粒力學(xué)為理論基礎(chǔ)分析了瀝青混合料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以瀝青混合料堆積模型為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了瀝青混合料離析測(cè)定儀，提出采用離析勢(shì)能指數(shù)作為評(píng)價(jià)瀝青混合料離析程度的指標(biāo)，并建立了混合料離析的標(biāo)準(zhǔn)。張肖寧等[2]從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度出發(fā)，通過(guò)分析瀝青混合料組成、混合料結(jié)構(gòu)和孔隙率結(jié)構(gòu)存在的變異性，提出采用粒徑分散系數(shù)差作為指標(biāo)評(píng)價(jià)瀝青混合料的變異性指標(biāo)。麻旭榮等[3]通過(guò)分析探討孔隙率、理論最大密度和孔隙率，從而發(fā)現(xiàn)瀝青混合料級(jí)配組成同體積參數(shù)之間的關(guān)系，提出以級(jí)配偏差值、瀝青用量及最大理論密度的差值作為混合料離析程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)可以更全面的評(píng)價(jià)瀝青路面的離析情況。以上研究主要以瀝青集料的物質(zhì)特性為切入點(diǎn)，瀝青混合料的材料特性為研究對(duì)象，通過(guò)分析瀝青混合料在施工過(guò)程中的離析原因，提出反應(yīng)瀝青混合料集料可可麗動(dòng)態(tài)行為規(guī)律的離析評(píng)價(jià)指標(biāo)。

四、溫度與壓實(shí)對(duì)路面性能的影響

(一)路面性能隨溫度、壓實(shí)變化而變化的機(jī)理

當(dāng)壓實(shí)的過(guò)程中，瀝青集料溫度較低且碾壓機(jī)械的壓實(shí)功率較小時(shí)，混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)壓實(shí)程度較低從而導(dǎo)致抗車轍的能力較低。當(dāng)壓實(shí)條件不良時(shí)，瀝青混合料的密度較低，相對(duì)應(yīng)的時(shí)間孔隙率較大，試件內(nèi)部混合料中粗集料顆粒間的接觸較差，未能形成良好的骨架結(jié)構(gòu)，使得瀝青混合料在高溫和荷載作用下易差生較大的密度壓實(shí)變形，抗車轍性能較差。隨著壓實(shí)溫度或壓實(shí)次數(shù)的增加，在一定范圍內(nèi)，試件孔隙率較小，混合料內(nèi)部粗集料接觸緊密，高溫穩(wěn)定性得到相應(yīng)提升。

(二)提升路面均勻性的措施

扈惠敏等[4]人提出干擾瀝青混合料出場(chǎng)溫度變異性的因素有：瀝青集料的濕度，當(dāng)瀝青集料的濕度較大，干燥程度不達(dá)標(biāo)的情況下，瀝青與集料的混合會(huì)較干燥的集料與瀝青混合時(shí)的溫度低，從而導(dǎo)致其出廠溫度更加不均勻，溫度變異性更大；其次，另一個(gè)影響因素是瀝青混合料出廠溫度的設(shè)定值，瀝青集料的出廠溫度設(shè)定值越高，溫度變異性越大；最后，攪拌樓與施工場(chǎng)地的距離也會(huì)影響集料的溫度均勻性，若瀝青集料運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)會(huì)使集料在運(yùn)輸過(guò)程中集料的熱損失較大，不利于路面的壓實(shí)工作。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的路基的實(shí)際情況選擇合理的機(jī)械組合及足夠的碾壓遍數(shù)，復(fù)壓階段既要保證路面有足夠的壓實(shí)度，同時(shí)也要保證路面具有較高的均勻性。因此，應(yīng)遵循鋼輪壓路機(jī)與膠輪壓路機(jī)相互配合的施工方式。根據(jù)兩者的不同特性，鋼輪壓路機(jī)壓實(shí)功較大，使用鋼輪壓路機(jī)能夠保證路面具有良好的壓實(shí)度，膠輪壓路機(jī)壓實(shí)功較小，但壓實(shí)變異性較小，并且碾壓的路面外觀顆粒更加均勻和完整，對(duì)路面施工過(guò)程中路面中、上面層在復(fù)壓階段宜采用膠輪壓路機(jī)為主。在施工下面層時(shí)，在復(fù)壓階段可較中、上面層鋼輪震動(dòng)次數(shù)增多，鋼輪振壓以2—3遍為主。

五、總結(jié)

導(dǎo)致瀝青路面離析及路面非均勻的影響因素較多，其中影響因素包含人力、物力、管理、施工機(jī)械等多方原因，要保證路面的使用性能優(yōu)秀必須要根據(jù)實(shí)際的施工情況靈活的管理施工人員配置，優(yōu)化施工組織結(jié)構(gòu)，只有考慮多方因素，才能保證施工這個(gè)有機(jī)整體的高效率產(chǎn)出。