浅谈公路沥青混合料施工中的离析控制

2022-09-11

1 沥青混合料离析的概念与危害

所谓沥青混合料的离析,指的是经过摊铺压实后的沥青面层,由于沥青混合料的沥青含量空隙率、级配组成与碾压温度等存在差异而造成材料组成与设计不符,并具有不同的性质(在一定区域范围内),从而使成型路面表现出不同的路用性能,它主要包括温度离析和集料离析两种。

沥青混合料离析的危害可以从它的两类型来分析说明:(1)集料离析造成的危害。集料离析中,粗集料较为集中的部位常会有空隙率过大、沥青含量偏少的情况出现,是造成沥青路面过早形成坑槽、出现水损害的原因之一;而粗集料离析后,沥青混合料不但抗裂性能差,而且拉伸强度低,严重降低路面的疲劳寿命;细集料较为集中的部位会有沥青含量偏多,空隙率过小的情况出现,导致路面出现泛油或永久变形等。(2)温度离析造成的危害。温度离析常会导致路面压实度不均匀,路面的平整度降低等。摊铺和碾压温度较低的区域,路面的空隙率较大,纹理深度也较大,这些区域的路面易出现早期破坏现象。工程实际中,这两种类型的离析往往综合出现,共同影响路面,从而造成上文引言所述的一系列早期破坏现象。

2 沥青混合料离析的特征与形成机理

我国高速公路面层普遍采用的沥青混凝土结构为连续密级配而施工中出现的沥青面层的离析现象主要为六种。其出现频率、出现部位、特征与形成机理的具体分析如表1。

沥青混合料在储存、运输、摊铺过程中的热量损失不同造成温度差异,从而造成温度离析。它与上述各种都不一样,不能用肉眼直接观察到,必须借助温度测试设备。

总结这些离析形成的机理,得出集料离析(包括表1中的前5种)一般由沥青混合料的级配组成、沥青与集料的粘附性、集料的材料不均匀和质量不均匀、沥青混合料的拌和(如拌合时间不足或者拌和不均)、混合料的装卸运输出现失误(如急刹车和路况不平)、沥青混和料的摊铺和碾压(如采取全幅摊铺而不成梯队方式摊铺)等原因造成。而温度离析总的来说是由于环境温度与沥青混合料之间、混合料中心和表面之间的温度差异大,造成热交换所致,一般是不可避免的,只能削弱其影响。减小沥青混合料的温度差别可通过采用大吨位运输车辆、车厢隔温措施、合理的施工组织等方面来解决。

3 离析现象的具体施工控制措施

清楚了上述沥青混合料的离析现象、产生的机理和出现频率以及常见危害之后,采取及时合理的施工控制措施,控制这一造成路面早期病害的离析现象应从以下几个方面考虑。

沥青混合料的设计方面。具体来又从两个方面来解决。

(1)选择合理的沥青混合料类型,使之与路面结构层厚度相匹配。材料的粒径与铺摊厚度的比例关系不合理,造成混合料容易离析,从而空隙率偏大导致坑洞、松散等早期病害的重要原因。实践证明,中、下面层的沥青混合料的最大粒径与铺面厚度的比值≤1/2.6为好,而上面层则是≤1/3为好。在这个方面我们可以借鉴澳大利亚、德国等国家在沥青混合料离析控制中的先进经验。本人在工程实践中发现,当沥青用量为3.6%、3.7%和4.0%时,稍微增加沥青混合料中的沥青用量,有助于沥青面层施工的均匀性的提高。

(2)沥青混合料的拌和控制。首先应保证冷料斗的流量的均匀性。对于强制间歇式搅拌设备,应当在冷料供给输送带上进行初始配比(各种规格的集料进入干燥筒之前),以保证沥青混合料沥青混合料级配、生产的一致性、骨料加热温度的稳定性等等。其次应防止筛分过程中混仓和离析的产生。高速公路沥青面层施工,施工规范要求使用间歇式沥青拌和楼,拌和楼的热骨料振动筛网经常发生破损,会导致摊铺过程中的骨料离析机会增加。再次应控制沥青混合料中≤0.075mm颗粒的含量,因为它能显著影响集料的沥青膜的厚度和沥青裹覆质量。减少这些粒径范围颗粒的含量到容许范围的低限,经常会减少离析现象且较容易生产出均匀的沥青混合料。

(3)从沥青混合料的摊铺和碾压控制方面入手。摊铺作为最为关键的环节,其操作好坏,直接影响到能否得到最佳混合料。一方面应控制摊铺速度。摊铺机的摊铺速度常与其运行阻力有关,运行阻力与摊铺的轨迹形状、路面的坡度大小、沥青混合料的料位高低、自卸运料车的阻力等等都相关,且随时都在变化。现代摊铺机比较容易做到,主要是考虑拌和机的生产能力和温度性、运输车辆的吨位和数量、碾压机械的配置等因素,从而保持连续、稳定的摊铺速度。

4 结语

合理的沥青混合料的级配以及沥青混合料在摊铺、碾压的生产过程中不发生规定内的偏差,是保证沥青路面的耐久性、抗疲劳破坏能力、抗车辙能力的关键。离析控制除了上述三个方面之外,从加强原材料的质量控制,加强沥青混合料运输过程中的控制以及对沥青混合料转运车的合理操作这三个方面入手,都能在一定程度上减少离析现象的发生。

摘要：沥青路面广泛应用于我国公路修建,具有吸振、平整和维修方便等优点,而沥青路面车辙、脱落、裂缝等早期破坏现象的出现,很大程度是因为沥青混合料施工中造成的离析所致。本文首先论述了沥青混合料的概念和危害,随后论述了沥青混合料离析的特征与形成机理,最后论述了离析现象的具体施工控制措施。

关键词：公路施工,沥青混合料,离析控制