瀝青混合料離析成因與控制方法分析

吳中玉

（淮安市大地公路工程養護有限公司 江蘇淮安 223001）

1 級配離析

1.1 離析成因

由于瀝青混合料級配曲線為影響其離析的主要因素之一，當其偏離標準級配中值線過大時，會使混合料離析現象加劇，因此在級配設計過程中應合理選擇集料最大公稱粒徑。在細集料（特別是粒徑小于0.075mm的細小顆粒）含量較多時，會因過多吸附自由瀝青而使混合料表現干澀，從而產生離析現象；而在粗集料含量較多時，混合料會因空隙率增大而傾向于離析，這在施工過程中極易造成離析形成，對此應特別重視。

從本質上講，粗集料分布不均為造成瀝青混合料級配離析的主要原因，并且離析程度隨著顆粒最大粒徑的增大而越發明顯。我國現有規范中對于瀝青混合料離析的控制，只是于固定范圍內通過對各擋集料通過率限制的方法，而對設計級配差異并不區分。分析瀝青混合料VMA（礦料間隙率）可知，除礦料級配外，集料形狀、表面紋理以及壓實工藝等均為引發混合料離析的因素。

1.2 控制措施

以混合料標準配合比為依據，嚴格控制礦料級配，特別是級配曲線中對鋪面均勻性影響較大的2.36mm與4.75mm的中粒徑顆粒，其通過率應與設計值接近，以防含量過多不利于壓實控制，含量過小使均勻性表現較差。此外，混合料生產過程中，對生產配合比應以熱料倉與控制室篩分結果為依據進行定期調整，以此實時控制混合料中集料顆粒組成的變異性，從而抑制離析現象的出現。

2 溫度離析

2.1 離析成因

2.1.1 運輸過程溫度離析

與級配離析不同，瀝青混合料溫度離析的判定（包括離析機理與離析程度的分析）需借助于紅外攝像機，不易用肉眼觀察到。一般情況下，瀝青混合料在運輸過程中其與空氣溫差＞120℃，同時在行車作用下，會產生較高的相對風速，致使混合料運輸至施工現場后必然性存在一定的溫度損失?；旌狭蠝亟党潭热Q于保溫措施、行車速度與運輸時間，總體而言從外至內溫降程度逐漸減小，其中以堆料表面與車廂接觸面溫降最大，并且在攤鋪卸料過程中，由于車輛兩側表面料通常是最后被刮送至螺旋布料器中，因此會使溫降程度最大的表層冷料集中攤鋪，從而產生溫度離析現象。實際檢測發現，在長距離運輸條件下，瀝青混合料表層溫降后與內部溫差可達60℃以上，并且溫降嚴重部位已難以滿足混合料壓實溫度。

2.1.2 攤鋪過程溫度離析

在攤鋪過程中，瀝青混合料經攤鋪機料斗與輸料器（包括螺旋輸料器）輸送至熨平板及其兩端的過程中，混合料處于滾動狀態，此時高溫混合料因集料周圍瀝青粘結力較小而滾動較快，低溫混合料因集料周圍瀝青粘結力較大而滾動較慢，正是在溫差影響下混合料滾速不一致，加之運輸過程已產生一定程度的溫度離析，使混凝土離析現象進一步加劇，最終導致低溫部分混合料壓實效果較差，透水性因空隙率過大而增強，承載力下降且使用壽命縮短。

2.2 控制措施

（1）提升瀝青混合料拌合樓溫度自控系統的精度，加強混合料出廠溫度控制；

（2）做好混合料運輸過程的保溫措施，具體可采用較厚的保溫材料（如蓬布）進行覆蓋；

（3）混合料攤鋪過程中加強攤鋪機螺旋分料室的二次拌和，以此消除混合料溫差；

（4）當為遠距離運輸時，為消除車廂內混合料表層與內部的溫差，除覆蓋保溫措施外，最好在運輸途中或攤鋪現象設置二次拌合設備，以此減緩或消除混合料運輸過程產生的溫度離析。

實際上，由于鐵質車廂為熱的良導體，與車廂兩側和底部接觸的混合料溫度損失同樣較快，因此僅采用覆蓋保溫的方式很難實現混合料溫度離析的完全控制?；窗彩心彻饭こ淘捎猛耆\料車車廂的方式進行混合料溫度保護，即車廂外包裹2層篷布中間夾1層無紡土工布，堆料頂部覆蓋1層棉被與1層蓬布。從實際效果來看，即使在長距離運輸條件下，堆料頂部與靠近車廂處混合料溫度僅比內部溫度低4℃左右，整體保溫效果良好，施工過程基本無溫度離析現象。

3 碾壓離析

3.1 離析成因

實際上，壓實功（反映于壓實效果）的變化為造成瀝青混合料碾壓離析的根本原因，以下對此具體分析：

3.1.1 攤鋪機預壓離析

（1）橫向預壓實變化?；旌狭蠑備佭^程中，攤鋪寬度越大，端頭距離中心越遠，熨平板支承剛度就越小，從而使施加于混合料表面的振動作用力變小，致使混合料預壓實功沿熨平板中間向兩側方向呈減小趨勢，故而因壓實功差異而引發混合料離析現象。研究表明：當混合料攤鋪寬度≤3m時，攤鋪機預壓實功沿熨平板方向變化極小，基本可忽略不計，對混合料離析不會產生影響。

（2）縱向預壓實變化。攤鋪過程中，受行駛阻力、作業阻力及材料供應等因素的影響，會使攤鋪速度發生一定程度的變化，由于振搗器頻率較低（通常不大于25Hz）且厚度較?。ㄒ话銥?～3cm），因此在攤鋪速度變化幅度較大時，便會于攤鋪方向（即縱向）因擊實次數的變化而引起初壓效果的變化。對于攤鋪機通過某點時擊實次數n，可由下式（1）計算：

式中：v為攤鋪速度，m/min；L 為夯錘寬度，cm；S 為夯錘頻率，Hz。

由上式可知，攤鋪速度越慢，振動器于經過某一點的擊實次數約多，初壓效果越好，反之則越差。例如在攤鋪速度由2.5m/min提升至5.0m/min時，振動器擊實次數會減少50%，在這樣大幅度變化情況下，必然會導致混合料因壓實效果的變化而發生離析。

3.1.2 壓路機碾壓離析

（1）橫向壓實離析。壓路機在碾壓瀝青混合料鋪層時，鋼輪正下方力直接通過面層傳遞給下承層，下承層即產生大小相等的反力，在這一對方向相反的力的作用下鋪層被壓實；在鋼輪的邊緣，作用力返回到表面層時，反作用力僅來自于鋪層而不是鋼輪。該現象會使鋼輪寬度范圍內及其鄰近區域的壓實度均發生變化。

（2）縱向壓實離析。利用振動壓路機碾壓時，由于壓路機會周期性進行“起步→起振→振動→停振→停機→起步”的循環作業，從起振→振動過程中，振動輪的頻率會從0上升至壓路機的設定頻率值，而從振動→停振過程中，振動輪的頻率又會從設定值下降至0，在這兩個階段中，壓路機對混合料的壓實功處于變化狀態，并且壓路機設定頻率值越大，壓實功變化越大，故而會使混合料發生縱向離析。

3.2 控制措施

（1）攤鋪機預壓離析控制。攤鋪機在作業過程中，攤鋪寬度方向由于熨平板工作裝置的剛度隨寬度的增加而減弱，造成沿寬度方向的壓實離析現象。為了減小離析，鋪層寬度應進行限制（最大不宜超過7m）；為了減小由于攤鋪速度變化對壓實離析的影響，作業速度宜控制在4m/min以上。若攤鋪機工作在低速段，要求攤鋪作業的速度應穩定，不要時走時停，時快時慢。

（2）碾壓過程離析控制。與溫度離析和級配離析不同，碾壓過程的離析對鋪層壓實度的影響主要表現為碾壓工藝與壓實功的變化。壓路機進行復壓時由于振動碾壓使其鄰近區域往往被振松，原本密實度較高的區域出現了壓實度下降的現象，為了解決此類問題，應采用輪胎壓路機或靜作用壓路機進行終壓，使鋪層壓實度均勻一致；為了減小同一種型號壓路機進行振動碾壓時重迭碾壓的區域為同一碾壓帶所帶來的不利影響，宜選用不同輪寬的壓路機進行復壓。

4 結語

在實際施工中，瀝青混合料離析成因呈多元化形式，本文以常見形式為對象實施了技術分析，論述內容雖不全面，但在一定范圍內對實際施工具有指導意義。