瀝青路面攤鋪中的離析現象剖析及控制措施研究

□ 馮春虎 施瑛琪 寧本盛 駱長益

瀝青攤鋪作為瀝青路面施工過程中的重要一環，在攤鋪過程中會出現離析現象，容易加速瀝青路面的各類病害形成，影響行車安全和通行效率。瀝青路面在攤鋪過程中由于受濕度、溫度等因素影響，混合料中的瀝青含量、級配組成以及添加劑含量容易產生變化，從而形成瀝青路面離析。離析現象是瀝青路面施工中最不易消除的質量問題，嚴重影響了路面的力學性能和使用壽命。筆者結合瀝青路面攤鋪過程中的實際施工經驗，探索攤鋪施工過程中瀝青混合料出現離析現象的主要影響因素及瀝青混合料離析的相關防控措施。

一、瀝青路面攤鋪離析的分類

離析現象的產生與瀝青混合料的設計、拌和、運輸、攤鋪、碾壓等各個環節都有關系。根據離析的方向和原因，可以將瀝青路面攤鋪離析分為橫向離析、縱向離析和溫度離析等3 種類型。

1. 橫向離析

橫向離析是指瀝青混合料在攤鋪機橫向寬度方向上出現的粗細集料或溫度的不均勻分布，主要由于攤鋪機的螺旋分料器、刮板輸料器或前導料板等構造問題或操作不當造成。

2. 縱向離析

縱向離析是指瀝青混合料在攤鋪機縱向長度方向上出現的粗細集料或溫度的不均勻分布，主要由于拌和站、運輸車輛或攤鋪機等設備問題或操作不當造成。

3. 溫度離析

溫度離析是指瀝青混合料在攤鋪過程中出現的溫度差異過大，主要由于拌和站、運輸車輛或攤鋪機等設備或操作不當造成。

二、瀝青路面攤鋪離析的形成原因

1. 級配穩定性變化

瀝青混合料由不同性質規格的石料和集料相互攪拌形成，在拌和過程中受拌和速度、時間等因素影響，級配穩定性保持難度較大，容易出現拌和時的瀝青混合料與配合比設計偏離程度較高的情況，內部級配結構發生變化。此外，運輸過程中的防護措施不當、運輸路線選擇不合理等因素，也容易造成瀝青混合料內部級配結構不穩定，導致瀝青混合料在攤鋪前發生離析現象，影響后續的攤鋪作業流程。

2. 溫度變化

由于混合料拌和的烘干筒無法始終保持恒定的加熱溫度及加熱時間，混合料拌和溫度容易出現一定區間內的范圍波動。拌和步驟完成開始運輸裝料時，對混合料施加相同壓實功率，會產生不同的壓實度和空隙率，導致混合料不同結構層發生溫差變化。運輸過程中若未有效覆蓋苫布，瀝青混合料在運輸過程中無法保持穩定溫度，導致瀝青混合料表面降溫較快，內部降溫較慢，產生溫度離析現象。周圍環境、天氣、混合料厚度等因素都會造成混合料運輸途中的溫差變化。相關經驗數據標明，混合料表面與內部溫差在10℃～16℃時，會發生輕度離析；溫差在17℃～21℃時，會發生重度離析；當溫差大于21℃產生嚴重離析現象。

3. 機械操作規范性

在使用攤鋪機攤鋪過程中，部分不規范的操作行為也可能導致路面發生離析現象。例如，攤鋪機攤鋪時兩側的受料斗堆放了數量過多的混合料，會導致攤鋪機側板高頻度地向上翻起，造成攤鋪完成后路面混合料嚴重不均勻分布。攤鋪過程中攤鋪機未能保持勻速攤鋪，存在隨意停機或加速減速現象，也會大大增加混合料發生離析的概率。若瀝青混合料的運輸車輛卸料時，與攤鋪受料斗之間的高差過大，同時未裝配串筒、溜槽等輔助設施裝置，也會造成混合料的離析現象。攤鋪機的螺旋布料器分料過程中輸料量過大會導致僅有物料內部的螺旋具備輸料能力，其負荷壓力增大，轉速提高，頂端向材料層上方空間加速拋送混合料，從而導致在分料過程中形成離析。

三、瀝青路面攤鋪離析的影響因素

1. 攤鋪的速度

攤鋪機攤鋪速度過慢或過快均容易產生離析現象。當攤鋪速度過慢時，實際攤鋪速度小于設計速度，變量泵的排量遠低于其最大排量，容積效率低，路面攤鋪均勻性下降從而發生離析；當攤鋪速度過快時，容易出現混合料供料不及時的現象。為了維持布料槽中混合料的供應，螺旋布料器無法保持均勻旋轉，造成攤鋪過程中布料槽中的瀝青混合料未保持一致高度，混合料對熨平板前端瀝青混合料壓力不均，使不同位置進入熨平板下方的瀝青混合料預壓實度差異變大，引起瀝青混合料的均勻性降低，從而產生離析現象。因此，攤鋪機攤鋪工作時，應以緩慢、均勻的速度、不間斷地開展攤鋪作業。通常情況下，SMA 瀝青混合料面層的攤鋪速度應控制在1 ～3 米/分鐘 的范圍內，AC 型瀝青混合料面層攤鋪速度應在2 ～4 米/分鐘的范圍內。

2. 攤鋪的溫度

攤鋪作業過程中混合料的溫度控制對于避免混合料離析、保證攤鋪質量尤為重要。通常情況下，瀝青混合料溫度低于110 ℃以下時，表面呈現粗糙特征且存在結塊現象，攤鋪時硬度較高，抗變形能力較強，瀝青混合料之間的縫隙變大，攤鋪的面層內部進入大量水分，產生水損害現象，導致各項攤鋪指標難以滿足規范要求，加速了瀝青混合料的離析效應。

3. 攤鋪的平整度

攤鋪的平整度對于瀝青離析控制也具備重要影響。攤鋪機工作機制為浮動攤鋪，調平活塞桿作為作用支點與熨平板同步升降，攤鋪機在攤鋪過程中行進速度發生變化無法與振動振搗保持同步時，攤鋪的面層各結構無法保持相同的密實度，路面呈現出粗糙凹凸的特征，平整度降低，瀝青混合料發生嚴重離析，影響整體路面質量。

4. 攤鋪的機械設備

攤鋪機的螺旋布料器在螺旋分料過程中較容易發生離析現象，螺旋分料過程在整個作業過程中功率消耗較大，占到整機的50%～60%。大功率攤鋪機在攤鋪作業過程中進行較大厚度、較大寬度的攤鋪作業時，為了確保輸料的效率，需要將螺旋布料器的轉速不斷提高，造成螺旋布料器高速旋轉時不斷拋物，位于物料層上部的物料不斷增加，形成混合料的離析現象。

四、瀝青路面攤鋪離析的控制與改進措施

1. 完善機械設備

（1）推薦使用“瀝青混合料轉運車”的機械設備。其主要作用在于能夠在攤鋪前對瀝青混合料重新進行攪拌，避免攤鋪時攤鋪機與運輸車輛發生碰撞，減少因碰撞發生溫差變化。

（2）使用具備變螺距螺旋輸送器、變徑螺旋輸送器等重型螺旋攪拌結構的攤鋪機開展作業。當螺旋布料器工作時，僅有符合螺寬距要求的瀝青混合料可以進入螺旋布料器中，實現輸料攤鋪，小于螺寬距的混合料實現二次攪拌。在該過程中，熱粗級配混合料和冷粗級配混合料得到重新充分的拌合，從而實現了消除運輸過程中形成的溫度離析。

2. 規范操作機械設備

（1）準備工作。攤鋪機就位后，先預熱至少50 分鐘，熨平板夯錘振級4 級，混合料略高于螺旋布料器2/3 的高度，螺旋布料器中間位置兩端安裝反向螺旋葉片。寬幅較大的路面為保證縱向接縫平整，應準備2 臺及以上的同型號攤鋪機，在攤鋪時前后錯開10米左右的攤鋪距離。攤鋪機寬度不能超過12米，因為攤鋪機越寬，螺旋布料器分料距離越長，發生離析的概率越大。

（2）施工過程。①利用攤鋪機進行初始壓實，攤鋪機速度要慢，攤鋪寬度要窄，應選擇適宜振幅的熨平板及夯錘壓實裝置，確保攤鋪時路面初始壓實度指標符合要求。熨平板的加寬連接處需要反復調節，確保攤鋪路面沒有較為明顯的離析痕跡；②攤鋪時要給接料斗涂上隔離劑，校準運料車與攤鋪機料斗中心位置，在距離攤鋪機0.3 米左右的位置就需立刻掛上空擋停車，攤鋪機適當向前挪動與運料車對接。部分坡度較大的路段攤鋪機與運輸車輛適合同步向前推進；③控制攤鋪機收斗至少攤鋪3 車以后，同時要求操作手在收斗時只能收2/3，因收斗掉落的顆粒廢棄不用；④攤鋪機兩側履帶的松緊程度保持一致，避免攤鋪出現搓板現象；⑤安排作業人員及時在攤鋪過程中檢查攤鋪層厚度和攤鋪平整度，若發現局部區域出現離析現象，要及時上報有關情況。攤鋪過程中，派專人檢查鋪筑厚度及平整度，發現局部離析問題及時處理。

（3）螺旋布料器的注意事項。為盡量避免瀝青攤鋪過程中螺旋布料器產生離析現象，在攤鋪過程中要注意以下事項：①盡量選用轉速低、直徑大的攤鋪機，需要具備大扭矩低速馬達的機械配置；②確保瀝青混合料的高度高于螺旋布料器。應盡可能地降低螺旋布料器的高度，提高螺旋布料器的運料效率，減少不同類型物料在輸送過程中因相互摩擦產生的慣性。其原理在于當布料器埋置在混合料當中時，實現了對混合料的再度攪拌，從而降低了物料在整個前期攪拌過程中的離析程度。當布料器高度降低時，螺旋布料器兩端的瀝青混合料不斷地沿著斷面方向擠出，代替了傳統情況下向上下方向傾推混合料，降低了因出料位置寬度不同形成橫向離析以及混合料上下滾動形成縱向離析的概率。布料器的上端位置處于較為封閉的空間內，不會與外界暴露，因此也一定程度上降低了因上拋物料產生面層離析的概率。

3. 不同離析類型的專項防控

（1）橫向離析。①增加螺旋布料器的驅動轉矩，提高針對混合料位置刮板控制點的控制能力和傳感器感應點的感應能力，降低驅動轉速，同時增加螺旋二次攪拌功能、保持螺旋平穩緩慢起動，減少因攤鋪的前期工序不當形成的溫度離析和物理離析；②推薦采用變徑螺旋設計。此類設計結構的螺旋直徑自內向外減小，整體斷面包絡線型近似為幾類間斷獨立的直徑結構，其優點在于混合料分料過程中可以實現物料滿埋且攪拌強度一致；③增加整機功率匹配。推薦使用發動機為電噴柴油機的攤鋪機開展攤鋪工作，電噴柴油機動力性能強，控制特征優異，能有效增加螺旋的輸料能力；④采用大噸位的貨車對混合料進行運輸，降低運輸過程中產生的混合料離析；⑤運輸的自卸貨車在裝載混合料時可以減少在靜止狀態下進行裝料，按照前后中的車廂順序移動裝料，減少混合料離析；此外，每輛貨車卸完混合料時，切勿將螺旋料槽中的物料一次性鋪完，需要將料斗及時收起，待剩余的混合料進入刮板機的輸料器之后，將新的混合料及時地卸到攤鋪機上，從而利用螺旋和刮板在輸料過程中使得舊料和新料能夠充分的混合，進而減少離析的發生。

（2）縱向離析。①防止采用兩臺攤鋪機并行的方式進行攤鋪作業，否則會產生300 ～600 毫米范圍內的接縫；②攤鋪過程中左右螺旋中縫處會產生條形離析帶，在左右兩側各安裝一組可調節的反向螺旋葉片，能夠解決螺旋支撐處存在混合料堵塞的情況；③增加料槽的前后尺寸、提升物料空間及攪拌體積。

（3）豎向離析。①使用具備上下物料滿埋螺旋設計的攤鋪機，避免出現大顆?；旌狭显谇皳醢逄幓涞默F象；②加裝可調節上下高度的前擋板，調節的離地間隙程度以攤鋪厚度和攤鋪材料作為影響因素；③螺旋外端處的卸荷口采用彈性橡膠板的懸臂式結構，能夠防止卸荷口螺旋卡死，同時避免熨平板被頂起從而影響攤鋪平整度。