瀝青混凝土施工中混合料離析的原因及其解決措施研究

王磊（太原市政建設(shè)集團(tuán)有限公司辰宇公司 山西 太原 030024）

0 引言

在路面鋪筑過程中，攪拌均勻、質(zhì)量穩(wěn)定的瀝青混合料產(chǎn)品出現(xiàn)了級(jí)配非均勻變化的現(xiàn)象稱之為離析。由混合料的離析導(dǎo)致的路面水損壞通常都是局部的，輕微的，如粗細(xì)集料和瀝青含量的不均勻就容易導(dǎo)致道路小坑不斷，裂縫參差。瀝青混合料粗集料集中的部分會(huì)導(dǎo)致空隙率提高，使原來的路面配合比發(fā)生改變，降低瀝青含量，集料難以碾壓成型，加速了道路水損壞進(jìn)程，從而出現(xiàn)坑槽、裂縫等影響道路平整度及路面性能等問題。同樣，當(dāng)部分細(xì)集料集中出現(xiàn)集中問題，特別是0.075mm 以下的顆粒增多時(shí)，又會(huì)過量地吸附瀝青，導(dǎo)致空隙率降低，使混合料干澀，產(chǎn)生離析，從而誘發(fā)道路伴隨泛油現(xiàn)象甚至是永久性的變形。因此在瀝青混凝土路面的施工過程中應(yīng)仔細(xì)控制混合料的穩(wěn)定性，這一點(diǎn)已成為國(guó)內(nèi)外道路工程施工的一致共識(shí)。

1 瀝青混合料發(fā)生離析的主要原因

影響瀝青混合料發(fā)生離析的因素有很多，瀝青混合料的原材料質(zhì)量，瀝青混合料在運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等各個(gè)施工環(huán)節(jié)都有可能會(huì)導(dǎo)致混合料發(fā)生離析，離析現(xiàn)象的成因是復(fù)雜的，通常由攤鋪機(jī)結(jié)構(gòu)、供料方式、攤鋪技術(shù)和瀝青混合料質(zhì)量等方面的原因形成。離析通常分為骨料離析和溫度離析。骨料離析是指瀝青混合料中大粒徑骨料分別聚集，處于較為明顯的不均勻混合狀態(tài)，一般由機(jī)械因素引起；溫度離析是指瀝青混合料中各部分溫度出現(xiàn)明顯差異。離析的危害性很大，可對(duì)路面質(zhì)量造成多方面的影響。下文就發(fā)生離析現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因進(jìn)行論述，以便尋找其解決措施。

1.1 原材料質(zhì)量未達(dá)標(biāo)

道路施工所使用的集料大多由外來的料場(chǎng)承包，由于瀝青路面所需集料量大，因此往往由多個(gè)私人料場(chǎng)同時(shí)供應(yīng)一個(gè)工程以滿足其集料種類以及材料需求，但這些料場(chǎng)機(jī)械設(shè)備與技術(shù)水平的差異使得他們所呈現(xiàn)的集料質(zhì)量參差不齊，同時(shí)也因?yàn)楣こ痰募腺|(zhì)量缺少確切的標(biāo)準(zhǔn)，混合料集料的鋪筑層厚度之間比例不滿足公稱最大粒徑，瀝青混合料級(jí)配也就達(dá)不到原始的設(shè)計(jì)要求，最終造成集料離析。此外，很多道路工程的瀝青拌和場(chǎng)和采石場(chǎng)都是沿著路線臨時(shí)搭建的移動(dòng)式拌和場(chǎng)，因此物料場(chǎng)的生產(chǎn)和材料堆放場(chǎng)地之間缺少隔擋，現(xiàn)場(chǎng)各種材料隨意堆放，雜亂無(wú)章，空氣中塵土飛揚(yáng)遍布整個(gè)料場(chǎng)，且臨時(shí)搭建的移動(dòng)式拌和場(chǎng)和材料場(chǎng)一般沒有防水設(shè)備，而下雨對(duì)集料的影響往往不可忽略，干燥狀態(tài)和潮濕狀態(tài)的供料控制存在較大波動(dòng)，從而使得瀝青混合料很難保持原材料性質(zhì)的穩(wěn)定與均勻，直接影響實(shí)際級(jí)配與配合比設(shè)計(jì)所采用的級(jí)配。

1.2 混合料運(yùn)輸不當(dāng)

混合料的運(yùn)輸過程包括：裝料、運(yùn)輸與卸料，操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致混合料在裝車運(yùn)輸時(shí)出現(xiàn)級(jí)配離析。貯料倉(cāng)下料口在出料過程中容易發(fā)生滾落，使其中的粗集料集中于車廂底部或側(cè)面造成離析，這就要求在混合料裝車時(shí)要盡量合理控制出料口使其均勻下落。瀝青混合料在運(yùn)輸過程由于路況或者司機(jī)本人原因出現(xiàn)緊急制動(dòng)、剎車等操作也會(huì)導(dǎo)致混合料出現(xiàn)級(jí)配離析。

混合料在運(yùn)輸時(shí)還需做好集料的隔離工作，避免集料因與運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)或卸料時(shí)間較長(zhǎng)而與空氣長(zhǎng)期接觸使得集料溫度變化較快，同等壓實(shí)功下，混合料在不同的溫度下展現(xiàn)的壓實(shí)效果有很大的區(qū)別，從而導(dǎo)致路面成型后出現(xiàn)不同的空隙率，影響道路攤鋪而造成離析現(xiàn)象。自卸車在卸料時(shí)，車槽揚(yáng)起過快就會(huì)使原本應(yīng)整體下滑的混合料變成翻動(dòng)滾落，再一次促進(jìn)混合料的離析。此外車廂壁溫度較低，特別是清早剛開始生產(chǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致較大的混合料溫差，特別是底層和頂層溫度散失的差異，即便是在車廂壁外側(cè)及車頂部覆蓋棉被保溫，也只是減少了一小部分混合料的離析（見表1）。

表1 劃分不同離析等級(jí)的高低溫度偏差值

1.3 攤鋪過程中的離析

由于攤鋪機(jī)本身的裝置原理，混合物在施工過程中產(chǎn)生的不均勻或離析現(xiàn)象幾乎是不可避免的。首先就是運(yùn)料車上的混合料通過刮料板卸到螺旋輸送器內(nèi)，受運(yùn)料車與攤鋪機(jī)的碰撞影響，位于料器中間位置的混合料立即被運(yùn)走，而料器兩側(cè)的混合料直至兩側(cè)的擋板立起后才能間接被運(yùn)走，這就使得混合料進(jìn)入攤鋪機(jī)的先后時(shí)間產(chǎn)生差異，從而導(dǎo)致混合料發(fā)生離析現(xiàn)象。在攤鋪瀝青混合料的環(huán)節(jié)中，施工人員往往忽略攤鋪機(jī)的振動(dòng)幅度與前進(jìn)速度是否一致，也不考慮瀝青混合料攤鋪機(jī)的型號(hào)性能，而是盲目追求一臺(tái)攤鋪機(jī)的整個(gè)工程[1]。

1.4 碾壓過程中的離析

振動(dòng)壓土機(jī)在壓實(shí)混合料時(shí)很難實(shí)現(xiàn)完全一致的全過程條件，水量的減少也會(huì)影響壓土機(jī)的噸位變化，其次是碾壓過程中溫度的差異，也會(huì)導(dǎo)致混合料的離析。碾壓一般由路側(cè)到路中，隨著防治混合料的推移，振動(dòng)壓土機(jī)能在碾壓的過程中隨著不同寬度方向的擊振力呈現(xiàn)出不同碾壓效果。特別是小型雙鋼輪壓土機(jī)在鋼輪附近對(duì)有路緣石的邊緣進(jìn)行碾壓時(shí)，往往集中了較多的粗集料，不易碾壓，而彎道處由內(nèi)側(cè)向外側(cè)推進(jìn)，容易出現(xiàn)壓實(shí)功的橫向離析。

2 解決瀝青混合料發(fā)生離析的幾點(diǎn)措施研究

2.1 嚴(yán)格把控所需集料的質(zhì)量

建筑單位應(yīng)深入調(diào)查集料市場(chǎng)，選擇信用良好、質(zhì)量可靠料場(chǎng)供應(yīng)商，并在集料入場(chǎng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行全面的檢查，檢查內(nèi)容包括集料的規(guī)格和級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)，仔細(xì)清理覆蓋層，使用質(zhì)地清潔且干凈的集料，對(duì)石料的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)堅(jiān)持實(shí)時(shí)檢測(cè)，適當(dāng)縮小集料的最大粒徑，依據(jù)材料的篩選、分離情況適時(shí)調(diào)整礦料級(jí)配及瀝青材料混合比[2]。針對(duì)施工堆料場(chǎng)地的臨時(shí)性和不規(guī)則性導(dǎo)致的材料混雜、材料被污染等直接影響配合比的弊端，拌和場(chǎng)應(yīng)加棚蓋用來防雨，在拌和過程中要對(duì)集料進(jìn)行取樣抽測(cè)，對(duì)混合料的礦料級(jí)配進(jìn)行分別檢測(cè)，嚴(yán)格控制將超粒徑料排除出去，避免材料產(chǎn)生變化，引起集料不均勻，影響瀝青混凝土在鋪筑過程中的應(yīng)用。

2.2 合理布置和設(shè)置混合料拌和場(chǎng)

裝料時(shí)應(yīng)適當(dāng)把控送料口的開度，利用分層裝料多次改變貨車位置以平衡裝料減少混合料的離析。在靠近攤鋪的施工現(xiàn)場(chǎng)建立拌和場(chǎng)有利于提高混合料的運(yùn)輸效率，同時(shí)還應(yīng)考慮集料運(yùn)輸路線的開闊度與平坦度，以減少集料在路途中的顛簸。在為攪拌場(chǎng)地選址時(shí)，要盡量使攪拌場(chǎng)地與攤鋪現(xiàn)場(chǎng)距離不要太遠(yuǎn)。同時(shí)，應(yīng)適當(dāng)平整運(yùn)輸通道、降低行駛速度, 使運(yùn)輸過程中，盡量減少顛簸；對(duì)料堆要采取保溫措施（尤其是較長(zhǎng)距離的運(yùn)輸），比如要苫蓋篷布等。對(duì)于運(yùn)輸距離確實(shí)遙遠(yuǎn)的集料則需減少運(yùn)輸途中的休息停留時(shí)間，在裸露的混合料上面加蓋苫布做好保溫工作，減少運(yùn)輸過程中出現(xiàn)較大的溫差，并盡量降低行駛速度，產(chǎn)生混合料的離析。在工作人員應(yīng)提前做好卸料的準(zhǔn)備工作，使用霧化器將柴油水均勻蘸滿整個(gè)車身，以確?；旌狭夏茉谛读线^程中實(shí)現(xiàn)整體的緩慢下落，避免因卸料過程中混合料的堆積和翻滾而產(chǎn)生離析問題[3]。

2.3 確保攤鋪工作能夠均勻且連續(xù)的進(jìn)行

在攤鋪過程中應(yīng)確保攤鋪機(jī)處于最佳工作狀態(tài)，且攤鋪機(jī)在工作過程中嚴(yán)禁中途停頓或開合，也不能任意改變其工作頻率，在條件允許的情況下，運(yùn)料車還能將混合料裝入轉(zhuǎn)運(yùn)車，經(jīng)二次拌和后繼續(xù)慢速、均勻、連續(xù)的向攤鋪機(jī)供料，并及時(shí)的將其壓實(shí)。嚴(yán)格管理攤鋪機(jī)的鋪筑寬度，當(dāng)路面鋪筑寬度較大時(shí)，宜采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)共同作業(yè)，并調(diào)節(jié)攤鋪混合料至無(wú)明顯的離析痕跡為止。人工攤鋪時(shí)應(yīng)使用刮板將邊攤鋪邊整理光滑，在此過程中保證刮板輕重力度以及次數(shù)相一致，以避免混合料發(fā)生離析。建議在施工中使用移動(dòng)式輸送機(jī)，輸送機(jī)安裝在自卸車與攤鋪機(jī)之間，自卸車將合料倒入攤鋪機(jī)料斗內(nèi)，這樣可以有效避免骨料離析和溫度離析。歐美國(guó)家已在攤鋪中使用了移動(dòng)式輸送機(jī)，它對(duì)減少離析現(xiàn)象有顯著的作用。

2.4 合理安排壓土機(jī)的長(zhǎng)度和類型

起振和停振的時(shí)間決定了振動(dòng)壓土機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)碾壓長(zhǎng)度，5 倍的起振和停振時(shí)間之和乘以壓土機(jī)行走速度是當(dāng)前廣泛認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)碾壓長(zhǎng)度，標(biāo)準(zhǔn)碾壓長(zhǎng)度概念的引入能有效減少由壓土機(jī)共振引起的不均勻碾壓現(xiàn)象。在道路施工過程中，壓土機(jī)應(yīng)與攤鋪機(jī)每次回程錯(cuò)開1m 的距離，以確保施工道路能得到及時(shí)的壓實(shí)，直至壓緊密24h后才能允許進(jìn)入，而大噸位、速度慢的壓土機(jī)進(jìn)行碾壓有利于提高鋪筑道路的壓實(shí)度和平整度。碾壓過程中，施工人員還應(yīng)根據(jù)瀝青混凝土中混合料的組成不同以及鋪筑路段結(jié)構(gòu)的不同選擇相匹配的碾壓技術(shù)。在攤鋪中，對(duì)表面層出現(xiàn)的離析現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)補(bǔ)救。如采用人工細(xì)篩的方法，篩出適量細(xì)瀝青混合料灑在出現(xiàn)離析的表面層，并及時(shí)碾壓，這樣可以緩解離析的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

通過以上的防治措施, 對(duì)整個(gè)瀝青混凝土路面生產(chǎn)施工中各環(huán)節(jié)要素進(jìn)行嚴(yán)格控制, 基本上解決了瀝青混凝土路面施工中出現(xiàn)的離析現(xiàn)象, 減少了離析對(duì)路面遠(yuǎn)期使用所產(chǎn)生的不良影響, 為工程后期的施工提供了較好的解決方案。綜上所述，瀝青路面的鋪筑過程受多方面的影響，避免瀝青混凝土中混合料的離析工作主要從原材料的選擇、混合料的運(yùn)輸以及現(xiàn)場(chǎng)施工過程中的道路攤鋪和碾壓等過程為主要出發(fā)點(diǎn)，其關(guān)鍵還在于要引起施工過程中工作人員的高度重視。如強(qiáng)化集料生產(chǎn)的管理，運(yùn)輸中注意保溫與控制行駛速度，盡量采用多臺(tái)攤鋪機(jī)共同作業(yè)，滿足攤鋪機(jī)的攤鋪要求，同時(shí)合理選擇碾壓方式等。這就要求我們總結(jié)學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，不斷優(yōu)化施工設(shè)計(jì)與施工過程，避免出現(xiàn)混合料離析等問題。