瀝青混合料集料產生離析的原因與控制

吳傳記，馬士強

（1.山東高速城鄉發展集團有限公司，山東 濟南 250014；山東高速工程建設集團有限公司，山東 濟南 250200）

引言

早期破壞是瀝青路面常見的破壞，也是影響瀝青路面使用的重要因素。造成瀝青路面早期損害的原因有多種，其中瀝青混合料離析是重要的原因之一［1］。材料離析是其中比較重要的因素，主要是指混合料發生粗、細集料分離，在瀝青混合料中集料一般占到混合料總重的95%以上，集料本身的離析程度會嚴重影響混合料性能［2-3］。

瀝青混合料發生材料離析時，粗細集料發生分離造成混合料級配的變異與不均勻，路面上粗集料集中的部位空隙率大，瀝青含量偏小，易造成滲水，同時粗集料集中部位混合料抗拉強度低，抗疲勞性能差，路面易開裂。而細集料集中的地方，瀝青含量高，高溫穩定性差，易出現車轍、推移等病害。集料離析貫穿于瀝青路面施工的全過程，包括材料進場、堆放、拌和、貯存、運輸、卸料和攤捕等各個環節［4-6］。

1 原材料加工與堆放對離析的影響

從混合料性能角度，對集料的要求首先是集料棱角性和表面粗糙度，其次是扁平與細長顆粒含量、黏土含量等要求。由于破碎設備結構型式的差異對材料的破碎效果不同，應避免過度破碎使集料變圓滑或過度降低材料表面粗糙度。除了原材料自身特性的影響外，其儲存方式對混合料的離析影響也較大。

進場材料如果堆放不正確也會產生離析。當礦料運輸車到達拌合站料場后，卡車在料堆上卸料時會發生落差離析和拋料離析。離析程度取決因素：一是粒徑差異；二是落差大??；三是卸料速度［7］。

2 原材料加工和堆放要求

目前，高速公路采用大標段，瀝青拌合場站占地較大，材料需求量也比較大，因此，應避免多家小型碎石場向一家拌合站供料現象，采用大型專業化碎石場較為理想。

為生產均勻、穩定、符合針片狀和棱角性要求的集料，應針對材料性質采用相應的設備和工藝。對硬度較高，難破碎的巖石，如玄武巖、輝綠巖，較理想的的流程是采用三級破碎。對于硬度較低，磨蝕性較差的材料，如石灰巖，初破采用顎式破碎，中破采用反擊破碎，細破采用反擊破碎?？刹捎脹_擊破碎機對材料進行整形或改善人工砂級配，減小針片狀材料含量。

加工過程中應保持原材料供給量的穩定性。除此之外，還應保持破碎-篩分系統良好的技術狀態和工藝一致性。為控制原材料的變異性，對每種規格的材料進場時應進行篩分檢驗，其變動量應符合表1、表2 的規定。

表1 粗集料顆粒組成的允許變化量

表2 細集料顆粒組成的允許變化量

在工程建設中，通常認為間歇式攪拌設備由于振動篩的二次篩分可以解決原材料變動的影響，但實際上是不科學的。因為目前振動篩通常為4 級或5級，每一級中的材料變化是無法控制的。比如，4 級設置時振動篩篩孔一般選為5 mm、10 mm、20 mm、30 mm，那么＜4.75 mm 的材料變化就無法控制，即2.36 mm、1.18 mm、0.6 mm、0.3 mm等粒徑材料變化時，振動篩無法控制。且相近規格的材料又相互交叉、重迭，更易造成熱料倉中材料的變動。熱料倉中的熱料顆粒組成發生變異，直接導致混合料級配的變動，使混合料發生離析。

合理的材料分級極其重要，不合理的分級不僅目標配合比設計困難，而且施工過程中容易造成材料離析。（1）集料粒徑不同引起動力特性的差異，往往粒徑小的集料在上，而粒徑粗的集料在下。（2）材料分級要方便質量的控制，特別是對瀝青路面結構影響顯著的篩孔，如4.75 mm、2.36 mm 篩孔，其級配變動將引起路面性能顯著變化。（3）材料分級要根據各級材料實際用量，確保用量的均衡，以免個別料斗供不應求而造成配合比波動，或降低生產效率。例如，對于AC-20 瀝青混合料，其最大公稱尺寸為19 mm，原材料分級為4 級時其規格應為13.2～26.5 mm、4.75～13.2 mm、2.36～4.75 mm、0～2.36 mm；為 5 級時，其規格應為16～26.5 mm、9.5～16 mm、4.75～9.5 mm、2.36～4.75 mm、0～2.36 mm，這種分級方法不僅有利于目標配合比設計，而且有利于減少原材料離析。

3 進場材料管理

3.1 合理堆放

粒徑比較單一的集料，可以適當放寬堆放的要求。對粒徑變化較大碎石應采用分層堆放的方法，一層一層地堆積，見圖1。對不同堆垛高度集料的篩分分析表明，對于細集料（≤4.75 mm）可堆垛高度應＜4 m；粗集料（≥4.75 mm）堆垛高度＜3 m。

圖1 分層堆料

在進料之前攪拌站的料場應做硬化處理并有利于排水。對于細集料應有防雨措施，以保證拌合設備順利供料和烘干筒的溫控精度，也可減少燃料消耗。

3.2 減小同規格集料最大與最小粒徑的差距

材料離析的主要原因是同一堆料粒徑尺寸相差太大，可明顯看到10～30 mm 碎石的離析情況大于10～20 mm 的碎石。在試驗室進行混合料配比設計時有十幾個篩孔，基本上為單一粒徑，每個粒級的材料則不存在離析問題，混合料級配穩定。但是，拌合站不可能設置如此多的冷料倉及振動篩，因此，盡可能多的設置冷料倉與振動篩層數對離析程度有明顯改善作用。

3.3 集料的裝卸

為減少裝載機向冷料倉裝載集料時出現離析，裝載機應在料堆的全部高度和各個方向上進行采掘，以免由于料堆坍落而引起離析。裝載機取樣時應垂直面向料堆材料流動的方向，同時使用大臂使鏟斗向上滾卷，而不是將鏟斗插入很深而使鏟斗穿入料堆向上翻轉，以免對料堆產生擾動。應避免全部從料堆最底部取樣，底部一般粗集料較多且含水量較大。當發現粗細料離析時裝載機手應將粗細料就地翻動重新混合后再裝料，并應仔細對準料倉，以防發生混倉。

4 結語

（1）在集料生產、運輸、堆放等環節均存在離析現象，而集料離析會間接導致瀝青混合料離析，進而產生瀝青路面早期損壞。（2）通過對加工設備選型要求、配置方案與生產工藝，并嚴格控制粗集料、細集料顆粒組成的允許變化范圍，可有效降低集料離析的發生。（3）集料堆放和裝料方式對集料離析有重要的影響。為了減小集料離析,拌合站料場應對集料采取分層、分隔堆料、減小粒徑分布范圍,對細集料覆蓋、裝載機垂直產料等方式進行材料管理與裝卸。