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11论文

1.前言

沥青混凝土离析问题一直是我们沥青路面施工中存在的主要质量问题之一，是我们从施工到监理都在积极努力解决但却解决不好的问题。

可以这样说，几十年来沥青混合料离析现象一直受到道路承包商、工程管理者和相关研究者的广泛关注。

国内外的大量路面破损调查指出，沥青混凝土路面的破坏首先以局部小范围随机方式出现，然后再扩展成为大面积破坏，这些破坏包括松散、网裂、坑洞、局部车辙、局部泛油等。

沥青混凝土路面的这些破坏现象在表观上与沥青混凝土路面离析的分布具有相似性，因此认为沥青混凝土路面的破坏，特别是表面破坏与沥青混凝土路面离析有关[1]。

正是基于这样的认识，沥青混凝土路面离析已成为近年来沥青混凝土路面技术研究的重要课题。

作为工程技术人员，充分理解离析的质量后果、明白离析产生的主要原因和控制手段并在今后工程施工中尽努力避免或减少离析的发生是我们“探讨沥青路面离析问题”的宗旨和我们最终努力实现的目标。

2.沥青混凝土路面离析的概念、类型

2.1沥青混凝土路面离析的概念

沥青路面离析就是指路面某一区域内沥青混合料主要性质的不均匀，比如沥青含量、集料组成以及路面的空隙率等，我们平时看到的粗骨料集中的离析其实只是离析最易觉察的类型，也是较普遍的类型。

2.2沥青混凝土路面离析的类型

通常将沥青混凝土路面离析分为两种类型：

级配离析和温度离析。

2.2.1级配离析

通常意义上的路面离析主要指级配离析。

路面发生级配离析是指：

沥青混凝土路面上一些区域粗料集中，另一些区域细料集中，使得表面颗粒分布变得非常不均匀，级配离析又分为横向离析和纵向离析。

更科学地说应是现场级配超出了级配允许控制范围的区域都是级配离析；细集料的离析区域是我们施工控制和监理检查中往往容易被忽视的离析，粗集料的离析是离析类型中最容易出现的，也是现场较容易出现的，也是现场较容易发现的。

2.2.2温度离析

温度离析是指沥青混合料在储存、运输及摊铺中受天气、施工机械影响，由于热量损失而出现温度差异的状况。

平时施工时温度离析往往被我们忽视，我们大多把它归结到局部压实度不好的质量分布中，很少提到温度离析的概念。

3.沥青路面离析对路面通车后的质量影响

目前高速公路沥青路面的一些早期病害，都与沥青混合料的离析密切相关。

级配离析出现时，沥青路面上一些区域粗料集中，另一些区域细料集中，使得混合料变得不均匀，级配及沥青用量与设计不一致，导致路面呈现出较差的结构和纹理特性。

一些区域细料集中、孔隙率小，可能会出现泛油、车辙路面早期病害，另一些区域粗料集中、孔隙率太大，可能会导致路面水损坏早期病害。

混合料的温度离析，会导致路面压实度不均匀，温度较低的区域，路面的空隙率较大、纹理深度也较大，这些区域的路面易出现坑槽、二次沉陷性车辙等路面早期病害[2]。

曾有研究统计表明，严重离析的路面使用寿命可能会减少50%以上。

温度离析、级配离析对路面都会导致沥青路面的早期破坏，大大缩短沥青路面的使用寿命。

4.沥青混凝土路面离析的检测

由统计学和风险分析理论可知，基于随即抽样的验收过程对于承包商和业主都存在着风险（风险Ａ和Ｂ）。

这两类风险是由于用有限尺寸样本检测数据估计总体质量特征真值的不准确性所造成的。

承包商的风险（A）在于质量合格的产品或工程项目被拒收或打折验收，无法获得合理的支付；业主的风险（B）体现在不合格的产品或工程项目被验收，从而造成路面使用性能和寿命降低、管理和养护成本提高。

因此，尽可能增大样本的尺寸，提高对总体质量特征真值估计的精度和准确性，对于降低验收风险是非常必要的。

鉴于离析对沥青混凝土路面性能和使用寿命的严重影响，也由于和其他检测指标相比，离析指标的检测具有相对时间宽裕性、离析现象的可视性以及连续性检测手段的快速发展趋势，结合不同工程项目的设备条件和道路等级要求，路面离析检测方式[3]如下：

4.1公式一

已完成路面的人工视觉普查，发现离析的位置并确定发生离析的面积，用铺砂法或图像法测得的表面构造深度评价离析的程度，并用式（4-１）计算离析面积百分率：

AREA=（Alow×a+Amedium×b+Ahigh×c）÷Aall×100%式（4-1）

式中：

AREA为检测路段的离析面积百分率，%；

Alow为轻微离析面积；

Amedium为中度离析面积；

Ahigh为重度离析面积；

a、b、c为离析程度影响系数（依次为110，1143，215）；

Aall为检测路段的总面积。

由于目前还没有关于路面细离析对路面性能影响的定量研究成果，所以公式中没有考虑细离析的影响。

4.2公式二

采用系统抽样的方法，设定一定的间距，用图像法对摊铺宽度的两侧及中央（有可能发生离析的位置）进行连续取样，由构造深度评价离析程度，并用式（4-２）计算离析百分率：

Ｓ＝Ｓlow×a+Smedium×b+Shigh×c　　　　　　式（4-2）

式中：

Ｓ　为检测路段的离析百分率，％；

Ｓlow为轻微离析百分率，%；

Smedium为中度离析百分率，%；

Shigh为重度离析百分率，%；

a、b、c为离析程度影响系数（依次为110，1143，215）。

4.3相关仪器设备

随着离析指标连续检测手段的发展，连续式激光设备会得到进一步普及，连续式的道路表面图像采集和分析系统也会开发成功，届时道路表面离析的自动识别和评价将会成为可能，其识别和评价原理与上面是相同的。

5.沥青路面产生离析的主要原因分析

5.1末端离析

每车料摊铺的末端离析是现场最常见的离析现象，主要是由于摊铺机收斗引起的，在路面上形成规则的、间隔一致的翼状离析。

离析处摊铺机中央区域细料多，比较密实；摊铺机两侧粗料集中，细集料、沥青含量少，空隙率较大，表面纹理很深。

特别是采用一台摊铺机施工的中、下面层，供料车的末端离析现象比较普遍。

如上面层粒径小（AK13、AK16等）、且采用两台摊铺机施工，则供料车车末段离析现象不明显。

5.2带状离析

带状离析也是比较常见的一种形式，通常出现于摊铺机的中央，也有位于边缘或其它地方。

一般上、中、下面层均会有这种情况出现，一些标段一直存在带状离析。

产生这种现象的主要原因是摊铺设备或摊铺机操作的问题，比如熨平板安装不当、螺旋送料器转速不够、摊铺机卡料等。

5.3接缝离析

接缝离析在中上面层两台摊铺机梯形摊铺施工中较为常见，由于采用两台摊铺机施工，路中央的纵向热接缝往往是最薄弱的环节。

接缝处摊铺的混合料过多或过少，都会在接缝处产生离析现象，多了会形成桥的效应，影响接缝两侧的压实，少了接缝处压实不足。

如果两台摊铺机的摊铺厚度不一致，则接缝处厚度小的一侧不容易压实。

两台摊铺机后面的碾压温度差异过大也会造成接缝离析。

此外接缝离析往往会同供料车末端离析或其它形式的离析形成组合效应。

由于纵向接缝处位于行车道，轮载作用的次数多，因此应高度重视。

5.4随机性离析

随机性离析在施工也时有发生。

因设备故障、摊铺机停机、拌合楼生产的混合料波动过大、碾压不及时等都可能造成随机性离析。

低气温施工随意停机或保温措施不够往往会形成这种离析形态。

5.5温度离析

温度离析主要在供料车卸完料、摊铺机收斗时出现，上一车的剩料与下一车表面的冷料混合在一起摊铺，由于这部分冷料粘度大，集聚在摊铺机螺旋送料器中央，摊铺后便在摊铺机中央形成明显的温度离析带。

5.6接缝温度离析差异[4]

温度离析的另一种形式为两幅摊铺机衔接不好或碾压不及时，先摊铺的混合料没有及时碾压而在接缝两侧形成温度差异。

以上只是对施工现场产生的离析原因进行了分析，至于因拌和站拌和控制原因或原材料碎石原因造成的混合料级配或沥青含量、出料温度不理想形成的离析本文不再分析。

6.沥青路面离析预防和控制措施

施工前进行详细技术交底时要充分强调离析问题，提高全体施工人员离析质量意识，引起全体施工人员高度重视。

6.1沥青路面施工前的预防措施

6.1.1确定料源及进场的质量检验

原材料进场及时检验材料质量是工程建设过程中非常重要的一环，工地试验室要配备先进的检测设备、高素质的检测人员及时准确地把技术数据做出来，切不可有懒怠不检思想，那样会造成质量隐患。

对主要材料要按规定每车、每批必检，警惕在运输过程中司机掺杂使假现象[5]。

6.1.1.1沥青材料[6]

在全面了解各种沥青料源、质量及价格的基础上，无论是进口沥青还是国产沥青，均应从质量和经济两方面综合考虑选用。

对进场沥青，每批到货均应检验生产厂家所附的试验报告，检查装运数量、装运日期、定货数量、试验结果等。

对每批沥青进行抽样检测，试验中如有一项达不到规定要求时，应加倍抽样做试验，如仍不合格，则退货并索赔。

沥青材料的试验项目有：

针入度、延度、软化点、薄膜加热、蜡含量、密度等。

有时根据合同要求，可增加其它非常规测试项目。

沥青材料的存放应符合下列要求：

①沥青运至沥青厂或沥青加热站后，应按规定分摊进行检验其主要性质指标是否符合要求，不同种类和标号的沥青材料应分别贮存，并应加以标记；

②临时性的贮油池必须搭盖棚顶，并应疏通周围排水渠道，防止雨水或地表水进入池内。

6.1.1.2矿料

矿料的准备应符合下列要求：

①不同规格的矿料应分别堆放，不得混杂，在有条件时宜加盖防雨顶棚；

②合种规格的矿料到达工地后，对其强度、形状、尺寸、级配、清洁度、潮湿度进行检查。

如尺寸不符合规定要求时，应重新过筛，若有污染时，应用水冲选干净，待干燥后方可使用[7]。

选择集料料场是十分重要的，对粗集料料场，重要是检查石料的技术标准能否满足要求，如石料等级、饱水抗压强度、磨耗率、压碎值、磨光值及石料与沥青的粘结力，以确定石料料场。

实际中，有些石料虽然达到了技术标准要求，但不具备开采条件，在确定料厂时也应慎重考虑。

对各个料场采取样品，制备试件、进行试验，并考虑经济性后确定。

碎石受石料本身结构与加工设备的影响较大，应先试轧，检验其有关指标，以防止不合格材料入场。

细集料的质量是确定料场的重要条件。

进场的砂、石屑及矿粉应满足规定的质量要求。

6.1.2施工机械检查[8]

沥青路面施工前对各种施工机具应作全面检查，并应符合下列要求：

①洒油车应检查油泵系统、洒油管道、量油表、保温设备等有无故障，并将一定数量沥青装入油罐，在路上先试洒、校核其洒油量，每次喷洒前应保持喷油嘴干净，管道畅通，喷油嘴的角度应一致，并与洒油管呈15°～25°的夹角。

②矿料撒铺车应检查其传动和液压调整系统，并应事先进行试撒，以确定撒铺每一种规格矿料时应控制的间隙和行驶速度。

③沥青混合料拌和与运输设备的检查。

拌和设备在开始运转前要进行一次全面检查，注意联结的紧固情况，检查搅拌器内有无积存余料，冷料运输机是否运转正常，有无跑偏现象，仔细检查沥青管道各个接头，严禁吸沥青管有漏气现象，注意检查电气系统。

对于机械传动部分，还要检查传动链的张紧度。

检查运输车辆是否符合要求，保温设施是否齐全。

④摊铺机应检查其规格和主要机械性能，如振捣板、振动器、熨平板、螺旋摊铺器、离合器、乱板送料器、料斗闸门、厚度调节器、自动找平装置等是否正常。

⑤压路机应检查其规格和主要机械性能（如转向、启动、振动、倒退、停驶等方面的能力）及滚筒表面的磨损情况，滚筒表面如有凹陷或坑槽不得使用。

6.2施工中的控制措施

虽然在摊铺过程中离析无法避免，但我们可以通过一些措施进行有效的控制，减少分离现象的产生。

沥青混凝土路面必须从混合料设计、集料加工、堆集、混合料拌和、运输、摊铺等各环节抓起，严格按技术标准和规范进行施工。

6.2.1纵向离析的控制

实际摊铺过程中，主要通过三种途径来控制：

一是选用高性能的摊铺机来保持刮板输料器和螺旋分料器稳定、连续地工作，则混合料将始终沿熨平板宽度方向均匀分布，混合料产生的离析将降低至最少；二是通过调整超声波料位器，使物料淹没螺旋叶片2/3以上，这样使得物料从中间向两边运动是整体移动，而不是翻滚，避免了大小料分离；三是螺旋前导料板的间隙随机适度调整和螺旋的多级调整并在螺旋分料器两端改装反向叶片，使混合料在分料时两端形成二次拌和从而减少粗细粒料的堆积从而有效地抑制离析现象。

6.2.2横向离析的控制

解决横向离析现象最有效的措施有以下几种：

一是混合料宜采用大吨位卡车运输，它形成的离析量要少；二是自卸卡车在装料时应移动装料，并按车厢前、后、中的装料顺序，从而减少材料的离析现象；三是从贮料仓卸料时，不要每次都将料仓里的料卸光，由于贮料仓在装料时总是形成同心圆形的离析，卸料过程中最后一些绝大多数为粗骨料；四是自卸卡车卸料时要快速卸下，使整块物料往下卸，以减小料的离析;五是每一辆卡车卸完料时，不要将螺旋料槽中的材料铺完，料斗收起，余料送入刮板输料器后，放下料斗，将新料及时卸入摊铺机，使得刮板、螺旋输送过程中新旧料充分混合，有效地抑制离析现象。

6.2.3温度离析的控制

目前主要采取两种方法来控制温度离析。

一是使用重搅拌螺旋机构来减轻或消除温度离析，如设计成变径变螺距螺旋输送器，仅当宽螺距时混合料才能进入摊铺；窄螺距时混合料重新搅拌，该过程将冷粗料和热好料彻底重新拌和，消除了运输过程中产生的温度离析和级配离析；二是使用一种称为“沥青混合料转运车”的新的施工机械，其主要功能是对摊铺前的沥青混合料重新进行一次搅拌。

同时，避免了运料汽车对摊铺机的碰撞，消除运输过程中产生的级配离析和温度离析。

6.2.4其他一些控制离析的措施

①拌和站的生产能力应该与摊铺机的摊铺能力配套，否则就会造成摊铺机断断续续作业，混合料产生离析也就无可避免；

②严格控制混合料的最大粒径和级配，集料中粒径愈大运动惯量愈大，混合料在拌和运输和摊铺过程中就容易产生大小颗粒料分离，级配不成比例，大小颗粒更易产生离析，所以集料在破碎、筛分和混合料级配中应严格控制最大粒径的含量和保证级配的准确性；

③宽幅作业时（宽度大于7m）采取两台并机梯形联合热接缝施工法。

7.结束语

沥青路面离析有其严重的危害性，其发生的原因是多方面的，沥青混凝土路面施工过程中造成的离析严重影响路面的性能和使用寿命，因此应该在施工过程中严格加以控制。

离析控制即使采取了积极可行的措施仍无法彻底避免，如何从各方面努力尽量减少离析的发生或者说最低避免严重离析的发生是我们沥青路面施工中的一项重要工作。

参考文献：

[1]唐兵等.浅析沥青混凝土质量通病的产生与处理.混凝土，2005（6）：

43~44

[2]李立寒.论沥青混凝土路面离析.公路交通科技，2005（19）：

19~20

[3]王端宜，张肖宁等.表面离析作为沥青混凝土路面施工质量评价指标的研究.公路，

2005

（1）：

57~58

[4]孙进省等.浅谈沥青混凝土配合比设计.交通标准化，2006（6）：

33~34

[5]赵海魁.谈路面施工中原材料的质量控制.北京：

人民交通出版社，2005年：

7~8

[6]姜志青.道路建筑材料（第二版）.北京：

人民交通出版社，2005年：

147

[7]宋志平.沥青混凝土中的矿料应用.新型建筑材料，2005

（1）：

54~55

[8]赵伟民.沥青混凝土路面施工中的机械检查.建筑机械，2006（4上半月）：

57~58

致谢

本论文是在导师颜海老师和张广一老师的悉心指导下完成的。

导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。

不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。

本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。

在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

本论文的顺利完成，离不开各位老师、同事和朋友的关心和帮助。

在此感谢岳保珍高工、张曾教授、王庭宽老师、赵维普老师的指导和帮助；感谢中铁十一局的伍红、赖燕明、朱先军、成海芬、骆娴、刘道恒、吴胜龙等工程师的指导和帮助；

在此表示深深的感谢。

没有他们的帮助和支持是很难顺利完成我的毕业论文的，愿我们的友谊永远长存。