瀝青混合料溫度離析研究

摘 要：施工過(guò)程中，瀝青混合料的溫度離析是造成路面早期損壞的主要原因之一，本文闡述了溫度離析機(jī)理，分析了瀝青混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸及攤鋪過(guò)程中溫度離析的產(chǎn)生的原因，并介紹了溫度離析檢測(cè)方法及控制措施。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料；施工過(guò)程；溫度離析

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2013）35-015-01

瀝青混合料的離析是普遍存在并且較難解決的問(wèn)題。產(chǎn)生離析的瀝青混凝土路面其使用壽命會(huì)降低10%～50%。路面離析已成為決定路面質(zhì)量的主要因素之一，應(yīng)引起道路工作者充分的重視。NCHRP-441研究報(bào)告中提出了溫度離析評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[2]，如下表所示

一、施工過(guò)程中的溫度離析

1.生產(chǎn)及貯存過(guò)程中的溫度離析

熱拌瀝青混合料成品在貯料倉(cāng)中溫度下降不得超過(guò)10℃，溫度控制不當(dāng)時(shí)，拌合后的混合料會(huì)出現(xiàn)不均勻、大塊結(jié)塊現(xiàn)象?；旌狭仙a(chǎn)過(guò)程中，集料的溫度要比瀝青高10℃～30℃，集料加熱溫度的不均勻也會(huì)造成離析。當(dāng)天拌和完的混合料要當(dāng)天用完，從拌合到攤鋪結(jié)束時(shí)間要控制在6h以內(nèi)。

2.運(yùn)輸過(guò)程中的溫度離析

溫度離析主要發(fā)生在運(yùn)料車運(yùn)輸和卸料的過(guò)程中。通常瀝青混合料的拌合溫度為150℃～165℃，裝入運(yùn)料車后，瀝青混合料會(huì)通過(guò)車廂壁與空氣進(jìn)行熱交換，靠近車廂壁及頂層的混合料溫度下降較快，而熱量從中心向四周傳導(dǎo)的速度較慢，車廂中部與車廂壁及頂層的溫度會(huì)出現(xiàn)較大差異，從而產(chǎn)生離析。影響運(yùn)料車內(nèi)混合料熱量損失的總量及混合料溫度差的主要因素有：（1）混合料裝入運(yùn)料車時(shí)的溫度；（2）氣溫；（3）車廂是否隔溫；（4）車廂尺寸與所運(yùn)混合料噸數(shù)的關(guān)系；（5）運(yùn)距；（6）運(yùn)料車速度；（7）在攤鋪機(jī)前等待的時(shí)間；（8）混合料是否覆蓋；（9）交通延誤。除此之外，卸料過(guò)程中，由于車廂中部的材料溫度高、粘性低，因而在傾倒過(guò)程中首先被卸到攤鋪的料斗中，靠近車廂內(nèi)壁的物料往往會(huì)落在料斗的兩側(cè)和頸部。中部的高溫材料最先攤鋪到路面基層，靠近車廂內(nèi)壁的低溫材料不僅是最后攤鋪的，并且攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)長(zhǎng)要求兩者的攤鋪具有時(shí)差。這樣的顯著的溫差會(huì)導(dǎo)致溫度離析。

與傳統(tǒng)瀝青混凝土相比，新的聚合物改性瀝青混合料、高性能瀝青混凝土（Superpave）、瀝青混凝土SMA、多碎石瀝青混凝土SAC以及其他抗轍槽的混合料需要較高的攤鋪溫度，需要在較高溫度下生產(chǎn)及較高溫度下裝入運(yùn)料車，如果不注意控制上述種種因素，瀝青面層可能產(chǎn)生較多的溫度離析。

我國(guó)高速公路施工單位往往忽視上述因素，沒(méi)有專用的運(yùn)料車及車廂隔溫設(shè)施。另外，不少工程管理人員認(rèn)為運(yùn)距近不需要覆蓋，夏季氣溫高不需要覆蓋，忽略了空氣溫度與混合料溫度之差常在120℃以上的實(shí)際情況，造成了溫度離析。

3.攤鋪過(guò)程中的溫度離析

攤鋪機(jī)停機(jī)待料時(shí)，最后攤鋪的這些混合料溫度必然會(huì)降低，要等下一車新的混合料攤鋪完，且攤鋪機(jī)往前行駛一定距離后才能開(kāi)始碾壓，這樣便形成了溫度過(guò)低、面積較大的冷料塊，最終導(dǎo)致攤鋪層不同位置的溫度差別顯著增大。

我國(guó)一些高速公路工地，每天攤鋪層的末端不但混合料溫度低，而且高程或厚度不夠，拖帶出的鋒面也很不整齊，往往要整齊鋒面和找補(bǔ)厚度，在這個(gè)過(guò)程中，混合料的溫度必然顯著下降。少數(shù)高速公路工地，夜間23：00～24：00仍在攤鋪瀝青面層，顯然溫度離析和集料離析將更為嚴(yán)重，瀝青混凝土的不均勻性也更為嚴(yán)重，這為瀝青路面的早期破壞埋下了隱患。

二、檢測(cè)方法

目前國(guó)內(nèi)外普遍采用紅外攝像儀觀察和控制瀝青路面溫度離析[2]。紅外攝像儀通過(guò)拍攝攤鋪后尚未碾壓道路表面的紅外輻射波，繪制出整個(gè)路面的熱量分布圖，評(píng)價(jià)攤鋪面的溫度離析狀況，為及早處理、預(yù)防施工中出現(xiàn)溫度差別提供檢測(cè)依據(jù)。相關(guān)研究表明，攤鋪過(guò)程中，粗集料集中、空隙率較大的瀝青面層區(qū)域，溫度下降較快；相反，細(xì)集料集中、瀝青含量較大的區(qū)域，路面保溫時(shí)間更長(zhǎng)。紅外攝像儀主要用于瀝青面層的施工過(guò)程控制，對(duì)施工完成后路面的離析評(píng)價(jià)精確度不夠。

三、控制措施

溫度的控制是瀝青面層各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合配合比設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵。對(duì)于瀝青混合料而言，溫度控制是前提，從目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段開(kāi)始。瀝青混合料所有的技術(shù)指標(biāo)都是建立在溫度控制的基礎(chǔ)上。拌合時(shí)，要控制拌合溫度及均勻性；由于大噸位的運(yùn)輸車輛易于保溫，因此，瀝青混合料的運(yùn)輸應(yīng)盡量采用大噸位的車輛，特別是在氣溫低、運(yùn)距長(zhǎng)的情況下不能使用小噸位車輛；運(yùn)輸過(guò)程中覆蓋瀝青混合料時(shí)，采用雙層篷布中間加海綿，固定在車上，卸料時(shí)不要揭開(kāi)。 使用瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車進(jìn)行混合料的二次攪拌，使有可能在拌合、貯存、運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的溫度離析、集料離析消除，重新使混合料級(jí)配均勻、溫度一致，將攪拌后的混合料連續(xù)地輸給攤鋪機(jī)，而且能提高瀝青路面的平整度和提高攤鋪機(jī)的工作效率。攤鋪前溫度和攤鋪后鋪面溫度、碾壓時(shí)初壓、復(fù)壓、終壓不同階段的溫度控制都是必不可少的。

四、瀝青混合料溫度離析后的技術(shù)處理

瀝青混合料的溫度離析往往是由于瀝青混合料在運(yùn)輸和攤鋪過(guò)程中操作不當(dāng)造成的。攤鋪后的瀝青面層產(chǎn)生溫度差異后，如果不采取相應(yīng)的處理措施，將使碾壓后的瀝青面層壓實(shí)度分布不均勻，瀝青面層的平整度可能也不能滿足要求。溫度較低區(qū)域壓實(shí)度往往低于設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致路面上出現(xiàn)有質(zhì)量缺陷的面積。

對(duì)于較大面積的路面較低區(qū)域（例如離析區(qū)域?qū)挾却笥谀雺狠唽挾鹊?/4），且低溫區(qū)域最低溫度低于110℃～120℃時(shí)，應(yīng)對(duì)已攤鋪的瀝青混合料進(jìn)行換料處理。

對(duì)于較小面積的路面較低區(qū)域（例如離析區(qū)域?qū)挾刃∮谀雺狠唽挾鹊?/4），且低溫區(qū)域最低溫度高于110℃～120℃時(shí)，可采用增加碾壓遍數(shù)的方式。