论沥青路面离析检测技术及应用

摘 要：本文对高速公路沥青路面离析的检测方法及评定标准做了简要分析，以确保高速公路沥青路面施工的质量控制。

关键词：沥青路面；离析检测；应用

0 引言

随着经济的发展，沥青路面的结构形式被广泛应用于高速公路建设。高速公路沥青路面的一些早期损坏，都与沥青混合料的离析密切相关。沥青混合料离析可大致分为两种类型：级配离析和温度离析。级配离析出现时，沥青路面上一些区域粗料集中，另一些区域细料集中，使得混合料变得不均匀，级配及沥青用量与设计不一致，导致路面呈现出较差的结构和纹理特性。温度离析是指青混合料在储存、运输及摊铺中受天气、施工机械影响，由于量损失而出现温度差异的状况。

1 沥青路面离析的危害分析

使颗粒状混合料达到最大密实度，是路面获得最佳力学性能的保证，因此，要求路面材料严格按照级配原理组成，而离析必然会改变混合料的级配组成。破坏了最合理最优良的级配组成设计，也相对局部改变了沥青的设计用量。

离析处所聚集的大集料，是从多方面聚合而来的。在缺少细和施工碾压时难以压实的双重作用下，空隙率增大，成为地面下渗的通道，导致沥青层内饱水浸泡，引起沥青剥离、基层泡、唧浆、冻胀等一系列水损害，最后导致网裂、坑槽。另外，由于缺少细料的填充，不能形成对粗骨料的粘结面，骨料之问近似于点接触的状态，结构稳定性差，容易发生颗粒间的相对移位，在轮胎水平力的作用下，产生松散、剥落、脱粒，甚至坑槽。在寒冬季节，也易出现温缩裂缝及冷脆型荷载裂缝。因此，离析料聚集处无论是抗压强度，还是抗弯拉强度，都被大大地削弱了，在行车荷载、温度应力等的作用下提早损坏。

离析出部分大集料后，余下的混合料虽然由于骨架结构被削弱会影响到强度，但由于大集料缺失的数量不是很多，对级配组成的改变也不太大，所以，无论从空隙率还是从强度来看，一般情况下影响还不太大，但这部分材料相对来说细料多了，沥青也多了，原设计的嵌挤结构有可能变成悬浮结构，影响高温稳定性，降低抗车辙、抗滑性能。

2 离析检测的方法分析

虽然在摊铺过程中各种离析无法避免，但可以通过一些措施进行有效的控制，减少离析现象的产生。沥青混凝土路面必须从混合料拌和、运输、摊铺机选型等各环节抓起，严格按照技术标准和规范进行施工。

2.1 铺砂法

路面离析区域与非离析区域沥青路面表面纹理深度会有明显的变化，可以通过铺砂法测路面构造深度，评定路面离析的程度，但这种方法比较费时。加拿大采用离析处路面的构造深度与非离析处的构造深度比值 (TD离析处／TD非离析处)来评定离析的程度，并已列入其规范 OPSS313。

但由于集料材质、混合料级配以及施工工艺均影响路面的构造深度，即使相同级配类型，不同段落问的构造深度也会有所不同，很难确定某种级配的标准构造深度。因此我们采用国内的研究成果：TD离析处／TD平均为离析的评定指标，其中TD平均为检测路段构造深度的平均值，其标准见表1。

2.2视觉观察法

视觉观察法即根据路面的表观状况和调查者的经验进行离析检测的方法。这是一种主观的判别方法，有一定的局限性，只适用于大粒径及较粗的沥青混合料，对于小粒径和细级配的沥青混合料并不适用。视觉观察法没有明确的离析程度评定标准且不同的调查者之间有时会产生分歧。

采用视觉观察法对我省已建的高速公路进行了调查，发现路面离析现象普遍存在，只是程度不同而已。典型的离析类型有：

(1)卡车末端离析是最常见的离析形式，主要是由于摊铺机收斗引起的，在路面上形成规则的、间隔一致的翼状离析。离析处摊铺机中央区域细料多，比较密实；摊铺机两侧粗料集中，细集料、沥青含量少，空隙率较大，表面纹理很深。

(2)带状离析也是比较常见的一种形式，通常出现于摊铺机的中央，也有位于边缘或其他地方。上、中、下面层均有这种情况出现，一些标段一直存在带状离析。产生这种现象的主要原因是摊铺设备或摊铺机操作的问题。

(3)接缝离析在中、上面层施工较为常见，由于采用两台摊铺机施工，路中央的纵向热接缝往往是最薄弱的环节。接缝处摊铺的混合料过多或过少，都会在接缝处产生离析现象，多了会形成桥的效应，影响接缝两侧的压实，少了接缝处压实不足。

(4)随机性离析在施工中也时有发生。因设备故障、摊铺机停机、拌和楼生产的混合料波动过大、碾压不及时等都可能造成随机性离析。低气温施工随意停机或保温措施不够往往会形成这种离析形态。

由于集料材质、混合料级配以及施工工艺均影响路面的构造深度，即使相同级配类型，不同标段间的构造深度也会有所不同，因此很难确定某种级配的标准构造深度值TD非离析处。因此本文建议采用TD离析处／TD平均为离析的评定指标。

2.3取样法

钻芯取样，分析芯样的材料组成及芯样密度，以评定离析的程度。由于路面离析处级配、沥青用量、芯样密度都可能发生变化，因此都可作为评定指标。我们结合实际的施工水平和国内的研究成果建议的离析判定标准见表2。

另一种方法是在摊铺机后面取样，分析混合料级配、沥青用量的变化来评定离析的程度。

2.4红外线摄像法

红外摄像仪是观察和控制温度离析的有效方法。红外摄像仪通过拍摄沥青混合料表面的红外辐射波，绘制出整个区域内的热沥青量分布图，根据路面沥青混合料的温度值来判定是否离析。我们采用的是美国国家沥青试验中心(NCAT)推荐的温度离析判定标准。

温度离析主要表现在以下几个方面：①装料车装料后覆盖不及时或运输中时间过长，沥青混合料表面温度较低；②两台摊铺机梯队作业碾压不及时，先后摊铺的混合料在接缝两侧形成温度差异，从而产生接缝碾压不实现象；③运料车卸料时不连续形成冷料聚集在摊铺机螺旋送料器中央，形成明显的温度离析带。温度离析可通过良好的覆盖及紧跟碾压的措施来解决。

红外线摄像法的优点：可绘制整个区域的热量分布图；可用于施工控制，减少及解决施工中出现的温度离析现象；有现成的软件分析热量分布图，评价路面施工质量。缺点是：只能探测到表面及表层的温度分布情况，不能分清是温度离析还是级配离析造成温度差异；施工完成后，红外摄像仪对路面的评价精确度不够，不同红外摄像仪经过标定后测定结果才可用于分析比较。红外线摄像法在低气温施工时，可用于温度离析的检测，可以检测出沥青路面提前失效而且出现骨刺样的坑洼、破损和破裂，以督促施工单位改进设备与工艺。

2.5核子密度仪法

核子密度仪可以检测路面的密度，根据检测路段路面密度的变化范围，确定该路段离析程度的等级。核子密度仪是路面无损检测的重要手段，采用核子密度仪检测具有快速、简便，且对路面无损坏的优点。但由于路面离析处粗料集中的地方，级配偏粗、沥青用量也偏少，该点的密度值未必会小，因此核予密度测定仪有可能检测不出这种离析。

美国一些州制定了核予密度仪检测离析的方法和标准，不同地区标准各异。本文在对施工资料统计分析的基础上，建议采用的评定指标为检测路段路面的平均密度与离析处密度之差的绝对值。

采用核子密度仪对某高速公路某标段的上面层Kl3路面进行检测，绘制检测路段的密度分布图中路面中央的纵向接缝处有3处路面的密度偏低。调查表明两台摊铺机接缝处的路面压实度要比两侧路面的压实度低，属于轻度离析。

3 结语

离析区域与非离析区域沥青路面表面纹理深度会明显变化，可通过铺砂法确定路面离析的程度，但这种方法比较费时，铺砂法、核子密度仪法可与视觉观察法相结合应用于路面离析的无破损检查与评定，当存在争议时可用取芯法做最终的判定。

由于路面离析处粗料集中的地方级配偏粗、沥青用量偏少，因此该处的密度未必会小，核子密度测定仪可能检测小出这种离析。核子密度仪测定不同级配沥青混合料的结果差异较大，这对判定沥青混合料的离析带来了一定的难度。