瀝青混合料溫度離析研究

摘 要：施工過程中，瀝青混合料的溫度離析是造成路面早期損壞的主要原因之一，本文闡述了溫度離析機理，分析了瀝青混合料生產(chǎn)、運輸及攤鋪過程中溫度離析的產(chǎn)生的原因，并介紹了溫度離析檢測方法及控制措施。

關鍵詞：瀝青混合料；施工過程；溫度離析

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）35-015-01

瀝青混合料的離析是普遍存在并且較難解決的問題。產(chǎn)生離析的瀝青混凝土路面其使用壽命會降低10%～50%。路面離析已成為決定路面質(zhì)量的主要因素之一，應引起道路工作者充分的重視。NCHRP-441研究報告中提出了溫度離析評價標準[2]，如下表所示

一、施工過程中的溫度離析

1.生產(chǎn)及貯存過程中的溫度離析

熱拌瀝青混合料成品在貯料倉中溫度下降不得超過10℃，溫度控制不當時，拌合后的混合料會出現(xiàn)不均勻、大塊結塊現(xiàn)象。混合料生產(chǎn)過程中，集料的溫度要比瀝青高10℃～30℃，集料加熱溫度的不均勻也會造成離析。當天拌和完的混合料要當天用完，從拌合到攤鋪結束時間要控制在6h以內(nèi)。

2.運輸過程中的溫度離析

溫度離析主要發(fā)生在運料車運輸和卸料的過程中。通常瀝青混合料的拌合溫度為150℃～165℃，裝入運料車后，瀝青混合料會通過車廂壁與空氣進行熱交換，靠近車廂壁及頂層的混合料溫度下降較快，而熱量從中心向四周傳導的速度較慢，車廂中部與車廂壁及頂層的溫度會出現(xiàn)較大差異，從而產(chǎn)生離析。影響運料車內(nèi)混合料熱量損失的總量及混合料溫度差的主要因素有：（1）混合料裝入運料車時的溫度；（2）氣溫；（3）車廂是否隔溫；（4）車廂尺寸與所運混合料噸數(shù)的關系；（5）運距；（6）運料車速度；（7）在攤鋪機前等待的時間；（8）混合料是否覆蓋；（9）交通延誤。除此之外，卸料過程中，由于車廂中部的材料溫度高、粘性低，因而在傾倒過程中首先被卸到攤鋪的料斗中，靠近車廂內(nèi)壁的物料往往會落在料斗的兩側和頸部。中部的高溫材料最先攤鋪到路面基層，靠近車廂內(nèi)壁的低溫材料不僅是最后攤鋪的，并且攤鋪作業(yè)時長要求兩者的攤鋪具有時差。這樣的顯著的溫差會導致溫度離析。

與傳統(tǒng)瀝青混凝土相比，新的聚合物改性瀝青混合料、高性能瀝青混凝土（Superpave）、瀝青混凝土SMA、多碎石瀝青混凝土SAC以及其他抗轍槽的混合料需要較高的攤鋪溫度，需要在較高溫度下生產(chǎn)及較高溫度下裝入運料車，如果不注意控制上述種種因素，瀝青面層可能產(chǎn)生較多的溫度離析。

我國高速公路施工單位往往忽視上述因素，沒有專用的運料車及車廂隔溫設施。另外，不少工程管理人員認為運距近不需要覆蓋，夏季氣溫高不需要覆蓋，忽略了空氣溫度與混合料溫度之差常在120℃以上的實際情況，造成了溫度離析。

3.攤鋪過程中的溫度離析

攤鋪機停機待料時，最后攤鋪的這些混合料溫度必然會降低，要等下一車新的混合料攤鋪完，且攤鋪機往前行駛一定距離后才能開始碾壓，這樣便形成了溫度過低、面積較大的冷料塊，最終導致攤鋪層不同位置的溫度差別顯著增大。

我國一些高速公路工地，每天攤鋪層的末端不但混合料溫度低，而且高程或厚度不夠，拖帶出的鋒面也很不整齊，往往要整齊鋒面和找補厚度，在這個過程中，混合料的溫度必然顯著下降。少數(shù)高速公路工地，夜間23：00～24：00仍在攤鋪瀝青面層，顯然溫度離析和集料離析將更為嚴重，瀝青混凝土的不均勻性也更為嚴重，這為瀝青路面的早期破壞埋下了隱患。

二、檢測方法

目前國內(nèi)外普遍采用紅外攝像儀觀察和控制瀝青路面溫度離析[2]。紅外攝像儀通過拍攝攤鋪后尚未碾壓道路表面的紅外輻射波，繪制出整個路面的熱量分布圖，評價攤鋪面的溫度離析狀況，為及早處理、預防施工中出現(xiàn)溫度差別提供檢測依據(jù)。相關研究表明，攤鋪過程中，粗集料集中、空隙率較大的瀝青面層區(qū)域，溫度下降較快；相反，細集料集中、瀝青含量較大的區(qū)域，路面保溫時間更長。紅外攝像儀主要用于瀝青面層的施工過程控制，對施工完成后路面的離析評價精確度不夠。

三、控制措施

溫度的控制是瀝青面層各項技術指標符合配合比設計要求的關鍵。對于瀝青混合料而言，溫度控制是前提，從目標配合比設計階段開始。瀝青混合料所有的技術指標都是建立在溫度控制的基礎上。拌合時，要控制拌合溫度及均勻性；由于大噸位的運輸車輛易于保溫，因此，瀝青混合料的運輸應盡量采用大噸位的車輛，特別是在氣溫低、運距長的情況下不能使用小噸位車輛；運輸過程中覆蓋瀝青混合料時，采用雙層篷布中間加海綿，固定在車上，卸料時不要揭開。 使用瀝青混合料轉運車進行混合料的二次攪拌，使有可能在拌合、貯存、運輸過程中產(chǎn)生的溫度離析、集料離析消除，重新使混合料級配均勻、溫度一致，將攪拌后的混合料連續(xù)地輸給攤鋪機，而且能提高瀝青路面的平整度和提高攤鋪機的工作效率。攤鋪前溫度和攤鋪后鋪面溫度、碾壓時初壓、復壓、終壓不同階段的溫度控制都是必不可少的。

四、瀝青混合料溫度離析后的技術處理

瀝青混合料的溫度離析往往是由于瀝青混合料在運輸和攤鋪過程中操作不當造成的。攤鋪后的瀝青面層產(chǎn)生溫度差異后，如果不采取相應的處理措施，將使碾壓后的瀝青面層壓實度分布不均勻，瀝青面層的平整度可能也不能滿足要求。溫度較低區(qū)域壓實度往往低于設計要求，導致路面上出現(xiàn)有質(zhì)量缺陷的面積。

對于較大面積的路面較低區(qū)域（例如離析區(qū)域寬度大于碾壓輪寬度的1/4），且低溫區(qū)域最低溫度低于110℃～120℃時，應對已攤鋪的瀝青混合料進行換料處理。

對于較小面積的路面較低區(qū)域（例如離析區(qū)域寬度小于碾壓輪寬度的1/4），且低溫區(qū)域最低溫度高于110℃～120℃時，可采用增加碾壓遍數(shù)的方式。