浅析沥青路面混凝土施工中离析现象的控制措施

摘要：沥青混凝土路面施工中经常出现混合料离析现象，本文将从热拌沥青混合料（HMA）矿料级配角度，分析如何减少沥青路面施工中的离析现象，从而提高沥青路面的使用性能及使用寿命，最大程度上减少沥青路面的早期破坏。

关键词：沥青混凝土 路面施工 离析

Abstract: Mixture segregation often occurs in the construction of asphalt concrete pavement. This article will make an analysis on how to reduce segregation from the hot mix asphalt (HMA) aggregate gradation, so as to improve the usability and service life of asphalt pavement, and minimize the early damage.

Key words: asphalt concrete; pavement construction; segregation

中图分类号：TV544+.92文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012

高速公路路面早期损坏的一个重要原因是路面的不均匀性，而沥青混合料的离析问题是造成路面的不均匀性的主要原因，是降低路面使用性能的顽症。混合料发生离析时，粗集料和细集料分别集中于铺筑层的某些位置，使沥青混凝土不均匀、配合比级配与原设计不符， 导致路面产生一些破坏，缩短路面使用寿命。

沥青混合料从贮料罐向运输车里输送时，由于高度原因，大骨料滚落在车厢附近，形成粗集料第一次集中。运输车里的混合料卸向摊铺机时，大骨料滚落在摊铺机半厢附近，形成粗集料的第二次集中。摊铺机送料器在送料过程中，先将中间集料送于布料器，剩余粗集料留存在料斗中，摊铺机收斗时，形成粗集料的第三次集中。

沥青碎石粗集料一旦形成集中，在碾压过程中，集料非常容易被压碎，骨料表面积增大， 改变了原设计的路面配合比，油料偏少，造成集料碾压成型后松散，破坏路面结构，影响路面强度、行车安全和行车效果以及道路使用寿命。粗集料集中，局部密实度差，孔隙率高， 容易在路面形成积水，影响路面质量，影响路面平整度及路面外观美感。在施工过程控制中如何最大程度减少离析，主要应该从以下几方面控制：

一、科学、合理的配合比设计

严格按照配合比设计进行施工，是所有过程控制的前提条件。由于新规范在配合比设计中较多的引入美国 SUPERPAVE 混合料设计体系， 因此首先要改变原有矿料级配曲线尽量靠近中值的观念。选择满足各项技术指标的级配曲线才是关键所在。新规中关于矿料间隙率 VMA 和设计VV的规定较原规范更为详细，这也是配合比设计的原则：在满足VMA的前提下，达到预期设计的空隙率（VV），同时满足沥青饱和度（VAF）要求的矿料级配和沥青用量才是最佳的配合比设计。该原则从沥青路面的路用性能的角度可以理解为：在满足高温稳定性能（有足够的 VMA）的前提下，达到充分的防水性能（满足设计VV要求，一般 AC 结构设定为 4%），同时满足长期使用的效果（满足VFA，可使沥青用量增大，以达到抗疲劳损害的长期路用性能） 。

二、拌和站控制

1、认真完成生产配合比设计

生产配合比是试验室和拌和站共同配合完成的最为重要的一项工作， 生产配合比是大规模生产沥青混合料的根本依据。原则上依然确立配合比设计设定的各热料仓比例不得随意改变。 但不能仅仅停留在 “各热料仓筛分结果的合成级配” 以及 “计算出各热料仓比例满足目标配合比设计级配曲线” 这个层面上。还应该着手于 “各档集料在不同热料仓的分仓比例” ；“不同集料、不同分仓的集料不同的筛分曲线” 等更细致的工作。只有这样才能更为有效地面对施工过程中出现的“集料级配发生变化” 、“如何确定冷料仓进料比例” 等更深层次的问题。

2、标定冷料仓

沥青混合料规范中规定的各项技术指标大多都是体积指标。如VMA、VV、VFA 等， 而拌和设备各热料仓称重计量过程是一个质量比例的掺配。确保热料仓各质量比例的掺配达到设计要求的体积指标，冷料仓的标定是关键的环节。冷料仓在送料比例的控制是通过冷料仓料斗的仓门开关大小以及相对应的冷料仓的皮带转速控制的，标定冷料仓是采用不同的皮带转速和仓门开启程度称量不同的冷料重量， 除去集料的含水量，绘制出的不同的冷料仓， 不同规格集料的集料质量和皮带转速的直角坐标曲线。只有这样才能控制不同的冷料仓进料的质量比例与目标配比确定的质量比例相一致。

3、加大加工过程中的自检力度

在生产加工过程中，试验室的自检结果是衡量产品合格与否的唯一标准，但就试验本身而言存在许多可能产生偏差的细节。以当前试验设备的先进程度，抽提试验的精度在沥青含量的测定方面可以达到±0.1%以内，同时沥青拌和设备，特别是进口沥青拌和设备都具备沥青计量 “二次补偿” 功能，使得混合料的沥青含量更为精确。因此抽提试验可以在测定沥青含量基本无误的前提下，判定拌和过程中是否产生了混合料级配不均匀的情况，同时可以根据多次的抽提筛分结果对热料仓或冷料仓进行小幅度的调整， 以达到各项体积指标的要求。

成品仓出料口距车厢底板有一定的高度，这就使得成品沥青混合料有一个装厢起堆的过程。而起堆则必然导致离析，减少起堆的次数是减少离析的一种方法。比如沥青混合料装车要分三次装满，可以按照前、后、中的顺序减少一次起堆。

三、原材料控制

1、严格控制料源

提及控制料源，一般会考虑到购进片石的洁净程度、石料的强度性能以及原材料与沥青的粘附性能。在满足材质基本要求的同时， 还应该关注加工后集料的另外一个关键指标： 针片状（扁平颗粒）含量。针片状颗粒的多少直接会影响到配合比设计过程中各项体积指标的精确度，特别是在 SMA 的组成设计中粗集料骨架间隙率（VCA）的测定中，会产生相当大的偏差而直接影响VMA 的计算结果，以及马歇尔试件击实成型后VV 的计算结果。另外，稳定的料源也是关键。在沥青混凝土配合比设计过程中，与体积相关的技术指标只有四组数据是通过试验直接实测得出的：集料的级配曲线、集料的各种相对密度、马歇尔试件的毛体积相对密度。其余的体积指标都是根据以上数据通过计算得出的。稳定的料源则能够控制集料的各种相对密度基本不变化，从而由此计算出集料的吸水率、合成毛体积相对密度、 合成表现相对密度以及有效相对密度才能保持相对稳定，由此计算的 VV、VMA、VFA 才能保持稳定。

2、碎石加工设备的控制

如果采用反击破碎石加工设备自行加工原材料的话，配合比设计人员首先应该考虑的是如何选定碎石加工用的振筛的孔径以及振筛安装的倾用。选择的依据主要是与沥青拌和站振筛的孔径、倾角相匹配。碎石加工是一个时间相对较长的工序，在加工过程中，应该定期检查振筛筛孔的磨损情况和进行集料筛分试验，使得原材料的级配维持在一个相对稳定的范围以内，根据经验表明，在碎石加工过程中， 筛孔变化可能会达到3mm-4mm的变化，粗集料的筛分结果会有偏粗的趋势。因此定期检查筛孔，更换振筛是保证原材料级配稳定的一项重要措施。

四、摊铺控制

摊铺过程是离析最容易产生的一个工序，根据不同的摊铺厚度，调整螺旋布料器和熨平板前缘之间的距离， 减少混合料出现离析。热拌热铺密级配沥青混合料的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5-3 倍。在混合料集料粒径较大，摊铺层较厚的情况下，螺旋布料器离下卧层的距离和离熨平板前缘的距离都应稍大，反之可适当调小。螺旋布料器离熨平板前缘的距离在保证供料充分，满足摊铺厚度要求的前提下，宜尽量调小。这样能保证摊铺后表面平整及厚度均匀，减少离析。

在摊铺过程中，摊铺机行进速度的变化会带来熨平板下面混合料数量和密度的变化。当速度变慢，单位时间的缩短会导致[？]摊铺厚度不均匀而发生离析。在其他条件不进入熨平板底部混合料数量增加，熨平板将被抬高，同时又因熨平板前的混合料积多，密度变大，当进入熨平板底部后，密度大的混合料变形率小，熨平板亦相对抬高，导致摊铺层变厚。相反，当速度变快，将导致摊铺层变薄。在运输车辆卸料完成后， 后面一辆运输车进入卸料料斗前会有一小段时间间隔，通常摊铺操作手会将摊铺机料斗两侧的挡板合拢继续向前摊铺，直至料斗空仓再让自卸车卸料。其实料斗挡板两侧的沥青混合料是粗集料最集中的部位，摊铺在路面上非常容易形成 “粗集料窝” 。建议在卸料摊铺过程中，摊铺机始终不要将料斗合拢，等到当天摊铺最后结束时，一次性将该部分混合料清除，做废料处理。

五、碾压控制

碾压过程本身并不能减少沥青混合料的离析，但是对于连续密级配沥青混凝土的AC结构来说，大吨位的轮胎进行复压可以提高AC 结构沥青混凝土的密水性。因为轮胎压路机的轮胎之间存在一定间隔，可以对沥青混凝土进行局部的搓揉碾压，使碾压范围内粗集料排列更有序，细集料填充更密实。

参考文献

[1] JTGF40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].