路面施工中瀝青混合料質量變異控制研究

高 林

河南中檢工程檢測有限公司，河南 鄭州 450001

瀝青混合料憑借自身施工簡單、環境友好程度高、行車舒適等特點，在工程實踐中表現出了突出的優勢。施工時一般將瀝青、集料等原材料按照預定的配比在一定條件下充分拌和，并使其在路基之上均勻攤鋪，經過碾壓等作業后即可形成具有一定承載能力的路面結構。瀝青混合料作為其中的主要成分，施工人員應對其進行嚴格控制、全程監管，若其發生質量變異將易導致路面結構強度的折損。研究表明，我國路面結構的損壞大多發生在薄弱位置，而這些薄弱位置的產生主要是變異現象導致的，這就對設計人員提出了更高的要求，需要充分考慮到變異問題的應對策略并預留足夠的裕度，同時在設計中也應對工程中存在的變異因素進行全面分析，采取相應措施加以控制，以此提高建設質量，降低路面結構變異程度以及損壞風險，在最大程度上保障其預定功能的實現，延長道路使用壽命。

1 瀝青混合料質量變異的原理

瀝青路面自身物理及力學性質受到瀝青混合料質量變異問題的影響十分顯著，一般而言，我國工程實踐中常見的瀝青混合料質量變異可大致分為級配變異與溫度離析兩個方面。在瀝青路面的施工過程中，由于受到外界復雜環境作用，混合料常常會出現各種各樣的離析問題，并進而引發開裂、凹陷等路面損壞。實踐經驗表明，瀝青離析問題的主要原因是混合料內部各組分分布不均勻，且一般混合料的不均勻程度越大瀝青材料性質的折損就越嚴重，其強度也越低。此外，若混合料中粗骨料的離析現象較為突出，則混合料中將出現許多細小的空隙，導致瀝青路面結構的滲水性顯著提升，并間接加快路面老化速度，降低行車舒適性，誘發其他病害的發展。因此，為了盡可能抑制瀝青混合料質量變異的發生，應嚴格控制混合料離析問題的發生，將其維持在相對均勻的狀態。

在我國工程實踐中，級配情況對路面結構力學性質的影響是直接且顯著的。總體而言，影響混合料性能改變的因素主要有以下幾個方面：組分材料性質、細骨料含水率、冷料倉的工作參數選定、級配組成等。在對不同級配下瀝青混合料進行性質測定時發現，級配變異程度與集料變形程度大致存在正相關關系，即級配變異對混合料性質之間存在著十分顯著的關聯。在路面的初步鋪設工序結束后，應及時安排管理人員對其開展檢測與驗收工作，在檢測時應對路面的壓實程度、表面平整度作嚴格要求，前者間接決定著瀝青路面的承載強度以及抗水損性能，而后者間接影響著車輛行駛的平穩性與舒適性。

文章在混合料級配變異與平整度、壓實度兩個指標的關系研究中，主要采用灰色理論法來完成量化分析。兩個指標之間的相關程度一般采用關聯度指標來表征，且在不同的表述對象以及時間下該指標數值大小一般不相同。如果兩個指標表現出朝同一方向發展的趨勢，即可認為這兩者之間互相影響的程度較高，其關聯度較大，反之則較小。

2 瀝青混合料級配變異的影響

2.1 瀝青混合料級配變異對壓實程度的影響

一般可認為，瀝青路面的壓實度、空隙率兩個指標共同表征其結構的壓實程度。其中，影響壓實度指標的條件較為復雜，文章主要針對空隙率、混合料級配兩者之間的關聯展開論述。研究表明，在瀝青混合料中變異性最突出的組分為細集料，在不同級配條件下結構空隙率的情況如表1所示。

表1 關鍵篩孔通過率與空隙率的對應表 單位：%

根據灰色理論法對表1中數據進行分析可得，在以上篩孔中對于空隙率影響顯著的有4.75mm、0.15mm以及0.075mm三個等級的孔徑。其中，在4.75mm孔徑的篩孔下，混合料的通過率大約在48%～52.4%；在0.15mm孔徑的篩孔下，混合料的通過率大約在6.3%～7.5%；在0.075mm孔徑的篩孔下，混合料的通過率大約在4.4%～5.9%。

在對瀝青路面平整度指標進行研究時，同樣可以采用灰色理論法完成分析，由此可以得到結果：4.75mm、1.18mm兩個篩孔孔徑下集料用量的變化所產生的路面平整度變化較為突出。

根據對空隙率、平整度兩個指標的研究分析可知，4.75mm篩孔孔徑對于路用性能的影響最顯著和關鍵。經綜合分析，瀝青混合料的集料控制應以50.4%～52.4%的通過率為關鍵點。

2.2 瀝青混合料級配變異對力學性能的影響

在上述研究中可知，應嚴格控制4.75mm篩孔孔徑下的集料用量，因此，該研究主要選用4.75mm的篩孔展開馬歇爾試驗，對其與級配離析之間的關聯進行分析研究，探究級配變異對混合料力學性能的影響。

在將基準配比4.75mm通過率減少6%的級配水平下，混合料內部空隙率將顯著提升，遠遠低于5%的要求，難以適應工程要求。在基準配比4.75mm通過率±6%的級配條件下，飽和度指標可基本滿足64%～74%的要求，如其在這一范圍之外則可視為不符合工程需求。此外，穩定度指標的試驗結果與飽和度大致相似，其在基準配比4.75mm通過率+10%的條件下有著良好的穩定度，但在該試驗多級級配的中間部分，穩定度指標有所下降。

受到級配變異影響最顯著的指標為抗車轍性能等高溫指標，根據以上試驗結果可知，在不變異情況下，抗車轍性能最優，而級配變異下抗車轍性能將顯著折損，且變異程度越高抗車轍性能劣化越明顯，劣化速度也越來越快。

在細集料變異時，混合料的水穩性、殘留穩定度、凍融劈裂強度反而有所加強；但在粗集料變異時，混合料的水穩性呈現出大幅度下降的趨勢。

3 溫度離析對瀝青混合料的影響

研究表明，瀝青結構自身的空隙率對于道路運營早期路面病害的發展有直接影響，但受到施工技術、客觀環境等的影響，施工中瀝青的實際空隙率往往與設計空隙率存在一定的偏差，且實際空隙率一般較大。因此，在壓實工序后采取有效措施盡可能地降低瀝青空隙率就成為一項抑制路面病害發展的重要手段。實踐經驗表明，瀝青空隙率受壓實度的變異影響較為顯著，同時又由于瀝青材料在不同溫度環境下性質變化較大，一般可認為溫度離析程度越大壓實程度越低，因此在瀝青空隙率的控制手段上也應對溫度離析予以重視。為了充分了解溫度離析對瀝青混合料性質的影響，文章主要對各級溫度條件下瀝青混合料的擊打試驗結果展開分析，以此研究瀝青混合料空隙率與環境溫度之間的關系。

相關試驗結果表明，瀝青混合料的密實程度隨著環境溫度的升高而增大，且其密度也更大；在較低溫度下，瀝青混合料則更難以受壓壓縮，因此其密度也更小。溫度、密實度這兩個各指標之間存在很強的關聯性，溫度通過對混合料的密度產生影響進而間接改變其空隙率，當溫度從105℃上升至165℃時，其空隙率將從7.7%下降至3.6%，即溫度升高的同時將引起其密度提升，進而降低空隙率。

4 結論

（1）瀝青混合料級配變異的控制方法如下：①瀝青混合料制備環節中應嚴格管控其各組分材料的狀態。對于不同類型的原材料，采用分堆儲存、分別管理的方式，防止其相互混雜而導致出現材料的離析問題。②若瀝青混合料中的集料部分來源發生改變，則應重新對其進行篩分，并改變材料的拌和參數以及組分配比。③加強混合料控制。在鋪設路面時，如果施工到一半因為外界因素而導致瀝青混合料發生變化，那么將對瀝青路面的性質產生嚴重影響。因此，在鋪設作業正式開始前應確保混合料的制備量至少能夠滿足一般工程量的需求。

（2）瀝青混合料溫度離析的控制方法如下：①混合料的制備過程中，應嚴格控制拌和參數，尤其是應將環境溫度控制在合理范圍內，用于拌和的原材料在投放前應反復檢查，其溫度不宜過高。此外，應考慮拌和作業時天氣因素的影響，控制拌和出料的溫度。②混合料制備完成運輸時，應采取覆蓋等措施進行保溫處理。