沥青路面施工中的温度离析研究

■肖玉荣 ■广东省长大公路工程有限公司，广东 广州 510095

温度离析是指混合料在运输、摊铺和碾压过程中由于不均匀的热量损失引起温度差异较大，导致混合料空隙率和结构发生变化。Steve Read在研究沥青路面周期性离析问题时，首先提出了温度差异的破坏。在路面施工中由于机械设备等其它因素．路面有一些区域温度降低比较快，导致路面温度变化比较大，这就被称之为温度差异。在低温区域，路面难以压实，容易出现松散、坑槽等早期水损害。

1 温度离析的产生机理

沥青是一种粘弹性体，在低温时粘度大，混合料难以压实。所以发生温度离析时，低温部分的混合料在相同压实功作用下，空隙率大，路面容易出现早期病害。温度离析是有规律的，是一个周期性的变化过程，所以要从整个施工过程对温度离析的产生进行分析。

2 温度离析的评价指标

温度离析在路面施工中普遍存在，有研究表明，由于温度离析的影响，沥青面层的使用寿命大大缩短，严重离析的路面使用寿命可能会减少50%以上。美国NCHRP 441报告中提出了温度离析评价标准，见表1。

表1 NCAT温度离析评价标准

3 施工中的温度离析

3．1 出料过程中的温度离析

沥青拌和机在出料前会提前工作，将拌好的混合料储存在保温仓中，出料时可以一次性装满车厢。但有时拌和机出现故障导致混合料产量下降，出料时没有装满一卡车，装了部分料的卡车停在出料口待料时，往往导致温度离析。

3．2 运输过程中的温度离析

一般热拌沥青混合料的出料温度达到160℃及以上，混合料进入卡车车厢后，由于混合料和车厢壁及空气间的温度差异巨大，将导致混合料向车厢壁和空气中不断传递热量，这样靠近车厢壁和表面的混合料温度不断下降。而沥青和集料的导热系数小，所以内部温度较高的混合料难以及时将热量传递给低温部分，这样就在车厢周围及表面和混合料内部之间形成了温度差异，而这种温度差异受运输距离和施工环境的影响，运输距离越长、施工气温越低，混合料之间的温度差异越大。

3．3 卸料过程中的温度离析

在卸料时，车厢顶部和尾部的混合料在重力作用下首先进入摊铺机受料斗，然而这部分混合料在运输过程中温度下降快，所以摊铺在路面上时温度底，而靠近车厢壁的混合料容易挤在摊铺机受料斗的两侧，由于温度低而粘附在受料斗壁上，直到收斗时才摊铺到路面，所以这部分混合料很容易产生温度离析。

3．4 摊铺过程中的温度离析

在摊铺过程中，摊铺机通过螺旋布料器将沥青混合料输送到整个摊铺宽度内，在输送过程中混合料温度会逐渐下降。当摊铺宽度越大，输送距离越长，混合料达到摊铺机两边时，温度下降越明显，容易引起沿道路两边沿的温度离析带。由于供料不足，摊铺机在施工中出现停机待料时，受料斗内剩余的混合料会出现温度快速下降，在停机待料处，路面会出现横向温度离析带。当出现停机待料时，受料斗内的混合料温度差异达到30℃，最高温度也只有130℃，所以施工中一定要保证摊铺机的施工连续性。

3．5 碾压过程中的温度离析

混合料摊铺到路面后，温度会逐渐下降，而经过初压后的混合料，比松铺时表面致密，所以温度下降较慢。图2左侧为即将碾压的路段，右侧已经经过胶轮碾压，可以看出左侧温度要低于右侧碾压后的路段。

图2 碾压过程中的温度离析

4 温度离析对混合料力学性能的影响

按最佳油石比为4．3%，采用150℃、135℃、125℃、115℃的温度成型AC-20马歇尔试件，然后测量马歇尔试件的稳定度和25℃劈裂强度，具体试验方法见JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0709-2011和T0716-2011，试验数据见表2。

表2 不同温度下的力学数据

混合料的稳定度和劈裂强度在温度离析情况下，表现出一致的变化规律。随着温度离析程度的增加，力学性能不断下降，严重离析时的混合料力学性能为无离析时的65%。混合料力学性能的下降与空隙率有直接的关系，随着温度离析程度在增加，混合料的空隙率不断增大，所以在沥青含量和集料级配不变的情况下，混合料变得松散，相互之间的粘结力变小，导致混合料整体强度下降，力学性能下降。

5 总结

本文探讨了施工中温度离析的产生机理，在室内模拟不同程度的温度离析，研究温度离析对混合料性能的影响。主要结论如下:(1)温度离析的产生是周期性的，分析温度离析产生的原因要从施工中的每个环节入手，在混合料的生产、运输、摊铺和碾压过程中要采取相应的措施减少温度离析的发生。(2)通过室内试验发现，随着温度离析的加重，沥青混合料的力学性能不断下降。主要原因是混合料的空隙率随着温度离析的增加而增大，从而降低了混合料的各种性能。

［1］Brock，J．D．，and H．Jakob．Temperature Segregation/Temperature Differential Damage．Astec Industrial，Inc．，Technical Paper T-134．March，1998．

［2］张春青．沥青混凝土路面温度离析原因分析及解决方案［J］．公路交通科技，2007．

［3］沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防［M］．北京:人民交通出版社，2011．

［4］闫翔宇．沥青路面施工温度离析评价［J］．中外公路，2012．