瀝青路面施工溫度變異與 控制方法研究

周長春，熊 娜

（1.宜春市公路管理局豐城分局，江西 宜春 331100；2.江西省贛西公路工程監(jiān)理有限公司，江西 宜春 336000）

0 引言

瀝青混合料的性能與溫度密切相關(guān)。當(dāng)瀝青混合料溫度過高時，會引起瀝青的加速老化，影響路面的耐久性；當(dāng)混合料溫度較低時，瀝青粘滯度大，使混合料難于壓實(shí)。施工時溫度的控制優(yōu)劣對面層的壓實(shí)度、強(qiáng)度和耐久性會產(chǎn)生直接影響。

1 瀝青路面施工過程各階段溫度變異原因分析

1.1 瀝青混合料運(yùn)料過程中的溫度變異

在瀝青路面施工中，瀝青混合料經(jīng)拌合后裝入運(yùn)料車中運(yùn)至施工現(xiàn)場，在運(yùn)輸過程會發(fā)生不可避免的熱量流失，通常主要是卡車箱周邊熱量。在運(yùn)輸過程中技術(shù)人員雖然會采取一定的保溫措施，但效果不明顯。根據(jù)熱量的原理，一般瀝青混合料的溫度越高，溫度流失的速度也就越快。相反，如果周圍環(huán)境因素溫度相對較低，熱量流失也會加快。根據(jù)對紅外熱像儀采集的圖片進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)雖然瀝青和集料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，主要的熱量流失部位集中在車廂周邊，而車廂中部地區(qū)熱量基本保持不變。這樣就形成了溫度差，使得車廂中間的溫度也開始逐漸流失。

1.2 瀝青混合料裝卸料過程中的溫度變異

在瀝青路面施工過程中對瀝青混合料的溫度要求相當(dāng)嚴(yán)格，瀝青混合料的拌合溫度在160℃左右，運(yùn)輸過程中應(yīng)保持130℃以上。實(shí)際運(yùn)輸過程中混合料的表層溫度會流失一部分，這樣就形成了溫差，導(dǎo)致車廂上的混合料呈現(xiàn)出周邊區(qū)域溫度低于中心區(qū)域的現(xiàn)象，有時候溫差可能達(dá)到50℃左右。先卸出來的混合料是原本在車廂尾部頂層的混合料（約80℃），其次是車廂內(nèi)部區(qū)域的混合料（約130℃）滑落，最后是車廂前部和靠近車頭區(qū)域的混合料（85℃），這樣就可能導(dǎo)致混合料溫度最低區(qū)域會低于混合料的標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)溫度。

1.3 瀝青混合料攤鋪過程的溫度變異

在瀝青混合料攤鋪過程觀測到的溫度變異現(xiàn)象，體現(xiàn)在混合料出現(xiàn)溫度不均。主要是由于縱、橫兩個方向的溫度影響因素共同作用造成的結(jié)果。其根本原因應(yīng)該是裝料過程中造成混合料溫度不均以及工人操作過程中使用錯誤的方法所導(dǎo)致。

1.4 瀝青混合料壓實(shí)過程的溫度變異

不同的碾壓程度所造成的溫度降低程度也有所不同。壓實(shí)過程的溫度變異是伴隨著瀝青碾壓過程中存在的。這就形成環(huán)境溫差小的混合料降溫就慢，而溫度較大的部分降溫快。它們以不同的速度降溫，溫度逐漸接近，溫度標(biāo)準(zhǔn)差就變小，溫度流失就逐漸減慢。

2 溫度變異的影響因素

筆者通過分析溫度變化的規(guī)律與成因，對影響溫度變化的因素加以總結(jié)，其中包括環(huán)境因素、人為操作因素、設(shè)備因素和材料元素（見表1），從而有利于更好的對溫度變異進(jìn)行分析，并有針對性地采取溫度變異控制措施。

表1 溫度變異的影響因素統(tǒng)計(jì)分析表

3 控制溫度變異的方法

通過對常見的和溫度有關(guān)的因素進(jìn)行分析，進(jìn)一步明確了影響溫度變異直接相關(guān)的因素，在施工過程中可能產(chǎn)生溫度離析。而另一些因素雖然對溫度比較敏感，但是主要和溫度下降速度以及有效壓實(shí)時間有關(guān)。根據(jù)以上對溫度離析主要影響因素的分析，提出了一些溫度離析的控制解決對策。

3.1 瀝青混合料拌合溫度變異控制

分析實(shí)施過程中的不可抗拒因素，通過人為的改變，把這種影響降到最低。可以通過一些措施減小對溫度變異的影響，達(dá)到施工要求。研究表明，運(yùn)輸距離遠(yuǎn)的混合料會造成攤鋪后面積較大的低溫區(qū)域，縮小運(yùn)料車之間的時間間隔，以減小混合料之間的溫差。另外，一些個別施工中存在的不合理操作都應(yīng)避免，個別施工中有效的設(shè)備和工藝應(yīng)提倡廣泛使用，如運(yùn)料用棉被覆蓋等有效措施。拌合溫度：拌合時AH-110瀝青的加熱溫度應(yīng)控制在145～155℃，AH-90瀝青和AH-70瀝青的加熱溫度應(yīng)控制在150～165℃。瀝青混合料運(yùn)抵施工現(xiàn)場的溫度應(yīng)高于120～140℃。受雨淋或者已結(jié)團(tuán)應(yīng)該將混合料作廢，不得用于攤鋪。

3.2 優(yōu)化施工操作流程

施工中減少人為過失，保證工程質(zhì)量，對于操作方面是通過對溫度變異過程的分析和制定方法來盡量消除，設(shè)備方面則可以通過對設(shè)備的改裝和加強(qiáng)來進(jìn)一步完善。攤鋪機(jī)后料斗側(cè)翼的翻起頻率是由攤鋪機(jī)操作人員決定的，料斗側(cè)翼里會聚集冷卻較快的低溫料。頻繁的翻起會造成攤鋪的低溫區(qū)域。另外，在攤鋪機(jī)的前面料斗內(nèi)或者由于運(yùn)料車卸料時溢出到未攤鋪位置的混合料，落到地上的混合料會迅速降溫，由此所形成的低溫區(qū)域的大小和周圍氣溫、下層位的溫度以及攤鋪機(jī)到達(dá)這個位置的時間有關(guān)。

3.3 合理選擇材料與機(jī)械

一般可以通過選擇合適條件來減小對溫度變異的影響。針對溫度離析，美國設(shè)計(jì)開發(fā)了“轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)”。在進(jìn)入攤鋪機(jī)之前，在裝料、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)發(fā)生的溫度離析和級配離析，通過轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)進(jìn)行了極大的緩解，對提高工程質(zhì)量具有很大意義。在攤鋪前要預(yù)熱同時調(diào)整好攤鋪機(jī)熨平板，這樣能有效的減少縱向接縫，同時熨平板底面應(yīng)保持平整。一般在施工前半小時需保持熨平板溫度100℃左右，如果出現(xiàn)正拱和反拱現(xiàn)象，則應(yīng)該適當(dāng)?shù)恼{(diào)整撐拉熨平板的拉桿長度，使得路面的施工質(zhì)量得以保障。攤鋪機(jī)的攤鋪速度，不同項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算：

式中：V——攤鋪速度，m/min；

Q——拌合設(shè)備的混合料供給能力和產(chǎn)量，t/h；

C——效率系數(shù)，根據(jù)運(yùn)輸能力與材料供應(yīng)能力確定，一般取0.6～0.8；

W——攤鋪寬度，m；

ρ——瀝青混合料壓實(shí)形成的密度，2.35t/m3；

h——壓實(shí)后的攤鋪厚度，cm。

3.4 控制施工攤鋪與碾壓溫度

項(xiàng)目在施工過程中嚴(yán)格控制混合料的拌合，在每一個環(huán)節(jié)都十分強(qiáng)調(diào)混合料的溫度控制，根據(jù)施工規(guī)范確保瀝青混合料的質(zhì)量，使投入使用混合料沒有發(fā)白、冒青煙和離析等現(xiàn)象。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，如果混合料在運(yùn)輸時冒黃煙往往表明混合料過熱，運(yùn)料車的瀝青混合料能夠堆積很高，則說明混合料欠火，混合料的溫度過高、過低都會影響施工質(zhì)量，對不符合要求的應(yīng)廢棄。相鄰運(yùn)料車的延遲時間過長，會造成攤鋪出來的區(qū)域溫度更低。項(xiàng)目拌合時，主要參照表2。按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行瀝青路的初壓、復(fù)壓、終壓。初壓時選用鋼輪壓路機(jī)，初壓溫度多在130～140℃左右，鋼輪壓路機(jī)靜壓兩遍，壓路機(jī)應(yīng)以慢而勻的速度碾壓。初壓時主動輪在前，防止熱混合料被擠壓隆起，碾壓時應(yīng)從外側(cè)向內(nèi)側(cè)，從低向高處碾壓。如橫向平整度問題較大，則橫向強(qiáng)振2～3遍；如縱向平整度有問題，則沿縱向強(qiáng)振2～3遍，以使質(zhì)量達(dá)到要求。

表2 瀝青混合料拌合溫度控制要求

4 瀝青溫度變異與路面使用性能密切相關(guān)

瀝青混合料溫度的變異與路面使用性能密切相關(guān)，溫度的變異將導(dǎo)致壓實(shí)度的不均勻分布，進(jìn)一步會導(dǎo)致瀝青路面性能分布的不均勻，給工程質(zhì)量留下隱患。對于所有工程實(shí)施中不可抗拒的因素，要通過人為的彌補(bǔ)措施來降低溫度變異的影響；對人為的因素和工程技術(shù)中的影響，要通過對溫度變異過程的分析和制定相應(yīng)的方法來消除。

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