高速公路瀝青路面施工中材料變異控制研究

陳寶坤

摘要：文章基于瀝青路面的使用性能，從瀝青混合料級配的變異性出發，對瀝青混合料級配變異與路面性能的關系以及瀝青混合料性能與級配離析之間的關系進行研究，提出恰當的變異范圍以控制瀝青路面質量，分析溫度離析對路面結構的影響。

關鍵詞：高速公路;瀝青路面;瀝青混合物;變異

0 引言

作為路面鋪筑材料中質量較高的材料，瀝青混合料主要由集料和瀝青所構成，以一定比例將兩者混合起來，并通過攤鋪以及碾壓等工序即可成為瀝青路面[1]。因此，作為瀝青混合料中的重要組成部分，對于瀝青混合料而言，瀝青以及集料的質量變異對其有較為重要的影響。

1 瀝青混合料級配變異性

瀝青路面施工以及運營時的質量與瀝青混合料的質量變異有著直接關系。混合料的級配以及溫度離析是瀝青混合料的主要變異表現。在施工時，瀝青路面會因混合料不同程度離析而出現早期病害，如裂縫、坑洼等[2-3]。目前對于路面性能而言，瀝青離析對其造成的影響主要認為是因瀝青混合料的不均勻性所致，并且瀝青路面的力學指標將會隨著不斷加深的離析程度而有所降低。當粗集料出現離析現象時，將會出現較大的空隙率，使得瀝青路面具有較強的滲透能力，導致其服務水平降低，加快了路面破壞的速度，在早期就有病害產生。因此，控制瀝青路面中材料變異的關鍵即在于降低瀝青混合料因離析所導致的不均勻性。

瀝青路面的質量直接受到瀝青混合料級配的影響。在實際生產中，導致瀝青混合料變化的因素主要有：原材料的變化、細集料含水量的影響、冷料倉的工作狀態、取料對級配的影響以及檢測設備的影響等。施工時，隨機抽取瀝青混合料進行級配檢測，結果發現，瀝青混合料的級配變異與集料的變形具有相似的趨勢，表明集料級配的變異直接影響到混合料級配的變形，兩者成正比關系。路面在完成鋪設工作之后還需進行相應的驗收以及檢測，檢測內容包括壓實度以及平整度等，路面的承載以及抗水損能力由壓實度直接決定，路面行車的舒適性則由其平整度直接決定[4]。

本文將采取灰色理論分析的方法對路面平整度以及壓實度與瀝青混合料級配變異之間的關系進行定量分析，以對混合料與各篩孔之間的關系進行排序。兩個因素之間的相關性程度可由關聯度進行衡量，其對于不同時間及對象而言均不同，若兩個因素具有一致的變化趨勢，即具有較高程度的同步變化時，就代表著它們具有很高程度的關聯度，否則較低。

2 瀝青混合料級配變異研究

2.1 瀝青混合料級配變異與路面性能之間的關系

壓實度以及空隙率共同決定了瀝青路面的壓實程度。但壓實度涉及較多因素，鑒于篇幅所限，本文僅對空隙率與混合料級配之間的關系進行分析研究。查閱資料可知，混合料中具有相對較大變異性的是細集料，因此本文重點研究了空隙率與以下幾檔通過率之間的關系，所得結果如表1所示。

按照灰色理論分析的方法對其進行計算可知，對空隙率具有較大影響的有4.75mm、0.15mm以及0.075mm。對于4.75mm的篩孔而言，瀝青混合料具有48%～52.4%的通過率;對于0.15mm的篩孔而言，瀝青混合料具有6.3%～7.5%的通過率;對于0.075mm的篩孔而言，瀝青混合料具有4.4%～5.9%的通過率。瀝青混合料具有5%以下的空隙率，符合要求。

以上述同樣的方法計算瀝青混合料級配變異性對路面平整度的影響，可得結果：路面的平整度受4.75mm以及1.18mm兩檔變化的影響較大。

結合上述分析結果可知，4.75mm是關鍵篩孔，按其與空隙率以及平整度之間的關系，本文認為應以50.4%～52.4%的區間控制篩孔通過率。

2.2 瀝青混合料性能與級配離析之間的關系

根據上述分析結果，本文采取馬歇爾試驗對4.75mm的篩孔變異與集料離析之間的關系進行分析，以得到變異的混合料性能的情況。混合料級配變異的馬歇爾試驗結果如表2所示。

當在基準配比4.75mm通過率的基礎上降低6%及以上時，其空隙率具有較快的增長，已無法滿足工程需求，其在±6%飽和度的基礎上尚且可以滿足64%～74%的要求，若飽和度在該范圍以外時則無法滿足要求;同樣，穩定度也遵循該規律，雖然其在+10%時可以滿足需求，但可能會在中間一段出現穩定度較低的情況。而流值所受影響較小，均能符合要求。

瀝青混合料在級配離析時所受影響較為顯著的是其高溫性能，混合料的抗車轍性能在無離析的情況下最好。當粗、細集料出現離析之后，其抗車轍性能顯著降低，隨著離析程度的加深，穩定度降低速率也顯著增加[5]。

混合料的水穩定性在細集料離析時有所改善，殘留穩定度以及凍融劈裂強度都有所上升，且隨著粗集料離析程度不斷上升，其抗水損害性能的降幅較為顯著。

3.溫度離析對路面結構的影響

瀝青路面的空隙率與早期病害之間有較為緊密的聯系，但在實際工程中，因各種因素的制約，導致實際路面空隙率相比設計要求而言均較大[6-7]。降低壓實后瀝青混合料空隙率是減少路面病害發生概率的關鍵。研究表明，瀝青路面空隙率與其壓實度的變異性有直接關系，而瀝青混合料的溫度是影響壓實效果的重要因素之一，壓實效果將隨著混合料溫度離析的出現而有所降低，從而影響到空隙率。為確定瀝青混合料空隙率受溫度變化的影響，本文將在不同溫度下對瀝青混合料進行擊實試驗，以獲取瀝青混合料的空隙率與密度受溫度變化影響的規律。試驗結果如圖1～2所示。

從圖1～2可看出：

隨著瀝青混合料溫度的逐漸增高，瀝青混合料壓實度越高，密度也越大。反之，當瀝青混合料溫度較低時，其越難被壓實，密度也就越小。由此可知溫度與密度的變化的相關性較好。

瀝青混合料的溫度直接影響密度，從而對其空隙率造成影響。隨著溫度的不斷升高，其空隙率從7.7%下降到3.6%，越高的溫度條件下，其所具有的密度也就越大，導致其空隙率越低，因此溫度與空隙率之間的線性關系也較好。

4 結語

根據上述分析，本文可得出下列結論：

（1）對于瀝青混合料級配變異的控制有：

①生產時應對集料狀態進行嚴格控制。在裝卸集料時，需控制不同集料之間的放置，以防止不同集料混合在一起并在堆放時出現離析。

②需重新篩分料源有所變化的集料，及時調整冷料轉速以及配合比，確保不出現變化的集料級配。

③施工時混合料的管理。在進行路面鋪裝時，為避免鋪裝施工不斷出現料源變化而導致混合料級配出現變化的情況，應待現有混合料的數量在一半以上所需量時才開始鋪裝施工。

（2）對于溫度離析的控制措施有：

①在進行混合料的拌和時，應對其拌和溫度進行嚴格控制，保證其處于穩定的合理范圍內。施工時不可再用過高溫度的混合料，并且結合所處季節溫度條件調整混合料的出料溫度。

②混合料在運輸時應進行保溫，可通過蓋篷布的方式降低運料車熱量的損失。

參考文獻：

[1]余 超，楊興芳，羅 翱.梨新大道瀝青混合料級配變異分析[J].黑龍江交通科技，2018，41（10）：22-23.

[2]李偉雄，熊春龍，黃志勇，等.瀝青混合料瀝青含量測定結果的級配變異誤差修正[J].筑路機械與施工機械化，2018，35（7）：49-54.

[3]唐雅莉，林 豪，吳少鵬，等.揭陽-惠來高速公路瀝青路面材料變異性研究[J].交通科技，2018（1）：98-101.

[4]郭瑞東.改性瀝青質量變異分析及控制措施[J].北方交通，2017（1）：37-39.

[5]陶清容.西南山區普通公路瀝青路面廠拌熱再生關鍵技術研究[D].重慶：重慶交通大學，2016.

[6]李柏霖.瀝青路面施工中的溫度變異情況以及工程質量控制分析[J].建材與裝飾，2015（51）：252-253.

[7]韓亞麗.基于控制材料變異的瀝青混凝土施工質量控制研究[D].哈爾濱：東北林業大學，2011.