高速公路瀝青路面施工中離析現(xiàn)象的成因及控制措施

馬召耳 賀斌海

摘 要：我國道路的主要路面形式為瀝青混凝土路面，尤其是高速公路的路面因?yàn)槭菫r青路面，而經(jīng)常發(fā)生離析現(xiàn)象。該文主要分析瀝青混合料的離析現(xiàn)象的成因，針對(duì)我國瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行研究，并以此為基礎(chǔ)提出相應(yīng)的改進(jìn)對(duì)策，以期對(duì)我國我國瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)提供有效借鑒。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土 離析 成因 控制措施 公路 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（c）-0-02

高速公路的瀝青路面會(huì)因?yàn)橐恍p害而產(chǎn)生變形、網(wǎng)裂、泛油或是瀝青路面造深度不均及橫向裂縫等現(xiàn)象，這些均和瀝青路面所用混合料的離析有聯(lián)系。

1 瀝青混合料離析的分類

通常來說，瀝青混合料發(fā)生離析主要有如下分類：一是級(jí)配離析，熱拌瀝青混合料在整個(gè)的生產(chǎn)過程、運(yùn)輸過程及攤鋪過程中，發(fā)生了一些不正常操作而導(dǎo)致混合料的粗細(xì)集料分布混亂，發(fā)生離析；二是溫度離析，指瀝青混合料在儲(chǔ)存、運(yùn)輸及攤鋪的過程中，因?yàn)槭艿教鞖馀c施工機(jī)械的不同影響，因熱量損失而發(fā)生溫度有差異的情況。瀝青混合料發(fā)生溫度離會(huì)造成高速公路的路面的壓實(shí)度不夠均勻，溫度低的瀝青躋身空隙率和紋理深度會(huì)較大，這容易發(fā)生早期損壞；三是集料離析，瀝青含油量偏高的混合料就會(huì)產(chǎn)生這種離析，如瀝青混合析漏和SMA混合料容易發(fā)生集料離析。三種離析對(duì)于高速公路的瀝青躋身造成的傷害都很嚴(yán)重，都會(huì)造成瀝青路面發(fā)生早期損壞，減少了瀝青路面的使用期限。研究顯示，離析現(xiàn)象嚴(yán)重的瀝青路面的使用期限可能會(huì)縮短50%以上。

2 高速公路瀝青路面施工中發(fā)生離析現(xiàn)象的主要原因

2.1 瀝青路面原材料選用控制不嚴(yán)

瀝青材料的好壞在路面低溫抗裂性、高溫抗車轍性以及耐用性方面有非常直接的關(guān)系。關(guān)于瀝青和礦料的質(zhì)量對(duì)混合料高溫抗車轍性影響可以分2組進(jìn)行試驗(yàn)，一組為相同礦料不同的瀝青；另一組是不同礦料相同的瀝青。試驗(yàn)結(jié)果說明瀝青對(duì)混合料高溫抗車轍性影響很大，同樣礦料的質(zhì)量對(duì)混合料高溫抗車轍性也有著直接的影響。面層結(jié)構(gòu)所需礦料的粗集料的最大粒度高于規(guī)定的要求時(shí)，在荷載及環(huán)境因素的作用下被反復(fù)壓碎，會(huì)使路面抗滑性及抗變形能力減弱。除此之外，酸性石料象花崗巖、石英巖等粘附瀝青的性能較差，長(zhǎng)久使用后瀝青膜會(huì)漸漸從集料的表面剝落，從而導(dǎo)致集料之間喪失粘結(jié)力使路面破壞。

2.2 瀝青集料生產(chǎn)的影響

高速公路瀝青路面施工的質(zhì)量主要取決于所用的原材料的質(zhì)量。在選擇高速公路所用的瀝青路面材料中，選取不同規(guī)格的碎石產(chǎn)生的結(jié)果是不同的。部分施工企業(yè)為保證施工的原材料可以及時(shí)供應(yīng)，通常會(huì)選擇多個(gè)碎石場(chǎng)同時(shí)供應(yīng)原材料，而因?yàn)椴煌乃槭瘓?chǎng)的管理、破碎和篩分碎石的規(guī)范沒有統(tǒng)一，且設(shè)備水平也各不相同，所以不同的碎石場(chǎng)即便生產(chǎn)同一規(guī)格的碎石，但實(shí)際的尺寸也有差異。

要注意好選料，高速公路施工單位必須按照施工的實(shí)際需求選擇合適的、質(zhì)量過關(guān)的采石場(chǎng)，并且要求其使用統(tǒng)一的碎石機(jī)及篩分設(shè)備開展碎石生產(chǎn)，以增加原材料的均勻性，甚至條件允許的高速公路施工企業(yè)可以在原材料進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)以后，自身用設(shè)備對(duì)碎石開展重新篩分。不均勻的集料會(huì)造成瀝青混合料的級(jí)配不合理進(jìn)而發(fā)生離析現(xiàn)象；在瀝青混合料的攪拌及生產(chǎn)時(shí)，因?yàn)樯狭蠒r(shí)的材料的比例不準(zhǔn)確或是熱料篩網(wǎng)損壞等原因，導(dǎo)致骨料沒有按設(shè)計(jì)的比例進(jìn)入拌缸，從而發(fā)生混合料

離析。

2.3 瀝青混合料的運(yùn)輸及攤鋪的影響

高速公路所用的瀝青混合料從材料貯料罐向材料運(yùn)輸車?yán)镅b送的時(shí)候，因?yàn)檫\(yùn)輸車的高度過高，會(huì)使得大骨料滾落至車廂附近，產(chǎn)生骨料離析；運(yùn)輸車?yán)锩娴臑r青混合料向攤鋪機(jī)卸料時(shí)，大骨料同樣滾落到攤鋪機(jī)的受料斗兩側(cè)，使得小骨料滯留于攤鋪機(jī)中間，又造成骨料離析；攤鋪機(jī)對(duì)應(yīng)的送料器在運(yùn)送瀝青原材料的過程中，先把中間集料輸送到布料器，剩下的粗集料則滯留在料斗中，而當(dāng)攤鋪機(jī)收斗的時(shí)候，產(chǎn)生集料的離析；攤鋪機(jī)的熨平板通常不是一整塊的，而是其中有接縫，其中少許接縫不夠平整就會(huì)造成離析問題；攤鋪機(jī)的布料器同樣不是一整塊的，其葉片在布料器中的連接位置同樣不平順，也可以造成在這個(gè)位置滯留大骨料，發(fā)生離析。

2.4 瀝青混合科溫度的影響

在高速公路所用的瀝青熱混合料在運(yùn)輸時(shí)，如果運(yùn)輸距離不遠(yuǎn)，不會(huì)發(fā)生大的問題；但如果運(yùn)輸距離過長(zhǎng)，則必須造成運(yùn)輸車的廂底、側(cè)面與頂面的溫度慢慢下降，使得混合科在運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，其表面溫度降至110 ℃左右或更低，但其內(nèi)部的溫度卻還是保持在150 ℃左右。

在針對(duì)瀝青路面進(jìn)行改性處理時(shí)，因?yàn)闇囟纫蟾撸詢?nèi)部發(fā)生溫差的現(xiàn)象更明顯。卸料時(shí)，混合料在頂面溫度偏低的部分放置于攤鋪機(jī)受料斗兩邊時(shí)，當(dāng)料車卸料完成及受料斗中的大量混合料接近卸完時(shí)，兩邊的冷料必然會(huì)向內(nèi)落下，進(jìn)而被輸送帶傳輸至布料器中被整合熨平，但熨平板無法使溫度低的混合料和溫度高的混合料同時(shí)固結(jié)，所以就會(huì)導(dǎo)致在攤鋪層上出現(xiàn)離析。因?yàn)槊寇嚵隙紩?huì)產(chǎn)生這種因?yàn)闇囟炔煌鴮?dǎo)致的離析破壞，所以最后的離析現(xiàn)象就顯現(xiàn)周期性，變得更明顯。

3 避免高速公路瀝青路面發(fā)生離析現(xiàn)象的有效對(duì)策

3.1 控制好瀝青原材料堆放

瀝青集料堆放，即高速公路的瀝青混合料的拌和站必須分別堆放不同規(guī)格的集料，并采用可靠、有效的隔離設(shè)施，防止集料混雜。堆料方法可以一層一層地逐步堆積并加高，因?yàn)榉謱佣逊e能夠有效減少由于骨料重力而發(fā)生的離析。運(yùn)料車在卸倒骨料時(shí)，也必須一車一車地緊挨著料堆傾倒；瀝青原材料拌和時(shí)，必須嚴(yán)格控制使得骨料能夠達(dá)到級(jí)配均勻，盡量使對(duì)應(yīng)的級(jí)配誤差控制在合理范圍內(nèi)；控制好瀝青填料對(duì)應(yīng)的粒度及含量，確保瀝青可以完全覆蓋骨料，合理控制瀝青的使用量，使誤差控制在設(shè)范圍以內(nèi)。

3.2 選公路瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度要適中

瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層厚度不應(yīng)小于集料的最大公稱尺寸3倍，對(duì)粗混合料，結(jié)構(gòu)層厚度要大于集料的最大公稱尺寸3倍。因此，AK-13的最大公稱尺寸是13.2 mm，則路面瀝青結(jié)構(gòu)層厚度要不小于4 cm，AC-16Ⅰ的最大公稱尺寸是16.0 mm，則路面瀝青結(jié)構(gòu)層厚要不小于5 cm，AC-20Ⅰ的最高公稱尺寸是19 mm，路面瀝青的結(jié)構(gòu)層相應(yīng)的厚度要不小于6 cm，AC-25Ⅰ的最高公稱尺寸是26.5 mm，則路面瀝青結(jié)構(gòu)層厚度要不小于8 cm。

3.3 路面瀝青混合料對(duì)應(yīng)的級(jí)配必須要合理

目前一些施工單位根據(jù)工程所在地的氣候條件及交通情況等，對(duì)礦料級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，自行設(shè)計(jì)級(jí)配范圍。

對(duì)夏季高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，冬季并不太冷的地區(qū)或是重載路段要重點(diǎn)考慮高溫抗車轍性能的需求選擇較大的空隙率，密級(jí)配混合料適合選擇粗型密級(jí)配的瀝青混合料；對(duì)冬季低溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)或非重載地區(qū)，保證抗車轍性能的前提下，提高低溫抗裂能力，選擇較小的空隙率，密級(jí)配混合料適合選擇細(xì)型密級(jí)配的瀝青混合料；對(duì)夏季高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，冬季寒冷，年溫差較大，又是重載路段的路面施工，高溫與低溫的要求互相矛盾時(shí)，要以高溫抗車轍性能為主，同時(shí)考慮低溫抗裂能力的需要，采取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)空隙率。

3.4 提高配合比設(shè)計(jì)

混合料離析同集料配合比設(shè)計(jì)密切相關(guān)，在混合料中最大粒徑及其附近粒徑的集料含量是影響混合料離析的主要原因，若最大粒徑及其附近粒徑的集料含量偏多，整體重量不變的情況下其他粒徑的集料重量就會(huì)減少，大料多，細(xì)料減少，級(jí)配不均勻，容易造成離析。解決離析的方法是盡量減少最大粒徑的集料和細(xì)料的含量，增加中間粒徑。

3.5 選用瀝青原材料質(zhì)量要過關(guān)

瀝青材料的質(zhì)量對(duì)路面的低溫抗裂性、高溫抗車轍性以及耐久性有著非常直接的關(guān)系，要選擇使用優(yōu)質(zhì)的瀝青，瀝青既要滿足規(guī)范的要求，還要盡量提高指標(biāo)

要求。

除此之外，對(duì)高速公路上面層，要盡量采用改性瀝青，改性瀝青與普通瀝青相比對(duì)高溫穩(wěn)定性的次數(shù)要高一倍以上，對(duì)低溫彎曲試驗(yàn)的破壞應(yīng)變能力也有大幅度的提高。在重載較多并且氣候條件較差時(shí)，高速公路瀝青路面的中面層也要盡量采用改性瀝青。

4 結(jié)語

公路瀝青混凝土路面離析現(xiàn)象要從其發(fā)生的原因及可能產(chǎn)生的后果等方面采取措施，時(shí)行有效控制，只有這樣，才能有效減少瀝青混凝土路面離析現(xiàn)象的發(fā)生，延長(zhǎng)瀝青混凝土路面的使用期限，達(dá)到瀝青混凝土路面表面光滑、行車舒適且養(yǎng)護(hù)容易的施工要求。

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