沥青路面施工离析控制技术.docx
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沥青路面施工离析控制技术
沥青路面施工离析控制技术
序言
为了防止沥青路面在使用过程中出现裂缝和车辙等病害，除了使用能延长路面寿命的新材料和新结构之外，还有一个重要的方面就是施工过程中的混合料离析。
发生离析后的路面通常表现为粗、细集料严重分离，粗集料聚集区域空隙率大、表面构造深度深，沥青含量低，容易发生裂缝、坑槽、松散和水损害；细集料聚集区域，沥青含量高，表面构造深度小，容易发生车辙、泛油等变形类破坏。
离析问题一直是沥青路面施工过程中的顽症，它严重影响了路面的施工质量，严重离析的路面可使路面寿面降低50％。
1沥青路面离析现象与早期破坏
2离析的类型和形式
3影响沥青路面离析因素
4离析的检测与判别标准
5沥青路面离析控制与预防
一.沥青路面离析现象与早期破坏
沥青路面离析现象及早期破坏
二.离析的类型和形式
1）级配离析
较科学的讲，集料离析主要是热拌沥青混合料在生产、运输、摊铺过程中的不当操作造成的。
表现为路表粗、西、细集料分布不均匀，某一区域粗集料集中，某一区域细集料集中，发生离析区域的混合料其实际级配较设计及配和设计沥青用量都发生了较大变化。
2）温度离析
热拌沥青混合料在储存、运输、摊铺、碾压过程中，受天气、施工机械、运距等因素的影响，使混合料热量损失不一致，导致混合料温度的差异，而产生温度离析，运料车表面的混合料、运输车车厢的两侧以及摊铺机两翼的混合料易产生温度离析。
3）碾压离析
指沥青混合料在碾压成型过程中由于不同施工区域施加的压实功变化而造成的路面压实度、空隙率和平整度等路用性能的变异。
4）集料-沥青离析
由于SMA沥青含量较大，通常在6.0%以上，因此这种离析在SMA混合料中比较常见，其对纤维和矿粉的添加量十分敏感，当纤维或者矿粉的添加量减少后，就易发生这种离析
发生离析后的沥青路面，根据粗细集料在路面上的分布形态可分为五种
1）道路边缘带状离析
边缘带状离析是最常见的一种离析形式，它在路面边缘形成规则的带状，混合料粒径越大，摊铺宽度越宽越容易发生离析。
2）中线离析
一般是摊铺机中间轴线附近的粗集料较为集中，形成带状，上中下面层均可能出现这种离析情况，这种离析通常是摊铺层上部为粗集料，下层为细集料，粗细集料呈层状分布。
3）接缝离析
当今大部分公路都是采用双机联铺，两台摊铺机的接缝离析，是温度离析和集料相互重叠的结果，从而影响接缝的压实度和平整度。
（4）卡车末端横向翼状离析
这是现场常见车末端离析的一种特殊形式，通常在摊铺机边缘呈间隔一致的横向翼状分布，如图所示。
（5）随机性离析
在路面上呈现一块块粗集料集中，随机性离析的原因较难确定，料场原材料级配、含水量波动太大，超粒径粒料的增加，筛孔堵塞、破损、设备故障、拌和楼生产的混合料波动过大，运输过程中急刹车、摊铺机故障、停机、碾压不及时等原因都可能造成随机性离析。
三.影响沥青路面离析因素
1）级配设计对混合料离析影响
通过测定新建路面路表构造深度研究，可发现不同最大粒径混合料在摊铺后的离析程度是不一样的。
就是同一结构对最大粒径的用量不同也会有不同的离析程度。
以下两张图片均为AC-16沥青混合料的摊铺后效果：
最大粒径16mm颗粒占10%最大粒径16mm颗粒占4%
2）施工过程对沥青混合料的影响
生产运输环节：
原材料质量管理；矿料级配的稳定性；装料、运输过程
摊铺环节（极易发生离析）：
原始设计；运行参数；操作；
a.原材料质量管理：
原材料进场后，不正确的管理会引起料堆崩塌现象，从而严重影响原材料的级配。
料堆堆放不合适造成坍塌料堆坍塌后粗细集料集中
筛分结果说明，在日常的施工检测和抽样检查中，如果取样不具有代表性，会使筛分结果失去真实性和正确性，从而会给混合料的生产带来很大的误差，严重影响沥青混合料的质量。
b.矿料级配的稳定性：
矿料级配的离析主要是拌合机的矿料称量控制系统的不稳定性造成的，一般情况下拌合机的称量系统在称量时会有一个提前量，提前量的合理设置能最大限度的提高称量的准确性从而保证混合料的级配稳定，有经验的拌合机操作员会根据热仓矿料的多少来调整提前量。
c.装料、运输过程的扰动
不正确地向卡车里卸料会使大骨料滚落到运料卡车的周边，产生粗、细集料离析现象。
不正确的向运料车卸料
d.运输过程中的温度离析
由上图可以看出混合料在运输车内的温度差异很大
e.摊铺过程中的离析
向摊铺机料斗中卸料时，大骨料滚落到料斗两侧，使料斗两侧粗集料集中，同时，此处混合料温度下降较快，造成两侧的混合料温度很低，只有70～90℃，而中间混合料的温度有168℃，使得两侧和中间温差达到了80℃。
上图是摊铺机后沥青铺面层局部离析的现象，AI较A2低14℃，
较A3低了30℃,温度差异不同，势必造成压实度差异的变化。
摊铺机中间轴线的离析可能产生离析的区域
温度离析引起的压实度的差异
温度离析区域
表面温度℃
内部温度℃
内部温度差值℃
各处的密度g/cm3
较A1密度之差g/cm3
空隙率%
A1
91
132
——
2.336
——
9.1
A2
105
145
13
2.388
0.052
6.9
A3
121
159
27
2.452
0.116
4.4
由上表可以看出，内部温度越高，密度越大，空隙率越小，温度差值越大，密度差值也越大。
四.沥青路面离析检测与判别标准
我们可以通过对沥青路成型后的路面的构造深度，路面压实度、空隙率的检测来判断施工过程的离析情况，通过每天的试验检测理论密度、油石比及矿料级配来判断混合料生产过程中的离析。
我们可以通过以下的判别标准来确定离析的程度已制定相应的对策：
级配离析判别标准
离析类型
构造深度（TD/TD平均）
取芯空隙率与设计空隙率差值
抽提级配组成偏差（%）
抽提油石比与设计油石比差值（%）
细集料离析
<0.8
<-1.0
级配曲线在设计级配曲线上方
>0.3
轻度离析
1.10～1.60
+1.2～+3.0
关键筛4.75mm处的通过率较设计级配4%，并且2.36mm9.5mm13.2mm、16mm筛孔中至
少有2个筛孔超过6%。
-0.4～0.8
严重离析
>1.60
>+3.0
关键4.75mm筛孔处的通过率较设计级配低5%，并且2.36mm、9.5mm、13.2mm、16mm筛孔中至
少有2个筛孔的通过率超过
6%或者有一个筛孔级配
偏差超过8%。
＜-0.8
温度离析的判别表准
温度离析程度
未离析
轻度离析
中度离析
重度离析
温度差范围
温度差≤10℃
温度差在11-16℃
温度差在17-21℃
温度差≥21℃
五.沥青混合料施工离析控制与预防
1.原材料离析的预防与控制
为了得到规格稳定一致的各级集料：
（1）首先要确保料源的稳定性，不得随便更换料源。
（2）集料的加工采用反击破的破碎方法，粗集料的料堆高度不宜太高，细集料要有除尘设备。
（3）对拌和厂所进的矿料，应每500方检测一次，严格控制针片状含量，同时检验材料的级配变异性。
建议粗集料在进场时，要按下表要求控制集料的颗粒组成。
粗集料的颗粒组成的允许偏差
筛孔尺寸（mm）
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
允许偏差
±6
±5
±5
±4
±4
±3
（4）集料的堆放场地必须坚硬、洁净。
2.严格控制沥青混合料的配合比设计
对于矿料的级配设计阶段，应严格控制关键筛孔的通过率，尽量使0.075mm、2.36mm、和4.75mm筛孔的通过率接近设计级配中值；避免0.3mm～0.6mm出现驼峰曲线；公称最大粒径筛孔集料的含量不要过多，否则级配曲线最大筛孔附近过于陡直，混合料容易离析。
合理选用粉胶比和沥青用量，经研究证明，粉胶比应控制在0.9～1.2为宜；沥青含量=最佳沥青用量+0.2%。
这是我们今年在户县农村路施工中使用的配合比，这种配合比的混合料比较均匀，因为我们主要用9.5mm-13.2mm这一级矿料来形成骨架的，对于16mm这一粒径的矿料使用的比较少。
矿粉的用量我们考虑到这种级配的特点近似于SMA结构形式，所以我们使用了8%的矿粉，油石比采用最佳油石比4.5+0.1=4.6%。
经过我们在户县农村路上的使用，各种技术指标均符合规范要求，路面效果很明显，具有均匀、密实，离析小易于施工的优点。
3.防止筛分过程中产生的混仓和离析
①保持筛分系统稳定，防止筛分系统超载运行；
②经常性地检查筛分系统是否过载或有破洞；
③每天检查热料仓的级配，并检查2#仓的混仓率；
④当出现某一热料仓的供料长期存在轻微的溢料或缺料时，可对冷料仓的流量缓慢进行微调，不应突然加大或减少某一料仓的供料，否则将严重影响集料的级配。
4.沥青混合料拌合机生产过程的控制
在沥青混合料生产过程中，通过分析热拌沥青拌和楼生产过程中的沥青用量、沥青加热温度、矿料加热温度、矿粉用量、这些指标的质量状态控制图，从而有效地掌握拌合楼的控制状态，一旦在控制图上出现问题，立即查找原因。
当出现离析和花白料时，可采取如下临时措施，同时查明真正原因，彻底校正：
①延长干拌时间5s左右。
②当延续时间效果不明显时，可增加少许沥青用量（油石比+0.03%～+0.05%）。
③当沥青混合料有离析时，减少粗颗粒用量，增加中间级碎石用量和矿粉用量。
④采取上述措施仍无效果时，应停机查找原因。
5.成品料的储料仓
在热拌沥青厂，离析最敏感的区域应是储料仓。
大容量的筒式贮料仓必须配备防离析的装置。
斗式输送机不宜配置大容量的成品料仓。
采用斗式输送机与筒式储料仓易产生离析，宜采用矮而宽的方形贮料仓。
当提升料斗将混合料卸入成品料仓时,料斗必须定位于料仓的中央卸料，否则将出现纵向离析（粗料滚向一边）。
必要时可以在储料仓的上口处加装分料板来减少离析。
6.成品料的检测与配合比的调整
试验室每天要按下表检验沥青混合料的质量。
在拌锅下随机进行取料进行抽提试验,检查沥青混合料的级配,分析混合料的级配组成，并及时调整拌和楼冷料仓和热料仓的矿料比例，将各个筛孔级配偏差控制在表2所示范围内。
检测项目
频度
料堆级配分析
每天1次
冷料仓级配分析
每天1次
热料仓级配分析
每天1次
料堆含水量
雨天后或必要时
热骨料残余含水量
雨天后或必要时
混合料抽提组成分析
每500T1次，每次2个料样
马歇尔试验
每500T1组，
混合料试件的理论密度
每500T1组，每组2个料样
成品料温度
每车若干点
各筛孔级配偏差控制
筛孔（mm）
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
偏差（%）
±3
±3
±3
±3
±3
±3
±3
±3
±3
±3
±3
7.沥青混合料运输过程的控制
为使装料均匀，减少集料离析，应采用正确的装料方式。
为了减轻沥青混合料在运输过程中的温度损失，沥青混合料的运输采用30～40吨的运料车，运料车在运输混合料的过程中都要进行覆盖，气温较低，大风天气时，应采用双层篷布中间加海绵的措施。
当运到摊铺现场后，对于运料车里的混合料温度低于摊铺温度时，应作为废料，不得用于摊铺。
8．控制沥青混合料摊铺碾压过程中的离析
（1）合理选择摊铺机的工作参数针对螺旋分料器产生的离析，可以采取增加整机功率匹配、物料满埋螺旋、增大螺旋输料能力、降低螺旋驱动转速的措施，增加二次搅拌作用。
2）摊铺过程中应尽量避免摊铺机停工；减少收斗次数，待多车料或者当天摊铺结束后将料斗两边离析料弃掉；一旦收斗，应让收斗料尽快与下一车料混掺，都能有效减少摊铺过程中的离析。
3）摊铺机械改进：
主要是在现有摊铺机基础上加以改进，可采取增加反向叶片、采用变径螺旋、减小螺旋支撑横截面尺寸改变驱动箱位置等（见下图），都能有效防止摊铺过程中的离析。
1-侧边链轮驱动箱；2-变距变径螺旋；3-螺旋中部支撑；4-螺旋轴
改进后的分料防离析螺旋总体结构示意图
4）合理设置机械组合、碾压参数，保证碾压温度，充分利用胶轮压路机的揉搓作用可提高沥青路面的均匀性。
如我们今年在户县农村公路施工时对压实工艺大胆创新，由于承建是农村公路，路面宽度只有六米。
我们让两台胶轮压路机呈梯队进行，碾压遍数确定为六遍，由第一台胶轮压路机碾压三遍后向前跟进，再由第二台胶轮压路机完成剩余的三遍碾压。
这样做的好处在于：
复压能及时进行，保证了碾压温度，能在很短的时间内迅速提升压实度，同时有效的防止了两台压路机因相互让路而形成欠压区。
得到了很好的效果。
9.沥青混合料转运车的使用
为了改善沥青混合料在装料、运输、卸料过程中产生的集料离析和温度离析，欧美国家提出了转运摊铺的新施工工艺。
三一重工股份有限公司在国内率先倡导这种工艺,并开发了国内第一台沥青混合料转运车LHZ25。
转运车是一种工作于自卸卡车和摊铺机之间的设备,其功能是将自卸卡车卸下的混合料经刮板输送器提升送到转运车的大料斗,通过料斗底部变节距螺旋将混合料进行再搅拌后输送到摊铺机上,转运车的二次搅拌，极大地改善了沥青混合料的集料离析和温度离析。
有转运车的温度分布
无转运车的温度分布
左为运转车摊铺情况右为运转车摊铺情况
对比施工效果显示，转运-摊铺方式比不加转运车方式摊铺路面材料的均匀性及路面光滑度、平整度要好。
结束语
离析是路面早期病害的根源，我们只要认清离析发生的环节，制定行之有效的对策，加强施工过程控制和管理，尽可能的减少离析发生的频率，减小离析的程度。
我们就能有效的控制路面早期病害的发生，延长路面的使用性能和使用寿命。
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