瀝青混合料離析現(xiàn)象原因分析及預(yù)防措施

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[摘　要]離析現(xiàn)象是瀝青路面施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題, 嚴(yán)重的離析會導(dǎo)致瀝青混合料的各種力學(xué)性能和使用性能的下降, 嚴(yán)重影響路面的施工質(zhì)量, 并造成路面的破壞, 縮短路面的壽命。本文通過對瀝青混合料拌合、運輸、攤鋪和碾壓過程的研究, 分析了瀝青混合料離析產(chǎn)生的原因, 對其預(yù)防措施和評價方法進行了探討, 以期在工程實踐中參考。
[關(guān)鍵詞]瀝青混合料　離析　級配
　　一、概述
近年來, 由于國家加大對農(nóng)村公路的投資力度, 瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)也被廣泛的應(yīng)用到農(nóng)村公路的建設(shè)中, 其行車舒適性及維修方便性較水泥混凝土路面有較大的優(yōu)勢。但其早期破壞在很大程度上影響了其綜合使用性能, 瀝青混合料離析是造成瀝青路面早期破壞的原因之一。瀝青混合料離析可大致分為兩種類型: 級配離析和溫度離析。級配離析出現(xiàn)時, 瀝青路面上一些區(qū)域粗料集中, 另一些區(qū)域細料集中, 使得混合料變得不均勻, 級配及瀝青用量與設(shè)計不一致, 導(dǎo)致路面呈現(xiàn)出較差的結(jié)構(gòu)和紋理特性。一些區(qū)域細料集中、孔隙率小, 可能會出現(xiàn)泛油、車轍; 另一些區(qū)域粗料集中、孔隙率太大, 可能會導(dǎo)致路面水損壞。溫度離析是指瀝青混合料在儲存、運輸及攤鋪中受天氣、施工機械影響, 由于熱量損失而出現(xiàn)溫度差異的狀況?；旌狭系臏囟入x析會導(dǎo)致路面壓實度不均勻, 溫度較低的區(qū)域路面的空隙率較大、紋理深度也較大, 這些區(qū)域的路面易出現(xiàn)早期損壞。研究表明, 嚴(yán)重離析的路面使用壽命可能會減少50% 以上。目前公路瀝青路面的一些早期損壞, 如松散、網(wǎng)裂、坑洞、局部嚴(yán)重轍槽、局部泛油、新鋪瀝青路面的構(gòu)造深度不均等, 都與瀝青混合料的離
析密切相關(guān)。
二、離析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因分析
2. 1 拌和過程的不均勻及材料自身的不均勻
公路部門的集料多半不是自己生產(chǎn)的, 而是取自五花八門的社會料場, 一個工程的集料往往來自好幾個料場, 質(zhì)量參差不齊, 不僅石料質(zhì)量不同, 覆蓋層和風(fēng)化層清除不干凈, 破碎和篩分機械不統(tǒng)一, 篩孔尺寸混亂, 導(dǎo)致集料產(chǎn)品質(zhì)量及規(guī)格各行其是, 實際級配與配合比設(shè)計所用的級配有很大的差距, 盡管目標(biāo)配合比設(shè)計很認真, 但生產(chǎn)配合比設(shè)計有了很大的變化, 到正式生產(chǎn)時, 實際材料與配合比的材料相比就有了很大的差異。
2. 2 運輸過程中造成的離析
拌和的瀝青混合料可能是先進入熱貯料倉, 也可能直接從拌合機卸料到運料車中, 按規(guī)范要求運料車應(yīng)該每卸一斗挪動一下, 以便減少混合料的離析, 實際上即使這樣做了, 離析也是難免的, 更何況有許多運料車并沒有按照規(guī)范的要求做, 車停在拌合機下一直不動, 卸料成為一座小山, 離析就更嚴(yán)重了。
2. 3 攤鋪過程中的離析
瀝青混合料攤鋪機在攤鋪混合料過程中造成混合料不均勻或離析的原因主要有以下幾個方面:
1) 混合料從運料車卸到攤鋪機的過程中, 一定程度上會產(chǎn)生粗細集料分離;
2) 混合料卸到攤鋪機料斗中以后, 中間的混合料進入攤鋪機的速度快, 兩邊的混合料停留時間較長, 直到兩側(cè)的擋板立起才將混后料折向中間, 這期間, 兩側(cè)的混合料比中間的混合料的溫度要低得多, 從而使鋪到路面的混合料的溫度不一樣;
3) 攤鋪機的螺旋分料器在向兩側(cè)攤鋪時也會產(chǎn)生離析, 在加長的接頭部位, 如果調(diào)整不好, 攤鋪的混合料在這里往往會產(chǎn)生離析;
4) 攤鋪機攤鋪寬度越長, 混合料的離析就越嚴(yán)重, 現(xiàn)在許多公路為了提高平整度采取了全幅攤鋪的方式, 由于攤鋪寬度大,螺旋分料器運送混合料的距離過長結(jié)果加大了離析的產(chǎn)生。
2. 4 混合料壓實不均勻
壓路機在壓實混合料時無論如何不可能做到溫度、遍數(shù)、速度都統(tǒng)一, 邊上和中間也會不一樣, 早壓和晚壓的溫度更不一致, 壓路機的噸位也會因為所加的水不斷減少而稍有變化, 再加上鋪到路上的溫度本身就有相當(dāng)大的差異, 所以路面混合料的壓實度不可能相同。由于以上種種原因, 所鋪筑的瀝青路面不僅級配會不均勻,造成一定程度的離析, 而且壓實度也會不一樣, 從而遺留下一些不可預(yù)見的隱患, 在水和荷載的作用下, 造成路面局部的早期損壞。
三、預(yù)防產(chǎn)生離析現(xiàn)象的措施
3. 1 嚴(yán)格控制礦料級配和材料選擇
首先在材料設(shè)計上應(yīng)盡量選擇與壓實層厚度相匹配的混合料類型, 適當(dāng)?shù)臏p少集料的最大粒徑。要嚴(yán)格控制瀝青混合料的礦料級配, 在生產(chǎn)過程中盡量使級配在規(guī)定的級配范圍內(nèi)并接近中值, 特別是4. 75mm , 2. 36mm 和0. 075mm 檔的通過率更要接近中值, 因為這幾檔集料對混合料的均勻性影響很大, 4.75mm 和2. 36mm 的集料過少, 將影響表面均勻性, 易出現(xiàn)離析, 過多則難以壓實。其次盡量選用表面干燥潔凈的堿性集料, 以提高集料與瀝青自身的粘附能力, 減少離析。選擇與集料有良好粘附性能和高溫穩(wěn)定性好的瀝青。必要時, 可加入外加劑, 提高集料與瀝青的粘附性能, 同時改變集料的表面性質(zhì)。
3. 2 加強瀝青混合料拌合工藝管理
瀝青混合料達到均勻的兩個基本要素是拌和溫度和拌和時間, 經(jīng)試拌后, 在生產(chǎn)過程中不應(yīng)隨意動; 同時還要隨時觀察拌鍋內(nèi)出的混合料的外觀, 均勻一致, 無花白料, 粗細集料分布均勻, 無粗細料分離現(xiàn)象。如有分離應(yīng)及時調(diào)整拌和溫度和適當(dāng)延長拌和時間。拌和均勻性不好的瀝青混合料, 鋪筑路面將出現(xiàn)塊狀離析。
3. 3 防止瀝青混合料在運輸中發(fā)生離析
從拌鍋內(nèi)卸料裝上運料車過程中, 運料車應(yīng)前后移動不少于3 次, 要分幾次裝混合料, 避免一次裝料, 因為混合料在車箱內(nèi)形成一個大錐體, 會促使粗細料分離。這種離析的混合料, 攤鋪后面層將出現(xiàn)塊狀離析。運輸時, 不論氣溫高低均應(yīng)用棉被覆蓋, 防止混合料表面溫度降低, 結(jié)殼, 造成溫度離析。
3. 4 改進施工工藝和強化質(zhì)量檢查
瀝青混合料的攤鋪過程是影響瀝青路面質(zhì)量的關(guān)鍵因素,因此, 要嚴(yán)格控制攤鋪工藝, 避免離析現(xiàn)象的發(fā)生。主要有:
1) 避免運輸車起斗太快, 保證連續(xù)均勻供瀝青混合料;
2) 調(diào)節(jié)料位傳感器, 使螺旋輸料器的轉(zhuǎn)速盡可能均勻;
3) 正確操作受料斗翼板, 嚴(yán)禁受料斗內(nèi)固定積料過多和翻動過速;
4) 攤鋪速度確定后, 應(yīng)盡可能保持穩(wěn)定和連續(xù);
5) 盡量采用多臺攤鋪機梯隊作業(yè)的方式;
6) 攤鋪機的前拱拱度應(yīng)調(diào)節(jié)得比后拱略大為宜, 人工接長調(diào)寬的熨平板, 其熨平板的前后拱之差為3- 4mm , 液壓伸縮調(diào)寬的熨平板, 差值以2mm 為宜;
7) 合理地選擇攤鋪機振動系統(tǒng)的振動力和頻率;
8) 攤鋪機螺旋分料器的高度應(yīng)根據(jù)攤鋪層厚度的變化而變化;
9) 攤鋪過程中, 對表面產(chǎn)生的粗離析, 應(yīng)及時人工補適量的細料予以補救。
綜上所述, 經(jīng)過采取措施, 瀝青混合料的離析現(xiàn)象是能夠大大減少到最低程度的, 從而提高路面的安全使用性, 保障路面的使用壽命。
四、離析的檢測、評定方法
4. 1 視覺觀察法
視覺觀察法即根據(jù)路面的表觀狀況和調(diào)查者的經(jīng)驗進行離析檢測的方法。這是一種主觀的判別方法, 它沒有明確的離析程度評定標(biāo)準(zhǔn), 所以有一定的局限性, 只適用于大粒徑及較粗的瀝青混合料, 對于小粒徑和細級配的瀝青混合料并不適用。
4. 2 鋪砂法
路面離析區(qū)域與非離析區(qū)域表面紋理深度會有明顯的變化, 可以通過鋪砂法測路面構(gòu)造深度, 檢測評定路面離析的程度。采用離析處路面的構(gòu)造深度與非離析處路面構(gòu)造深度的比值來評定離析的程度, 即采用非離析處路面的構(gòu)造深度TD 作為參照物, 與離析處的構(gòu)造深度之比(TD 離析處?TD 非離析處) 作為評價指標(biāo)。
4. 3 鉆芯取樣法
通過鉆芯取樣, 分析芯樣的材料組成及芯樣密度, 以評定離析的程度。取芯法費時費力, 同時上面層施工一般不允許過多取芯, 所以僅在發(fā)現(xiàn)路面明顯離析, 才采用此法進行調(diào)查。由于路面離析處級配、瀝青用量、芯樣密度都可能發(fā)生變化, 因此三指標(biāo)均可作為離析的評定指標(biāo)。
4. 4 核子密度儀法
核子密度儀可以檢測路面的密度, 根據(jù)檢測路段路面密度的變化范圍, 確定該路段離析程度的等級。核子密度儀是路面無損檢測的重要手段, 采用核子密度儀檢測具有快速、簡便, 且對路面無損壞的優(yōu)點。但由于路面離析處粗料集中的地方, 級配偏粗、瀝青用量也偏少, 該點的密度值未必小, 因此核子密度測定儀有可能檢測不出這種離析。
4. 5 紅外線攝像法
紅外攝像儀可繪制整個區(qū)域的熱量分布圖, 并可以利用軟件分析熱量分布圖, 評價溫度離析狀況。紅外攝像儀只能探測到表面及表層的溫度分布情況, 紅外攝像儀對完工后路面的評價精確度不夠高, 不同紅外攝像儀經(jīng)過標(biāo)定后測定結(jié)果才可用于分析比較。鋪砂法、核子密度儀法可與視覺觀察法相結(jié)合應(yīng)用于路面離析的無破損檢查與評定, 當(dāng)存在爭議時可用取芯法做最終的判定。紅外線攝像法在低氣溫施工時, 可用于溫度離析的檢測,以督促施工單位改進設(shè)備與工藝。
五、結(jié)語
瀝青混合料離析是影響路面質(zhì)量的主要因素之一, 但是只要找出瀝青混合料產(chǎn)生離析的原因, 采取相應(yīng)的措施, 就可有效地解決瀝青混合料的離析現(xiàn)象, 從而提高瀝青混合料路面的質(zhì)量。