[文章]：高速公路沥青路面存在的离析问题初探

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高速公路沥青路面存在的离析问题初探


  


　　高速公路路面早期损坏的一个重要原因是路面的不均匀性，而沥青混合料的离析问题是造成路面的不均匀性的主要原因，是降低路面使用性能的顽症。

　　混合料发生离析时，粗集料和细集料分别集中于铺筑层的某些位置，使沥青混凝土不均匀、配合比级配与原设计不符，导致路面产生一些破坏，缩短路面使用寿命。当前国内对沥青混合料的离析问题还没有引起足够重视，在国外，为防止离析问题而采取的技术措施已明确在沥青路面施工技术规范中规定。本文将就国内某高速公路路面中存在的沥青混合料离析问题及解决措施作初步探讨。

　　沈山高速公路路面沥青混合料存在的离析现象分析

　　沈山高速公路是辽宁省迄今为止设计水平最高、施工控制最严的一条高速公路沥青路面结构组成由上至下为：4cm AK-13A型沥青混凝土抗滑表层，5cmAC-20Ι型中粒式沥青混凝土，7cm AC-30Ι型粗粒式沥青混凝土。全线通车1～2年后，对全线进行检测，并对典型路段进行了钻芯、沥青抽提、级配分析等试验。对沥青混合料的不均匀性分析如下。

　　上面层的不均匀性：通过对14个典型路段42个断面的级配分析，上面层4.75mm, 2.36mm筛孔通过率变化情况如表1和图1所示。

　　中面层的不均匀性：通过对10个典型路段30个断面的级配分析，中面层 13.2mm，9.5mm，4.75mm筛孔通过率变化情况如表2和图2所示。

　　下面层的不均匀性：通过对10个典型路段30个断面的级配分析，下面层 19mm,16mm,13.2mm，9.5mm，4.75mm筛孔通过率变化情况如表3和图3所示。

　　路面的不均匀性与路面早期病害的关系：K322、K329、K365、K423（京）四个路段均为车辙深度超过3cm的病害严重路段，如以上图表所示，说明沥青混合料的不均匀性直接与路面的早期病害有关，尤其是沥青路面中、下面层沥青混合料级配组成变异性较大，给路面早期病害造成隐患，分析沥青混合料级配的变异性主要是由沥青混合料的离析造成的。

　　造成沥青混凝土路面离析的原因分析

　　沥青混合料本身的原因：配合比设计若采用间断级配、大粒径较粗级配均易产生集料的离析；沥青用量偏大也易产生离析；而为防止路面产生车辙，SMA 结构、“Superpave”路面、大粒径沥青混凝土被越来越多应用于工程中，故应采取有效措施避免混合料离析，提高路面质量。

　　混合料拌和过程、运输、摊铺过程中的离析：拌和温度过高，连续式拌和均易产生离析。

　　当拌和料被放入运输车时，将有一部分骨料流向车厢的侧面，造成粗细集料集中现象。同时热量损失在运输车厢周边立刻出现，在改性沥青路面中，由于要求温度高，这样的现象就越明显。

　　在热混合料运输中，尤其是运距越长，越会造成车厢底、侧及顶面温度降低。

　　卸料时料在顶面温度低的料落在摊铺机受料斗的两侧，当料车卸完料以及受料斗中料堆接近消失时，两侧冷料向内落下，被输送带送到后面的分料室，并被整平，整平板不可能使较冷的混合料与高温混合料一样固结。在摊铺层上就会出现离析小面积，由于每一车料都可能产生这种由于温度差异而造成的离析破坏，周期性的破坏现象也就更加明显。摊铺后路面材料和温度的离析将直接造成压实后路面空隙率的不均匀。

　　如何防止沥青混合料中的离析

　　在美国大部分州公路运输部的高速公路施工规范中有如下规定，在国家级、州级及洲际公路的热拌沥青混和料施工中，要使用转运机。当工程的摊铺量少于1000吨、宽度小于3.3米的加宽段时，可免于使用转运机。除此之外，热拌沥青混合料需要经由转运机二次搅拌之后再进入摊铺机。监理工程师通过立刻测量摊铺机摊铺的面层的温度，来评估转运机的工作效果。至少每45分钟，要对自卸卡车上的沥青混合料进行温度测试，包括装车和卸车时混合料的温度量测。

　　由于沥青转运设备具有二次搅拌作用，是混合料集料分布和温度分布更加均匀，有效地避免了材料和温度的离析。在我国，杭州绕城高速公路北线二期工程路面工程中为防止路面离析，采用了SB-2500B转运机，该设备能够储存、重新拌和和运送热沥青混合料，运料车将混合料倒入转运机斗中，再由转运机经过防离析螺旋布料器的充分拌和，它与摊铺方向相比拌和的方向为横向，实践证明，转运机有效地解决了摊铺机由于没有足够的拌和能力而造成的温度差异及粗细集料集中的现象，表4、表5为温度检测结果。

　　从温度检测表可以看出热拌沥青混合料在使用转运机前，不同部位温度相差10℃之多，使用转运机后，沥青混合料经过转运机二次搅拌，混合料的温度已无明显的差异，从摊铺机分料室不同部位来看，温度差异不明显，这样摊铺出来的沥青混凝土温度均匀，不出现冷料点，使沥青路面均匀，空隙率一致，粗细集料集中现象也得到解决，从而提高了沥青路面的整体工程质量，防止了沥青路面的早期破损，延长了沥青路面的使用性能。

　　建议

　　随着国民经济的快速发展，公路上的交通量也迅速增大，车辆运输向大型化发展，修建寿命长，更加耐久，承受更大荷载的公路变得更加必要，修建寿命长久的沥青砼路面的关键在于沥青混合料的均匀性，为了提高沥青混合料的均匀性，建议采取以下措施：

　　加强路面材料和温度离析方面的研究，并建议在沥青路面施工技术规范中增加施工是混合料温差控制指标；重视施工生产过程中全程控制，并采用转运机等先进设备，通过对热拌沥青混合料在摊铺之前进行重新拌和，有效控制离析的产生。