沥青混合料离析及质量改进

张传友，王心智

(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司)

1 沥青混合料离析的分类

1.1 级配离析

热拌沥青混合料在运输、摊铺的温度状态下，由于沥青黏度较低，对于被沥青包裹的集料颗粒的流动阻抗较小，按照级配组成的矿质混合料颗粒仍然具有散体物料的堆积特点。当热拌沥青混合料的堆积面积超过其安息角时，粗颗粒将从矿质混合料中分离出来向下滚落形成粗颗粒聚集，剩余的主要由细集料颗粒组成的材料形成新的安息角和新的堆积面。当新的堆积面超过安息角时，堆积的细集料向下滚落形成细集料聚集。散体物料在连续的搬运过程中将不断重复这样的过程，由于搬运方式不同，离析发生的方式也将不同。

沥青路面施工过程中发生的级配离析主要由热拌沥青混合料的散体物料特性和搬运方式不恰当而发生。离析后的热拌混合料不仅级配变异、粗细不均，还将导致离析后沥青含量变异和路面材料空隙率变异等现象。级配离析使得实际铺筑于沥青路面结构中的沥青混合料严重偏离设计值，使得沥青混合料配合比设计成为虚设，路面质量处于失控状态。

1.2 温度离析

沥青混合料中的沥青胶结料是一种热塑性材料，在相当高的温度条件下沥青具有显著的黏性流动变形特性，而在较低的温度条件下，沥青具有固体的属性，表现出较强的变形抵抗能力。沥青混合料热流变成形的工艺特性主要依赖于沥青黏度对于温度的依赖性。

在拌合、运输和摊铺过程中，由于工艺条件和环境条件的影响，沥青混合料温度将会发生变异，这种变异使得沥青混合料内部的温度分布不均匀。当温度不均匀的沥青混合料被摊铺机铺筑成路面结构层时，由于温度较低部分的沥青混合料表现出较大的变形抵抗能力，在承受的碾压工艺大致相同时，这部分材料将获得较低的压实度。

一方面，沥青面层压实度不足容易导致水损害类的病害发生，另一方面，沥青路面在开放交通后车轮荷载重复作用对于沥青混合料具有补充压实作用，由于温度离析引起的压实度不足部分可能逐渐被碾压密实，沥青路面结构层中压实度分布的不均匀最终将导致路面平整度迅速下降。

1.3 摊铺离析

在施工离析的各个环节中，摊铺离析以往没有引起足够重视。但即使拌和设备生产出优质均匀的沥青混合料，装卸料与运输中不存在离析现象，摊铺过程中仍可能产生严重的材料离析。

首先是摊铺机受料斗中的混合料离析由于卡车卸料时受料斗中两侧粗料多、细料少，卸料过程即可产生离析现象。在车辆交替卸料造成过长间隔时间、或施工人员对受料斗中材料进行较长时间整理、或者操作人员采用其他不合理操作时，使受料斗中间部分沥青混合料被刮板输料器过度运送形成凹谷，则两侧堆积的粗料部分滚入或整体倾入刮板输料器而送入螺旋分料器。摊铺后将产生集中的片状离析。在管理较差的路段上，摊铺机后的铺层明显呈现有规律的片状离析现象。

其次是由于摊铺螺旋分料器的安装位置不当，或固定螺旋的支架形状不合理，或螺旋直径与材料直径不相适应等原因，容易造成铺层产生纵向带状离析。

1.4 碾压离析

(1)摊铺机横向初步预压的密度变异。沥青混合料摊铺机的工作装置上装备有振动器和振捣梁，用于对沥青混合料进行初步的预压实，在摊铺宽度范围内，离摊铺机中心越远熨平板的支承刚度越弱，振动施加于沥青混合料上的总作用力减小，造成沿熨平板方向对沥青混合料的压实功变异，其初步预压密实度变异导致压实度离析。

(2)摊铺机纵向初步预压的密度变异。目前生产的普通摊铺机，其振动或振捣频率并未能实现与摊铺速度联动的控制，也很难建立相关关系，一旦熨平板的振动频率或振捣器的频率调定后，其频率均保持恒定而与摊铺速度快慢无关，除非操作人员手动调整。在摊铺过程中，往往由于作业阻力、行驶阻力、材料供应等原因使得摊铺速度变化。振捣器厚度仅为2～3 cm，且振动频率较低，一般小于25 Hz，当摊铺速度明显改变时，将造成铺层初压密实度在行走方向发生变异，摊铺速度越快，振动器经过各点的击实次数越小，获得的初步预压的密度越小。

(3)压路机碾压工艺导致的碾压离析。振动压路机在碾压过程中也会造成碾压离析，例如:沿压路机钢轮宽度方向混合料受到的作用力不同，接近钢轮边缘，材料推移将使压实功发生变化，碾压过程中重叠宽度分布不均匀影响压实功的均匀性;钢轮碾压过程中对邻近钢轮的材料产生推移导致密实度变化;铺层边缘处没有侧限抵抗导致压实功变化;振动压路机起振、停振及其过渡过程造成压实功变异。

2 离析的改进对策

(1)在卡车将混合料倒入摊铺机的受料斗时，应大批量卸入，避免混合料零星滚入料斗。

(2)两辆卡车卸料之间应尽量缩短时间，可趁摊铺机料斗中混合料较多时将卡车上的料倒入摊铺机受料斗。

(3)避免料斗侧壁的粗料滚入刮板输送器输入螺旋分料器。

(4)应及时收起料斗侧壁，并及时释放以避免出现中央凹谷导致粗料集中。

(5)螺旋分料器应连续稳定的转动，不要时快时慢，造成中间缺料产生离析带。

(6)要在螺旋分料器室建立合适的温度的均匀的料位，避免粗粒料滚动产生离析，特别是分料器外侧缺料时铺层外侧会产生粗料离析带。

(7)螺旋分料器的高度应与材料的粒径相协调，否则会出现明显的离析。

(8)螺旋室应有合适的宽度。熨平板在宽带大于6 m时，应采用加强杆防止其变形。

(9)摊铺机尽可能连续均匀摊铺，是摊铺产量与拌和设备产量相协调。

3 结束语

通过以上的改进措施，使沥青路面的离析状况得到很大的改善，沥青路面的质量得到很大的提高。