摘要：根據(jù)瀝青混凝土路面不均勻性的實(shí)際問(wèn)題,分析瀝青面層不均勻性而產(chǎn)生多種早期破壞現(xiàn)象的原因,提出解決瀝青混凝土路面不均勻性的措施,主要有：碎石由大碎石場(chǎng)按工程需要配置和生產(chǎn)；碎石進(jìn)場(chǎng)后要重新篩分等。實(shí)踐證明,這些措施對(duì)瀝青路面的設(shè)計(jì)，施工和管理具有特別重要的意義。
關(guān)鍵詞：道路 瀝青路面 混合料 不均勻性措施
1 前言
在熱拌瀝青混凝土的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和鋪筑中,會(huì)產(chǎn)生許多潛在的引起瀝青路面破壞的因素。在這些因素中,瀝青混凝土的不均勻性會(huì)導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生多種早期破壞現(xiàn)象。因此,提高瀝青混凝土的均勻性,對(duì)提高路面的使用質(zhì)量,減少甚至基本消除瀝青路面早期破壞現(xiàn)象以及保證路面的使用壽命具有十分重要的意義。
2 瀝青混凝土不均勻性的產(chǎn)生原因
通過(guò)瀝青混凝土路面工程的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和綜合分析可知,產(chǎn)生瀝青混凝土不均勻性主要有7個(gè)方面。
2．1 不同規(guī)格的碎石顆粒組成
近幾年來(lái),高速公路建設(shè)采用大碎石場(chǎng)的碎石,二次破碎使用反擊式破碎機(jī),使碎石的顆粒形狀和扁平長(zhǎng)條含量能滿(mǎn)足要求, 顆粒組成的變異性得到明顯改善。但是,瀝青混凝土路面所用的不同規(guī)格的碎石習(xí)慣從市場(chǎng)采購(gòu),而各地市場(chǎng)的碎石主要是為建筑部門(mén)準(zhǔn)備的。結(jié)果市場(chǎng)上采購(gòu)來(lái)的碎石顆粒組成常有顯著差異；且往往從多個(gè)小碎石場(chǎng)采購(gòu),這些小碎石場(chǎng)所采用的碎石機(jī)和篩分機(jī)的型號(hào)和規(guī)格都不一致,所以從不同碎石場(chǎng)采購(gòu)來(lái)的名義上同規(guī)格的碎石顆粒組成卻變異性很大。
2．2 瀝青混合料骨料的離析
瀝青混合料的骨料離析可能與下述因素有關(guān)：
1)堆料方式：若采用大料堆,則由于使用輸送帶系統(tǒng)堆料,大顆粒骨料會(huì)滾到料堆外側(cè),產(chǎn)生離析,將離析的材料供給拌和機(jī),瀝青混凝土顆粒組成的變異性就會(huì)增加；若采用許多小料堆或分層堆料,由于每一料堆的材料尺寸比較均勻,則可以減少骨料離析現(xiàn)象。
2）拌和機(jī)：在熱拌瀝青混凝土生產(chǎn)過(guò)程中,若使用筒式連續(xù)式拌和機(jī),產(chǎn)生骨料離析的位置是聚料斗和儲(chǔ)料倉(cāng)；若使用間歇式拌和機(jī),產(chǎn)生骨料離析的位置是冷料斗和熱料倉(cāng)。
往貯料倉(cāng)中放料,有通過(guò)貯料倉(cāng)頂部旋轉(zhuǎn)式斜槽投料和通過(guò)貯料倉(cāng)上面的投料斗投料兩種方式。雖然這兩種方式能將混合料均勻地投入貯料倉(cāng),但是旋轉(zhuǎn)斜槽的垂直下料部分應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度,能迫使材料直接下卸而沒(méi)有任何橫向流動(dòng),如果斜槽已舊且末端已磨耗出孔,就可能發(fā)生明顯的離析；投料斗應(yīng)具有裝料的最大容量(至少裝2270kg)和一個(gè)相對(duì)大直徑的開(kāi)啟門(mén), 以保證快速將混合料投入貯料倉(cāng)中。
對(duì)于間斷級(jí)配材料,貯料倉(cāng)堆料的表面不允許低于錐體部分。若經(jīng)常讓錐體中的料卸空,會(huì)加速錐體磨損。氣溫低時(shí),冷的錐體表面易使混合料黏結(jié)在錐體上,混合料將呈活塞式卸下,而不是均勻卸下。
在同一冷料斗中具有幾個(gè)不同尺寸的骨料時(shí),會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象。如果設(shè)置長(zhǎng)方形開(kāi)口的喂料斗,在冷料斗中材料容易產(chǎn)生架橋作用,會(huì)產(chǎn)生不均勻喂料,并產(chǎn)生離析的混合料。
在同一熱料倉(cāng)中具有幾個(gè)不同尺寸的骨料時(shí),會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象。此外,將吸塵袋中的均勻粉塵返回到間歇式拌和機(jī)中時(shí), 通常材料是均勻地收集在袋中,同時(shí)均勻地返回。但是,這種很細(xì)的材料從斗式提升機(jī)卸下來(lái), 很可能通過(guò)篩直接落在斜向的熱料倉(cāng)壁上。很細(xì)的材料可能就停留在倉(cāng)壁上,直到料倉(cāng)中幾乎無(wú)料,然后大量粉塵塊可能破解成松散狀,沿倉(cāng)壁滑下并喂入稱(chēng)料斗, 形成一批離析的未裹覆瀝青的極細(xì)料。
3）小于0.075mm的填料含量：從工程實(shí)踐可知,瀝青混合料中小于0.075mm的填料含量能顯著影響裹覆質(zhì)量和瀝青薄膜厚度。這是由于細(xì)骨料的比面積大,粗骨料對(duì)液體瀝青的吸引力強(qiáng),即使混合料中的粗骨料顯示出完全裹覆。但實(shí)際上瀝青薄膜厚度減薄,使粗骨料的黏附性較小,并增加了混合料的離析現(xiàn)象。
4)碎石含水量。大碎石的瀝青裹覆程度受其內(nèi)部含水量的影響；當(dāng)粗骨料內(nèi)部含水時(shí),其溫度會(huì)低于細(xì)骨料,可能產(chǎn)生離析現(xiàn)象;碎石對(duì)瀝青的吸收量又與碎石內(nèi)部含水量(碎石的開(kāi)口孔隙)有關(guān),因碎石中原含有水的孔隙將吸收一部分瀝青,從而減小瀝青混凝土中瀝青的體積,為了保持碎石上有一定厚度的瀝青膜,在礦料級(jí)配和瀝青品種相同的情況下,碎石的吸水量越大,需要的瀝青用量越大。
2．3卡車(chē)的裝料和卸料
卡車(chē)在貯料倉(cāng)中快速裝料時(shí)，卡車(chē)司機(jī)在整個(gè)裝料過(guò)程常常不愿意移車(chē)，結(jié)果較大碎石將滾到卡車(chē)前部、后部和兩側(cè)。卡車(chē)卸料時(shí)開(kāi)始卸下的料和最后卸下的料都是粗骨料，卡車(chē)兩側(cè)的粗骨料被卸入攤鋪機(jī)受料斗的兩塊側(cè)板上，使所鋪的瀝青路面形成一片粗料。
2．4攤鋪機(jī)操作不當(dāng)
即使通過(guò)冷料倉(cāng)、拌和機(jī)和貯料倉(cāng)成功地生產(chǎn)了瀝青混合料，均勻地裝入卡車(chē)內(nèi)并整體式卸入攤鋪機(jī)受料斗，如果攤鋪機(jī)操作不合適，也會(huì)產(chǎn)生不同程度的離析。
2．5瀝青混合料的設(shè)計(jì)
按連續(xù)級(jí)配均勻設(shè)計(jì)的混合料，若在拌和廠生產(chǎn)混合料的或攤鋪混合料的某個(gè)部位出現(xiàn)差錯(cuò)，不致明顯影響混合料的使用性能。若按間斷級(jí)配均勻設(shè)計(jì)的混合料，在拌和廠、運(yùn)輸卡車(chē)或攤鋪過(guò)程中的任何細(xì)小差錯(cuò)都能產(chǎn)生不均勻的表面。
2．6生產(chǎn)過(guò)程中的配合比
以往習(xí)慣上做一次生產(chǎn)配合比確定各個(gè)熱料倉(cāng)所用材料的百分率及瀝青用量后，在混合料類(lèi)型不改變前，不再進(jìn)行配合比試驗(yàn)。從工程開(kāi)始到結(jié)束，始終用一個(gè)配合比和一個(gè)瀝青用量。實(shí)際上，生產(chǎn)的瀝青混凝土避免不了：有時(shí)某種尺寸的粗料多；有時(shí)另一尺寸的細(xì)料多；有時(shí)相對(duì)瀝青用量偏多；有時(shí)相對(duì)瀝青用量偏少。這些都會(huì)使瀝青混凝土產(chǎn)生明顯的不均勻性。結(jié)果，實(shí)際路面就會(huì)產(chǎn)生局部小面積表面構(gòu)造深度不一；局部小面積混凝土的空隙率大小不一；局部小片混凝土的瀝青用量多少不一等現(xiàn)象,特別在高溫季節(jié)和雨季，瀝青面層的局部泛油、唧泥、坑洞和推擠、轍槽等破壞現(xiàn)象就難于避免。
2．7瀝青混合料的溫度差別
從工程實(shí)踐分析可知，攤鋪層上冷的地點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致路面的密度不均勻)空隙率大和不平整，水容易透入混合料，在冬季水將凍結(jié)并產(chǎn)生路面破壞，形成坑洞。這些現(xiàn)象很象產(chǎn)生坑洞時(shí)粗骨料集中的離析點(diǎn)，此時(shí)不是顆粒離析，而是溫度離析。
在施工過(guò)程中，影響運(yùn)料車(chē)內(nèi)混合料熱量損失的總量以及卡車(chē)內(nèi)混合料溫度差的因素有?；旌狭涎b入運(yùn)料車(chē)時(shí)的溫度、周?chē)諝鉁囟取④?chē)廂是否隔溫、車(chē)廂尺寸與所運(yùn)混合料的關(guān)系、運(yùn)距、運(yùn)料車(chē)車(chē)速、在攤鋪機(jī)前等待的時(shí)間、混合料是否覆蓋、交通延誤等,如果不注意控制上述種種因素，瀝青面層可能發(fā)生較多的溫度差別破壞。
3 解決瀝青混凝土路面產(chǎn)生不均勻性的措施
3．1大碎石場(chǎng)按工程需要配置和生產(chǎn)
某高速公路建設(shè)單位結(jié)合工程需要，工程開(kāi)工時(shí)投資建設(shè)大碎石場(chǎng)，請(qǐng)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門(mén)負(fù)責(zé)軋制路面所需的碎石。由于各石場(chǎng)所用的石機(jī)型號(hào)和規(guī)格完全相同，所用的篩分機(jī)和篩孔尺寸的型號(hào)和規(guī)格完全一致，則高速公路所用各種不同規(guī)格碎石的顆粒組成較均勻，各篩孔通過(guò)量的偏差系數(shù)小必然導(dǎo)致瀝青混凝土馬歇爾試驗(yàn)的各個(gè)指標(biāo)的變異性較小，取得令人滿(mǎn)意的結(jié)果。
3．2 購(gòu)得的碎石從大到小分別相混合后重新篩分
從不同軋石場(chǎng)購(gòu)得的原材料運(yùn)到拌和廠的堆料場(chǎng)后，將名義上相同規(guī)格的碎石從大到小分別相混合后重新篩分,廢棄最大規(guī)格碎石的粗篩余料，將其細(xì)篩余料并入下一規(guī)格碎石中，混合后進(jìn)行篩分。廢棄第二大規(guī)格碎石的超過(guò)最大粒徑的粗篩余料，將其細(xì)篩余料并入第三規(guī)格的碎石中，混合后進(jìn)行篩分；將其細(xì)篩余料并入第四種規(guī)格的碎石中，如第四種已是最小規(guī)格的碎石，則可以進(jìn)行拌和而混合，無(wú)需再篩分，否則還要再進(jìn)行篩分。通常進(jìn)行拌和相混合后及重新篩分后，至少應(yīng)將碎石分成4個(gè)等級(jí),如SAC-16,分成以下等級(jí)：<2.0mm時(shí)采用篩孔2.5mm，2.0～6mm時(shí)采用篩孔7mm，6～12mm時(shí)采用篩孔13mm，12～19mm時(shí)采用篩孔22mm,如SAC-25則分為：<2.0mm、2.0～12mm、12～20mm時(shí)采用篩孔22～23mm，20～31.5mm時(shí)采用篩孔35mm。
3．3每天根據(jù)熱料倉(cāng)的篩分結(jié)果重做生產(chǎn)配合比
原材料的變異性大，必然導(dǎo)致各個(gè)熱料倉(cāng)中熱料顆粒組成的變異性也大。后者正是瀝青混凝土馬歇爾試驗(yàn)各個(gè)技術(shù)指標(biāo)變異性大的直接原因。因此，為了使生產(chǎn)的瀝青混凝土顆粒組成的變異性小，高速公路瀝青混凝土拌和廠每天生產(chǎn)前必須從熱料倉(cāng)中取料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，根據(jù)篩分結(jié)果重新計(jì)算生產(chǎn)配合比，然后正式生產(chǎn)-，可以取得較好的結(jié)果。
3．4完善管理，減少骨料顆粒組成變異性
路面用的骨料通常分為：粗骨料，粒徑大于2.36mm的大、中、小碎石；細(xì)骨料，粒徑小于的2.36mm石屑，人工砂或天然砂。骨料既要滿(mǎn)足顆粒形狀，組成和力學(xué)性質(zhì)的要求，又要清潔。因此，必須注意：
1)嚴(yán)格購(gòu)料合同，控制進(jìn)料變異性。簽訂購(gòu)料合同時(shí)，對(duì)某種規(guī)格的骨料應(yīng)具體規(guī)定哪些篩孔尺寸的質(zhì)量百分率，規(guī)定通過(guò)某一篩孔尺寸骨料的允許誤差；
2)瀝青混凝土拌和廠的堆料場(chǎng)必須硬化處理。
3)拌和廠不同規(guī)格的骨料必須分別堆放，應(yīng)有可靠的隔離措施，避免不同規(guī)格的骨料堆交錯(cuò)，避免人為增大骨料變異性。
4)各種細(xì)骨料都應(yīng)分別搭蓬保護(hù)，防止雨淋，保證瀝青混凝土的顆粒組成符合生產(chǎn)配合比確定的級(jí)配曲線。
5)冷料斗的上口兩個(gè)冷料斗相接處安裝一塊斜擋板，避免向冷料斗裝料時(shí)此料進(jìn)入相鄰不同規(guī)格骨料的冷料斗內(nèi)。
3．5足夠的瀝青混合料的拌和時(shí)間
瀝青混凝土的足夠拌和時(shí)間對(duì)保證其均勻性非常重要。拌和時(shí)間偏短，瀝青混凝土就不均勻。因此，瀝青混合料拌和過(guò)程中必須注意：干拌時(shí)間不應(yīng)少于10s；粗骨料斷級(jí)配混合料的干拌時(shí)間應(yīng)是13～15s（用水泥作為填料時(shí)，應(yīng)是15s）；瀝青混凝土的拌和時(shí)間不應(yīng)少于10s，一般應(yīng)為35s。
3．6消除卡車(chē)中碎石的離析現(xiàn)象
卡車(chē)裝料的正確方法，應(yīng)分為3個(gè)不同位置往卡車(chē)中裝料：靠近車(chē)廂的前部裝料，靠近車(chē)廂的后部裝料；在車(chē)廂的中部裝料。只有這樣，才能消除卡車(chē)中的碎石離析現(xiàn)象。
卡車(chē)將料卸入攤鋪機(jī)受料斗時(shí)，車(chē)廂底板必需處于良好啟閉狀態(tài)并涂潤(rùn)滑劑!車(chē)廂應(yīng)升高到一個(gè)大而安全的角度，實(shí)施瀝青混合料整體快速卸落。這種快速卸料，可以預(yù)防粗骨料集中在攤鋪機(jī)受料斗兩側(cè)板外部的情況。
3．7消除攤鋪機(jī)內(nèi)的離析現(xiàn)象
工程實(shí)踐證明，攤鋪機(jī)操作不合適，能夠產(chǎn)生不同程度的離析。為此，施工時(shí)必須注意：
1)每輛卡車(chē)卸料之間，不要完全用完料斗中的混合料，留少部分混合料在受料斗內(nèi)。
2)盡量減少側(cè)板翻起的次數(shù)，僅在需要將受料斗中的混合料整平時(shí)，才將受料斗的兩塊側(cè)板翻起。
3)卡車(chē)翻起車(chē)廂向受料斗卸料，混合料從卡車(chē)運(yùn)送出去，將滾動(dòng)減到最小，使受料斗盡可能裝滿(mǎn)料。
4)盡可能寬地打開(kāi)受料斗的后門(mén)，以保證分料室的料飽滿(mǎn)。
5)盡可能連續(xù)攤鋪混合料，調(diào)整攤鋪機(jī)的速度，使攤鋪機(jī)的產(chǎn)量與拌和機(jī)的產(chǎn)量相平衡。
6)調(diào)整分料器的速度，使出料連續(xù)而緩慢。
7)保證分料器的外邊具有足夠的原材料，否則粗粒料滾動(dòng)到外側(cè)時(shí)，可能沿外側(cè)產(chǎn)生粗料帶。
8)如有可能，調(diào)整攤鋪機(jī)分料室的伸長(zhǎng)度，使攤鋪機(jī)從受料斗的兩側(cè)推出相同的混合料。如果調(diào)整伸長(zhǎng)度不能糾正一側(cè)出料多的缺陷，則料車(chē)要稍偏向于需要較多材料的一側(cè)，使受料斗中的混合料堆積更為平均。
3．8消除混合料溫度的離析現(xiàn)象
在施工過(guò)程中，為了消除混合料溫度的離析現(xiàn)象，必須注意到：
1)新的聚合物改性瀝青混合料，高性能瀝青混凝土（superpave），碎石瀝青砂膠混凝土SMA，多碎石瀝青混凝土SAC以及其他抗轍槽的混合料，與傳統(tǒng)瀝青混凝土比，都需要較高的攤鋪溫度，因此需要在較高溫度下生產(chǎn)混合料及將較高溫度的混合料裝入運(yùn)料車(chē)車(chē)廂。
2)瀝青面層承包商必須配備專(zhuān)用車(chē)廂且有隔溫，覆蓋保溫措施的運(yùn)料車(chē)。
3)駕駛員必須將蓬布完全覆蓋混合料并扣緊后才出廠。
4)盡量減少運(yùn)料車(chē)在現(xiàn)場(chǎng)待卸的時(shí)間，駕駛員不能在現(xiàn)場(chǎng)待卸時(shí)將蓬布卷起，讓混合料暴露在空氣中。
5)由于混合料導(dǎo)熱系數(shù)小，在卡車(chē)的周邊混合料與中心混合料之間會(huì)產(chǎn)生較大的溫度差別，因此除了氣候良好和很短的距離外，在將混合料直接送入攤鋪機(jī)之前，應(yīng)該采用某種方式再次拌和混合料，以達(dá)到攤鋪層的混合料均勻一致。
6)攤鋪機(jī)盡量做到連續(xù)攤鋪，不發(fā)生停機(jī)待料的情況。
