高速公路沥青路面离析现象分析与对策
时间：2020-12-13 08:07:47 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(山西远方路桥公司，山西 大同 037006)
摘 要：文章结合河南璞阳～鹤壁段高速公路沥青面层施工的实践，分析了沥青混凝土面层施工中离析现象产生的原因和对策，探讨了原材料质量、配合比的设计、施工各阶段的温度控制、混合料的拌和、装运、摊铺、碾压等工艺环节对离析产生的影响，并提出了相应的技术措施。
关键词：高速公路；
沥青路面；
离析现象
中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)04—0110—02
目前沥青砼路面病害较多，使用寿命普遍达不到设计年限。而在诸多病害中由于施工离析现象引起的病害尤为普遍。施工有离析现象的路面其孔隙率增大，水容易进入混合料内部，在荷载作用下易产生较大的毛细压力成为动力水，易造成水损害破坏沥青砼结构层，稳定性大大降低，使用寿命随之减小。所以沥青路面的离析现象应该引起足够的重视，特别是施工过程中应及时找出原因最大限度的减少离析，将质量隐患消除在萌芽状态。
沥青路面的离析形式主要有：①块状离析，这是最常见的一种离析现象，表现为局部块状的粗料集中，细料偏少；
②条状离析，即纵向条带状的粗细不均匀现象；
③“拖痕”离析，即鱼鳞状离析。
产生离析的原因可分为：①混合料离析；
②温度离析；
③摊铺厚度与最大粒径造成的离析；
④装料与运料过程中的离析；
⑤现场摊铺机械造成的离析；
⑥碾压工艺和方案设置不当造成的离析，本文结合河南璞阳鹤壁段高速公路沥青面层施工的实践经验针对沥青面层配合比设计和施工过程中可能产生离析的影响因素和工艺流程中的薄弱环节进行分析,并提出了相应的解决方案。
1 保证混合料的均匀性
1.1 原材料
混合料离析同原材料稳定性密切相关，如果所用原材料变异性大，导致混合料级配经常变化，就达不到配合比设计要求，因此对占混合料质量90%以上的矿料质量特别是集料粒经应引起足够的重视。
首先要控制原材料的料源：①出自固定的堂口；
②经过反击式破碎加工的；
③同目标配合比取样料源一致；
④严格按300t一次的抽检频率对级配进行检验，对每次的筛分结果作控制图进行统计分析，发现异常及时通知料场作出相应的调整。为了更好的保证料源的稳定性，河南璞阳~鹤壁段高速公路采用自己加工的集料进行施工。
原材料进场后的堆放满足：①必须在硬化的、具有良好排水系统的地坪上；
②不同规格不同产地材料应分别堆放最好用1m以上的墙体隔开，以免混杂；
③集料应采取覆盖措施，潮湿的集料将影响拌和机产量和混合料质量。河南璞阳～鹤壁段高速公路采用搭建20m高的防雨蓬，装卸料车可以在蓬内自由行走。这样可以基本上保证集料不受雨水的浸蚀。
原材料的取用，尤其是粗集料的取用应保证粗细均匀，生产过程中不允许装载机贴地装料、上料。
1.2 配合比设计
混合料离析同集料配合比设计密切相关，在混合料中最大粒经及其附近粒经的集料含量是影响混合料离析的主要原因，若最大粒经及其附近粒经的集料含量偏多，整体重量不变的情况下其他粒经的集料重量就会减少，大料多，细料减少，级配不均匀，容易造成离析。解决离析的方法是尽量减少最大粒经的集料和细料的含量，增加中间粒经，特别是2.36～13.6附近的含量。使设计级配曲线在规范级配范围内呈S型。下面是河南璞阳～鹤壁
段高速公路设计级配和规范级配的比较：
（其中A为原规范级配，B为本路段改进型级配。）从上表可以看出：
B型改进型级配大于9.5的集料含量明显减少。小于0.3的集料含量也比原规范级配A型含量有所减少。而中间级配特别是0.6～9.5的含量由原来的34%增加为38%。这样的设计使级配曲线
基本上呈S型，按此级配曲线控制的沥青混合料离析现象有了明显的改善。
1.3 混合料的拌和过程
应注意拌和温度和拌和时间，这两个技术参数是保证沥青混合料质量的关键，在生产配合比验证中需要反复试验并最终确定，生产过程中一般不应随意改动，当气温有特殊变化时应做相应的调整。
时刻关注各热料仓进料、下料情况是否均匀。除特殊情况外，一般最好不采用手动放料的方式，手动放料易导致混合料不均匀，使现场摊铺出现块状离析。
在生产过程中，由于摊铺现场的机械故障、移机停电、材料潮湿等原因而压料，拌和机生产不可能保持固定产量，因此在生产配合比调试验证阶段，必须作出各种集料和热料仓的进料速度与拌和产量之间的对应关系曲线，在必要的时候降低和提高产量都有据可查。便于使沥青混合料的级配处于受控状态。
2 避免产生温度离析
沥青混合料施工的关键控制因素是温度，从目标配合比、生产配合比到施工实际都要求严格按照统一的温度控制，因为不同温度下施工或生产的混合料各项指标变化较大，如影响混合料实测密度的关键因素就是成型温度（碾压温度）。河南璞阳～鹤壁段高速公路统计数据显示AC_25改进型沥青混合料在154℃成型时作出的饱和面最大干密度为2.48左右，在140℃成型时作出的饱和面最大干密度为2.45左右。所以温度不统一会造成各项指标的不同从而产生离析现象，另一方面。若混合料出料温度超过规定范围时，由于料温过高，沥青与集料的粘附性较差，这样在混合料装料、运输等过程中易产生集料离析，表现为大料集中在底部，细料集中在上部。
避免温度离析主要从考虑以下几个环节：集料加热温度、混合料拌合温度、混合料出料温度、混合料摊铺温度、碾压温度。河南璞阳～鹤壁段高速公路为防止温度过多的损失装料车运输过程中应加以覆盖；
为防止表面温度损失过快和保证混合料温度的均匀性，碾压前用大功率的电吹风对胶轮进行预热，为防止热量损失给胶轮“穿裙子”用棉布或厚塑料布在周围围一圈等措施。
为了避免离析，便于比较施工中要求对不同时期的温度采用统一的测试手段（如郑州璞阳～鹤壁段高速公路测混合料出料温度统一规定：在运料车侧面中部设专用检测孔，孔口距车箱底面约30cm。采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场的温度。）施工过程中采用红外温度探测器检测的温度差不超过10℃等。
3 面层压实厚度与沥青混合料中最大粒经的关系
据统计资料表明：现建成的沥青混凝土路面由于压实厚度与沥青混合料中最大粒经不匹配，压实厚度偏低造成离析现象。结合多年的施工经验以及江苏省的成功经验，新的施工规范（讨论稿）对面层厚度和对大粒径的关系有了新的提法。新规范提出：对热拌热铺密级配沥青混合料，沥青面层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5倍，对于高速公路和一级公路，不宜小于公称最大粒径的3倍，对SMA和OGFC等混合料分别不宜小于公称最大粒经的2.5倍或2倍，以减少离析，便于施工和压实。详细资料见下表：
河南璞阳～鹤壁段高速公路下面层压实厚度为6.5cm，集料公称最大粒径为19mm。
另外控制好基层标高也是非常重要的，采取在允许范围内调整横坡的办法，预先予以调整，保证摊铺厚度，使面层压实厚度符合设计要求。
4 避免沥青混合料在装料和运输过程中产生离析
现场采用的ACP3000 型和MARINI2000型间歇式沥青拌和机均配有一个贮料仓，它的作用是确保拌和机连续生产，避免因前场待料而停机。同时有的拌和机贮料仓内还设有一个减小混合料离析的装置，一般现有沥青摊铺运输车辆均要求一次装运20t以上，如果在热料口装料，一次只有2～3t混合料，基本上装7次，在这种装料过程中，一方面待料时间过长导致混合料料温不匀，另一方面装料过程中由于落差的存在，大料落在底部、边部，细料集中在中上部。因此通过贮料仓一次性放料，而且在放料过程中，要求运料车必须前后缓慢移动至少三次，或者分次卸料，要求按中间——前方——后方连续三次。这样可有效的避免混合料在装料过程中形成集料窝而导致粗细颗粒分离的现象。
5 现场摊铺机的选择改装及优化组合
摊铺的品牌和型号对摊铺效果影响较大，一般情况下要优先选用弗格勒的摊铺宽度应在6～8m之间，ABG的也可以但是次款机型的熨平板中间设有一搅轮（相当于一个立柱把熨平板螺旋布料器分成两部分）这样摊铺过程中搅轮部位集料易产生纵向离析，其表现形式同两台摊铺机同步摊铺形成的纵向离析是一样的。所以使用ABG存在此种弊病。有条件的单位可对搅轮进行改造。将立柱形式设置成上部的悬吊形式后可以避免此类离析的产生。
摊铺方式最好使用两个摊铺机摊铺，因为一台摊铺机摊铺振捣力较小，压实不均匀、粗细集料离析，温度离析，停顿次数增加，横向初始压实不匀、悬挂系统下垂等现象易造成各类离析。所以应采用两台摊铺机摊铺，摊铺时不能两台同时进行，应采用梯队式的摊铺方式。相邻两幅之间应有5～10m左右宽度的摊铺重叠，相邻两台摊铺机宜相拒10～30m，且不得造成前面摊铺混合料冷却。
避免摊铺中产生纵向带状离析的措施是：摊铺速度的确定：连续、稳定的摊铺速度是保证沥青面层平整均匀的关键，同时也是减少面层离析现象的一个有效措施。摊铺速度要结合拌合机生产能力、运输能力、运输距离和碾压能力进行综合考虑。经过生产配合比验证阶段验证后确定，郑州璞阳～鹤壁段[CM(22]高速公路AC-25改进型摊铺速度控制在2～2.5m/min较为合适。现场摊铺过程中，应严格控制摊铺速度，不能忽快忽慢。
明确摊铺机接料斗的操作程序：摊铺接料斗应在刮平板尚未露出，尚有10cm左右热料时拢料，同时卸完料的料车应及时退出，在拢料结束，料斗两翼恢复原位时，下一料车应立即开始卸料，做到连续供料。由于拢料过程中，原先聚集在料斗两翼的粗料相对集中后，再加上下料车刚开始粗料流向接料斗底部，因此，这段时间内的摊铺面容易出现块状离析。
摊铺机的工作状态直接影响到铺面的外观效果，因此将摊铺机调整至最佳状态是避免和减少铺面离析的关键：①要调试好摊铺机的料位，对于最大粒径较大的沥青混合料，摊铺机料位应适当提高，这一位置的确定需要反复比较。②为保证送料均匀，摊铺机料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速一定要协调，寻找到其中的最佳结合点。③螺旋布料器里的料量，最起码要高于布料器的中心位置，一般要达到螺旋布料器的2／3高度，也有的专家提出更高的高度要求，即布料器在正常工作时，以“若隐若现”为宜，这个要根据现场铺面效果，结合实际予以确定。④螺旋布料器里的料面高度应在同一平面上，并与铺面横坡保持一致，使熨平板的挡料板前混合料均匀分布，尽可能的避免离析的产生。
摊铺机熨平板的振幅、振频调整影响到铺面初始压实和铺层的粗细分布情况；
熨平板的激振强度大会将细料振到铺层下部，表面则显得粗料较多。反之则铺面表层细料较多，因为熨平板由多块拼合而成，每个熨平板由于夯锤新旧程度和磨损情况不同，整个铺面容易呈现出条状离析，因此，现场要结合原材料本身材质和铺面完成后的外观情况予以综合性的考虑而确定。
6 碾压工艺和方案的合理设置
沥青混合料完成摊铺工序后应及时碾压，为了保证碾压效果，应科学合理地配置碾压机具，优化组合碾压工序，保证现场碾压有条不紊的实施，重点要保证现场碾压顺序，即初压、复压和终压区不同的机具和工艺要求均符合试铺段确定的技术方案，同时合理的碾压工艺设置亦有利于消除铺面离析。
碾压机具及碾压方案：对于沥青面层碾压工序而言，胶轮压路机在适当温度条件下对沥青混合料的揉搓作用，除消除面层部分离析外，更主要的是对沥青混合料的重分布和均匀性起到一定效果，而振动压路机的振动压实则从根本上保证了沥青面层的压实度。至于两类机械如何组合笔者认为不应该有一个固定的模式，应根据施工机械、气候条件、摊铺速度等实际情况在试验路段施工时选择不同的碾压方案综合考虑。最终确定一种符合各自施工实际的碾压方案。
7 结论与建议
通过上述分析可以得出以下结论：①沥青混合料目标配合比级配的设计是保证沥青面层质量的关键；
②作为一种混合料，沥青面层施工中的离析现象是不可避免的，尤其是大粒径的沥青
混合料。也不要通过盲目的减小最大粒径含量来减小离析；
③注意总结分析影响离析现象的各种因素和环节，要做到有的放失的进行事前控制；
④对小范围的离析尤其是中下面层最好是不作处理。
