沥青混凝土不均匀性的分析与控制

河南省公路工程局集团有限公司 杨 洁

沥青混凝土不均匀性的分析与控制

河南省公路工程局集团有限公司 杨 洁

在热拌沥青混凝土的设计、生产和铺筑中，会产生很多潜在的引起沥青路面破坏的因素。在诸多因素中，沥青混凝土的不均匀性易导致沥青混凝土面层发生各种早期破坏的现象。所以，提高沥青混凝土的均匀性，可以有效防止路面早期破坏现象，提高路面质量，延长路面使用寿命。

一、导致沥青混凝土产生不均匀性的原因

经过对沥青混凝土路面工程的调查和综合分析，可以得知，导致沥青混凝土产生不均匀性的原因主要有7个方面。

1.沥青混合料骨料的离析现象。沥青混合料骨料的离析现象与下面4个因素有关。

（1）拌和机。在热拌混凝土产生的过程中，如果使用筒式连续式拌和机，产生骨料离析的地方是聚料斗和储料仓，如果使用间歇式拌和机，产生骨料离析的地方是冷料斗和热料仓。

在同一热料仓中有尺寸各不相同的骨料时，便会产生离析。同一冷料斗中有尺寸各不相同的骨料时，也会产生离析，如设置长方形开口的喂料斗，在冷料斗中材料容易发生架桥作用，会出现不均匀喂料，并产生离析的混合料。此外，吸尘袋中均匀的粉尘返回到间歇式拌和机中时，材料是均匀的收集在袋中，并均匀的返回。可是这种很细的材料从斗式提升机卸下来时，可能通过筛直接落在斜向的热料仓壁上。细小的材料可能就停留在那里，直到仓中几乎没有料，大量的粉尘便会成松散状，从仓壁滑下落入称料斗，形成一批离析的未裹沥青的细料。

（2）填料含量小于0.075mm。工程实践证明，沥青混合料中小于0.075mm的填料严重影响填料的裹覆质量和沥青的裹覆厚度。

（3）堆料的方式。如果采用大堆料，由于使用输送带系统堆料，颗粒大的骨料会滑到料堆外侧，发生离析现象。将离析的料提供给拌和机，沥青混凝土颗粒组成的变异性就会增加；如果采用小堆料或者分层堆料，使每一堆料的尺寸都比较均匀，可以减少骨料离析现象的发生。

（4）碎石的含水量。碎石对沥青的吸收量与碎石的内部含水量有关，因为碎石中本含有水的孔隙会吸收一部分沥青，减小沥青混凝土中沥青的体积，所以，为了保持碎石上沥青膜的厚度，在矿料级配和沥青品种一样的情况下，碎石的吸水量越大，沥青的需求量越大。大碎石的沥青裹覆程度也受其含水量影响，粗骨料内部含水时，温度会低于细骨料，也会产生离析现象。

2.不同规格的碎石颗粒的变异性。近年来，高速公路一般都采用大碎石场的碎石，二次破碎都用反击式破碎机，使碎石的各项指标都满足要求，颗粒组成的变异性明显得到改善。但是由于高速公路所用的各种规格的碎石都是从市场采购，而市场的碎石供不应求，不得不从小碎石场采购，这些碎石场的碎石所用的破碎机和筛粉机的型号和规格都相同，所以导致所采购的碎石颗粒组成的变异性增大。

3.沥青混合料的设计。按连续级配均匀设计的混合料表面和按间断级配设计的混合料表面有差别。按连续级配设计的混合料，在拌合厂生产混合料或摊铺混合料的过程中，某个部位出现差错，不会影响混合料的使用性能。按间断级配设计的混合料，在拌合厂、运输和摊铺过程中，有细微的丝毫的差错都会影响到混合料的性能，产生不均匀的表面。

4.配合比。在施工过程中，习惯性的做一次生产配合比来确定各个热仓所用材料的百分率及沥青用量，通常在混合料类型不变的情况下，不再做配合比实验。而实际生产中，沥青混凝土避免不了有时相同尺寸的粗料多，有时相同尺寸的细料多；有时沥青用量偏多，有时沥青用量偏少。这些因素都会导致沥青混凝土产生不均匀性。

5.沥青混合料温度的差别。经过工程实践可得知，摊铺层上冷的地点会导致路面密度的不均匀，孔隙率大以及不平整，水很容易渗入混合料，而冬季温度很低，水会结冰并对路面产生破坏，形成坑洞。这些现象就如同产生坑洞时粗集料中的离析点，但是，此时的离析不是颗粒离析，而是温度离析。

施工中，影响运料车内混合料热量损失的总量和卡车内混合料温度差的因素有：（1）混合料装入车内的温度；（2）周围空气温度；（3）车厢内隔温的效果；（4）车厢尺寸与所运混合料的关系；（5）运距；（6）车速；（7）在摊铺机前等待的时间；（8）混合料是否覆盖；（9）交通延误等。如不控制这些因素，沥青面层会发生温度差别破坏。

6.摊铺机的操作方法。如果通过之前的各个工序，成功生产了沥青混合料，均匀的倒入卡车内并卸入摊铺机，如果摊铺机操作不当，也会导致不同程度的离析。

7.卡车的装料和卸料。卡车卸料和装料时集料的粗细分布不均匀，也会导致摊铺时路面的不均匀。

二、解决沥青混凝土路面不均匀的措施

1.重做生产配合比。因为原料的变异性大，导致各个热仓中热料颗粒组成的变异性也大。所以，为了使生产的沥青混凝土颗粒组成的变异性小，拌合厂每天生产前必须从热料仓中取料进行筛分试验，根据实验的结果重新计算配合比，然后进行生产。

2.采购后的碎石要进行重新的筛分。由不同的碎石场采购的碎石运到拌和厂和堆料场后，把所有碎石相混合后重新进行筛分，由最大规格的碎石逐一规格的进行筛分，通常拌合和混合及筛分后，碎石一般分成4个等级。如：SAC-16，分成以下等级：＜2.0mm时采用筛孔2.5mm，2.0～6mm时采用筛孔7mm，6～12mm时采用筛孔13mm，12～19mm时采用筛孔22mm，如：SAC-25分为：＜2.0mm、2.0～12mm、12～20mm时采用筛孔22～23mm，20～31.5mm时采用筛孔35mm。

3.管理完善，减少骨料颗粒组合的变异性。路面施工用的骨料通常分为：粗骨料、细骨料、人工砂或者天然砂，骨料要满足颗粒形状、组成和力学性质的要求，所以，要做到以下几点：（1）严格按照合同采购，控制进料的变异性；（2）拌和厂内不同骨料必须分别堆放，有隔离措施，避免骨料堆交错，避免人为的增大骨料变异性以及堆料场必须硬化处理；（3）骨料要分别搭棚保护，避免雨淋；（4）冷料斗的上口两个冷料斗相接处要安装一块斜挡板，避免像冷料斗装料时装入不同规格的骨料。

4.大碎石场按工程需要配置和生产。高速公路建设根据工程需要，投资建设大碎石场，并且所用的扎石机、筛粉机和筛分尺寸的型号和规格都一致，所用各种不同规格碎石的颗粒较均匀，各筛孔通过量偏差系数小导致沥青混凝土马歇尔试验各个指标的变异性减小。

5.沥青混凝土拌和时间充足。拌和时间短，沥青混凝土就不均匀，所以，干拌时间不少于10S，粗集料断级配混合料干拌时间为13～15S，沥青混凝土干拌时间不少于10S，一般为35S。

6.装料时的方法。卡车装料分三个位置：（1）靠近车厢前部装料；（2）靠近车厢后部装料；（3）在车厢中部装料。

7.摊铺机的操作消除离析现象。在使用摊铺机时要严格按照步骤进行摊铺，而且卸料的时候，不要用完料斗里的混合料，留少部分在料斗中，减少侧板翻起次数，摊铺机尽量做到连续摊铺，不发生停机待料的情况，等等，做到这些，可以有效的防止离析现象的发生。

实践证明，只要了解了沥青混凝土路面不均匀性的原因，认真对待，就能有效防止离析现象的发生，铺筑成性能优良实用性强的沥青面层。