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(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題, 嚴(yán)重的離析會(huì)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(guò)對(duì)瀝青混合料拌合、運(yùn)輸、攤鋪和碾壓過(guò)程的研究, 分析了瀝青混合料離析產(chǎn)生的原因, 對(duì)其預(yù)防措施和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了探討, 以期在工程實(shí)踐中參考。
[關(guān)鍵詞]瀝青混合料　離析　級(jí)配
　　一、概述
近年來(lái), 由于國(guó)家加大對(duì)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(shì)。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(jí)配離析和溫度離析。級(jí)配離析出現(xiàn)時(shí), 瀝青路面上一些區(qū)域粗料集中, 另一些區(qū)域細(xì)料集中, 使得混合料變得不均勻, 級(jí)配及瀝青用量與設(shè)計(jì)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(xì)料集中、孔隙率小, 可能會(huì)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(huì)導(dǎo)致路面水損壞。溫度離析是指瀝青混合料在儲(chǔ)存、運(yùn)輸及攤鋪中受天氣、施工機(jī)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(huì)導(dǎo)致路面壓實(shí)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(huì)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(guò)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(huì)料場(chǎng), 一個(gè)工程的集料往往來(lái)自好幾個(gè)料場(chǎng), 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(jī)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(shí)際級(jí)配與配合比設(shè)計(jì)所用的級(jí)配有很大的差距, 盡管目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)很認(rèn)真, 但生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)有了很大的變化, 到正式生產(chǎn)時(shí), 實(shí)際材料與配合比的材料相比就有了很大的差異。
2. 2 運(yùn)輸過(guò)程中造成的離析
拌和的瀝青混合料可能是先進(jìn)入熱貯料倉(cāng), 也可能直接從拌合機(jī)卸料到運(yùn)料車中, 按規(guī)范要求運(yùn)料車應(yīng)該每卸一斗挪動(dòng)一下, 以便減少混合料的離析, 實(shí)際上即使這樣做了, 離析也是難免的, 更何況有許多運(yùn)料車并沒(méi)有按照規(guī)范的要求做, 車停在拌合機(jī)下一直不動(dòng), 卸料成為一座小山, 離析就更嚴(yán)重了。
2. 3 攤鋪過(guò)程中的離析
瀝青混合料攤鋪機(jī)在攤鋪混合料過(guò)程中造成混合料不均勻或離析的原因主要有以下幾個(gè)方面:
1) 混合料從運(yùn)料車卸到攤鋪機(jī)的過(guò)程中, 一定程度上會(huì)產(chǎn)生粗細(xì)集料分離;
2) 混合料卸到攤鋪機(jī)料斗中以后, 中間的混合料進(jìn)入攤鋪機(jī)的速度快, 兩邊的混合料停留時(shí)間較長(zhǎng), 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(jī)的螺旋分料器在向兩側(cè)攤鋪時(shí)也會(huì)產(chǎn)生離析, 在加長(zhǎng)的接頭部位, 如果調(diào)整不好, 攤鋪的混合料在這里往往會(huì)產(chǎn)生離析;
4) 攤鋪機(jī)攤鋪寬度越長(zhǎng), 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(yùn)送混合料的距離過(guò)長(zhǎng)結(jié)果加大了離析的產(chǎn)生。
2. 4 混合料壓實(shí)不均勻
壓路機(jī)在壓實(shí)混合料時(shí)無(wú)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(huì)不一樣, 早壓和晚壓的溫度更不一致, 壓路機(jī)的噸位也會(huì)因?yàn)樗拥乃粩鄿p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(shí)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(jí)配會(huì)不均勻,造成一定程度的離析, 而且壓實(shí)度也會(huì)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(jí)配和材料選擇
首先在材料設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量選擇與壓實(shí)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(jí)配, 在生產(chǎn)過(guò)程中盡量使級(jí)配在規(guī)定的級(jí)配范圍內(nèi)并接近中值, 特別是4. 75mm , 2. 36mm 和0. 075mm 檔的通過(guò)率更要接近中值, 因?yàn)檫@幾檔集料對(duì)混合料的均勻性影響很大, 4.75mm 和2. 36mm 的集料過(guò)少, 將影響表面均勻性, 易出現(xiàn)離析, 過(guò)多則難以壓實(shí)。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(shí), 可加入外加劑, 提高集料與瀝青的粘附性能, 同時(shí)改變集料的表面性質(zhì)。
3. 2 加強(qiáng)瀝青混合料拌合工藝管理
瀝青混合料達(dá)到均勻的兩個(gè)基本要素是拌和溫度和拌和時(shí)間, 經(jīng)試拌后, 在生產(chǎn)過(guò)程中不應(yīng)隨意動(dòng); 同時(shí)還要隨時(shí)觀察拌鍋內(nèi)出的混合料的外觀, 均勻一致, 無(wú)花白料, 粗細(xì)集料分布均勻, 無(wú)粗細(xì)料分離現(xiàn)象。如有分離應(yīng)及時(shí)調(diào)整拌和溫度和適當(dāng)延長(zhǎng)拌和時(shí)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(yùn)輸中發(fā)生離析
從拌鍋內(nèi)卸料裝上運(yùn)料車過(guò)程中, 運(yùn)料車應(yīng)前后移動(dòng)不少于3 次, 要分幾次裝混合料, 避免一次裝料, 因?yàn)榛旌狭显谲囅鋬?nèi)形成一個(gè)大錐體, 會(huì)促使粗細(xì)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(yùn)輸時(shí), 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(jìn)施工工藝和強(qiáng)化質(zhì)量檢查
瀝青混合料的攤鋪過(guò)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(yùn)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(guò)多和翻動(dòng)過(guò)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(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)的方式;
6) 攤鋪機(jī)的前拱拱度應(yīng)調(diào)節(jié)得比后拱略大為宜, 人工接長(zhǎng)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(jī)振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)力和頻率;
8) 攤鋪機(jī)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(guò)程中, 對(duì)表面產(chǎn)生的粗離析, 應(yīng)及時(shí)人工補(bǔ)適量的細(xì)料予以補(bǔ)救。
綜上所述, 經(jīng)過(guò)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(cè)、評(píng)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(yàn)進(jìn)行離析檢測(cè)的方法。這是一種主觀的判別方法, 它沒(méi)有明確的離析程度評(píng)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(duì)于小粒徑和細(xì)級(jí)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(huì)有明顯的變化, 可以通過(guò)鋪砂法測(cè)路面構(gòu)造深度, 檢測(cè)評(píng)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(lái)評(píng)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(píng)價(jià)指標(biāo)。
4. 3 鉆芯取樣法
通過(guò)鉆芯取樣, 分析芯樣的材料組成及芯樣密度, 以評(píng)定離析的程度。取芯法費(fèi)時(shí)費(fèi)力, 同時(shí)上面層施工一般不允許過(guò)多取芯, 所以僅在發(fā)現(xiàn)路面明顯離析, 才采用此法進(jìn)行調(diào)查。由于路面離析處級(jí)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(píng)定指標(biāo)。
4. 4 核子密度儀法
核子密度儀可以檢測(cè)路面的密度, 根據(jù)檢測(cè)路段路面密度的變化范圍, 確定該路段離析程度的等級(jí)。核子密度儀是路面無(wú)損檢測(cè)的重要手段, 采用核子密度儀檢測(cè)具有快速、簡(jiǎn)便, 且對(duì)路面無(wú)損壞的優(yōu)點(diǎn)。但由于路面離析處粗料集中的地方, 級(jí)配偏粗、瀝青用量也偏少, 該點(diǎn)的密度值未必小, 因此核子密度測(cè)定儀有可能檢測(cè)不出這種離析。
4. 5 紅外線攝像法
紅外攝像儀可繪制整個(gè)區(qū)域的熱量分布圖, 并可以利用軟件分析熱量分布圖, 評(píng)價(jià)溫度離析狀況。紅外攝像儀只能探測(cè)到表面及表層的溫度分布情況, 紅外攝像儀對(duì)完工后路面的評(píng)價(jià)精確度不夠高, 不同紅外攝像儀經(jīng)過(guò)標(biāo)定后測(cè)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(wú)破損檢查與評(píng)定, 當(dāng)存在爭(zhēng)議時(shí)可用取芯法做最終的判定。紅外線攝像法在低氣溫施工時(shí), 可用于溫度離析的檢測(cè),以督促施工單位改進(jìn)設(shè)備與工藝。
五、結(jié)語(yǔ)
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。