高速公路沥青路面离析原因分析与对策

2003年度优秀论文（技术总结）高速公路沥青路面离析原因分析与对策第1页共7页高速公路沥青路面离析原因分析与对策【内容提要】该文结合同三公路方哈段东风互通区高速公路沥青面层施工的实践，分析了面层施工中局部离析的特点和产生的原因，探讨了原材料质量、沥青混合料拌和、摊铺、碾压等工艺环节的控制对离析现象的影响，并提出了相应的技术措施和处理措施。【关键词】高速公路沥青路面离析原因分析对策1.前言沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、施工期短、养护维修简单等优点，因此得到了广泛的应用。随着我国公路交通事业的发展，交通量日益增长，重载、超载严重，加上沥青材料自身性能的缺陷或由于施工不当，沥青面层早期破坏现象也比较典型，如高温车辙、拥包、低温开裂、坑槽、松散等病害在高速公路上时有发生。目前，我国高速公路面层结构普遍采用连续密级配的沥青混凝土结构，在面层施工过程，即摊铺过程中，经常出现局部离析。1.1面层的离析现象表现块状离析：这是最常见的一种离析现象，表现为局部块状的粗料集中且细料偏少；条状离析：即纵向条带状的粗细不匀现象；“拖痕”离析：即鱼鳞状离析。1.2离析产生的原因可分为混合料不均匀；摊铺厚度影响；装料及运料过程中的离析；现场摊铺机械调试不当；碾压工艺和工序设置不当。2.本文结合同三公路方哈段东风互通区高速公路沥青面层施工的实践经验针对沥青面层施工过程中可能产生离析的影响因素和工艺流程中的薄弱环节进行分析，并提出了相应的解决方案。2.1保证混合料的均匀性2.1.1材料混合料离析同原材料稳定性密切相关，如果所用材料变异性大，导致混合料级配经常变化，就达不到配合比设计要求，因此对占混合料质量90%以上的矿料质量应引起高度重视。2.1.1.1首先要控制原材料的料源，要保证料源出自固定的地方；经过反击式破碎加工的；同目标配合比取样料源一致。料源的确定主要是考察其加工方式和产量，确定料源之后再取样作配合比试验。2.1.1.2原材料进场后的堆放应满足以下条件沥青应分品种、分标号密闭储存；必须在硬化的、具有良好排水系统的地坪上；细级料应采取覆盖措施，潮湿的细料将影响沥青拌和机产量和混合料质量。2.1.1.3原材料的取用粗级料的取用应保证粗细均匀，生产过程中不允许装载机贴地装料、上料。2.2混合料拌和过程2003年度优秀论文（技术总结）高速公路沥青路面离析原因分析与对策第2页共7页应注意拌和温度和拌和时间，这两个技术参数是保证沥青混合料质量的关键，再生产配合比验证中需要反复试验并最终确定，生产过程中不应随意变动，此段施工拌和设备为韩国斯贝克间歇式沥青拌和机，间歇式拌和机每锅拌和时间宜为30~50s，其中干拌时间不得少于5s，拌和温度见表1，间歇式拌和设备工艺流程见图1。表1热拌沥青混合料的施工温度（℃）沥青种类石油沥青煤沥青沥青标号AH—50AH－110AH—130A—100A—140A—180A—200T—8T—9T—5T—6T—7AH—70AH—90A—60沥青加热温度160~170150~160140~150110~13090~120矿料温度间歇式拌和机比沥青加热温度高10~20，填料不加热比沥青加热温度高15（填料不加热）连续式拌和机比沥青加热温度高5~10，填料加热比沥青加热温度高8（填料加热）沥青混合料出厂正常温度150~165140~160130~15090~12080~110超过180℃的料废弃混合料贮料仓贮存温度贮存过程中温度降低不超过10贮存过程中温度降低不超过10运输到现场温度135~160125~150120~140不低于90摊铺温度正常施工不低于125~135，不超过165不低于80，不超过120低温施工不低于125~140，不超过170不低于100，不超过140碾压温度初压正常施工125~145，不低于115正常施工温度为80~110低温施工为90~120低温施工135~155，不低于115复压正常施工115~135，不低于105低温施工125~145，不低于105终压正常施工105~125，不低于105低温施工115~135，不低于95碾压终了温度钢轮压路机不低于90不低于50轮胎压路机不低于90不低于60振动压路机不低于90不低于50开放交通温度路面冷却后路面冷却后时刻留意各热料仓进料、下料情况是否均匀。拌和厂拌和的沥青混合料应均匀一致、无花白料、无结团成块或严重的粗细料分离现象，不符合要求时不得使用，并应及时调整。除特殊情况，一般不允许采用手动放料的方式，手动放料极易导致混合料不均匀，使现场摊铺出现块状离析。在生产过程中，由于摊铺现场的机械故障、移机等原因而压料，拌和机生产不可能保持固定产量，因此在生产配合比调试验证阶段，必须作出各种级料的速度与拌和产量之间的对应关系曲线，便于在必要的时候降低和提高产量都有据可查。严格控制沥青混合料的矿料级配。一般情况下，在混合料拌和生产过程中，必须要使级配在规定的级配范围内，并接近要求级配范围的中值。这一过程也应在生产配合比设计阶段反复验证并在得到最终确定后，在生产过程中不得随意变动，在级配曲线中对混合料均匀性影响较大的是中部颗2003年度优秀论文（技术总结）高速公路沥青路面离析原因分析与对策第3页共7页粒数量和粉尘含量。因此，规范要求在目标配合比设计阶段，就对4.75、2.36和0.075mm的通过率图1间歇式拌和设备工艺流程做出特别要求，即必须接近级配范围的中值。4.75mm和2.36mm这两档级料过少，将影响面层表面的均匀性，过多则难以压实。而通过0.075mm的主要是矿粉，矿粉过多则使沥青混合料中有效沥青含量减少，表现为混合料外观发暗、无光泽，压实后表面不均，细料过多，而且影响沥青混合料的其他技术指标。沥青混合料目标配合比设计操作图见图2；生产配合比设计流程图见图3；生产矿料配合比验证流程图见图4。2.3最大粒径与面层压实厚度沥青混合料最大公称尺寸与面层压实厚度比值应等于或大于1：3，这是根据1998年出版的Superpave施工指南的建议，作为一个经验法则提出的。根据这一法则，AC—25Ⅰ型沥青混合料，最大级料公称尺寸为26.5mm，面层适宜的最小压实厚度应为7.5cm；AC—20Ⅰ型沥青混合料，最大级料公称尺寸为20mm，面层适宜的最小压实厚度应为6.7cm；AC—16Ⅰ型沥青混合料，最大级料公称尺寸为16mm，面层适宜的最小压实厚度应为5.3cm。因此，同三公路方哈段东风互通区段高速公路下面层采用7cm；中面层采用5cm；上面层采用5cm的面层厚度稍微薄了一点，那么表现在施工过程中，就是比较容易出现离析现象，为了解决离析问题，保证面层的压实厚度就显得非常重要。由于基层厚度较大，即使采用摊铺机摊铺，也不可避免存在部分标高超标的路段，在摊铺前的测量准备工作中，就应特别注意事先做好放样工作，采取在允许范围内调整横坡的办法预先予以调整，保证摊铺厚度，使面层压实厚度符合设计要求。沥青（结合料）熔化、脱水加热、保温砂子、碎（砾）石（骨料）配料冷料输送热料提升筛分贮存计量计量搅拌器搅拌成品料贮存石粉（填充料）贮存、输送计量烘干加热2003年度优秀论文（技术总结）高速公路沥青路面离析原因分析与对策第4页共7页图2沥青混合料目标配合比设计操作框图图3生产配合比设计流程图图4生产矿料配合比验证流程图混合料类型材料选定和试验矿料配合比计算沥青用量范围制作马歇尔试件个数锤击次数拌和温度制件温度OAC1残留稳定度饱和度流值密度max空隙率稳定度maxOAC2OAC马歇尔试验决定沥青用量与标准对比试验室确定的目标配合比料场集料校核颗粒组成热料仓集料筛分热料仓集料配合比设计马歇尔试验确定最佳沥青用量按生产配合比试拌沥青混合料拌和温度拌和时间铺筑试验段机械配合摊铺温度现场评定质量观察和检验混合料抽提和筛分马歇尔试验碾压方式、遍数确定矿料配合比和沥青用量与标准对照2003年度优秀论文（技术总结）高速公路沥青路面离析原因分析与对策第5页共7页2.4避免沥青混合料在装料和运输过程中产生离析现场采用的韩国斯贝克间歇式沥青拌和机配有一个贮料仓，它的作用是确保拌和机连续生产，避免因前场待料而停机。同时拌和机贮料仓内设有一个减小混合料离析的装置，一般现有的沥青摊铺运输车辆均要求一次装运20t以上，如果在热料口装料，一次只有2~3t混合料，基本上装7次，在这种装料过程中，一方面待料时间过长导致混合料料温不匀，另一方面无论车辆怎样前后移动，减少混合料在运输车内的离析效果均不理想。因此，通过贮料仓一次性放料，而且在放料过程中，要求运料车必须前后移动，即分次卸装，有效地避免混合料在装料过程中形成集料窝而导致粗细颗粒分离的现象。2.5现场摊铺工艺的优化组合摊铺速度的确定：连续、稳定的摊铺速度是保证2平整均匀的关键，同时也是减少面层离析现象的一个有效措施。摊铺速度要结合拌和机生产能力、运输能力、运输距离和碾压能力进行综合考虑。经过生产配合比验证阶段验证后确定，一般情况下AC—25Ⅰ型摊铺速度维持在2~2.5m/min较为适宜。现场摊铺过程中，应严格控制摊铺速度，不能忽快忽慢。明确摊铺机接料斗的操作程序：摊铺机接料斗应在刮平板尚未露出，尚有10cm左右热料时拢料，同时卸完料的料车应及时退出，在拢料结束，料斗两翼恢复原位时，下一辆料车应立即开始卸料，做到连续供料。由于拢料过程中，原先聚集在料斗两翼的粗料相对集中后，再加上下车料刚开始卸料时粗料流向接料斗底部，因此，这段时间内的摊铺面容易出现块状离析。摊铺机的工作状态直接影响到铺面的外观效果，因此，将摊铺机调整至最佳状态是避免和减少铺面离析的关键。要调试好摊铺机的料位，对于最大粒径较大的沥青混合料，摊铺机料位应适当提高，这一位置的确定要反复比较。为保证送料均衡，摊铺机料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速一定要协调，寻找到其中的最佳结合点。螺旋布料器里的料量，最起码要高于布料器的中心位置，一般要达到螺旋布料器的2/3高度。螺旋布料器里的料面高度应在同一平面上，并与铺面横坡保持一致，使熨平板的挡料板前混合料均匀分布，尽可能地避免离析现象的产生。摊铺机熨平板的振幅、振频调整影响到铺面初始压实和铺层的粗、细料分布情况：熨平板的激振强度大会将细料振到铺层下部，表层则显得粗料较多。反之，则铺层表面细料较多，因为熨平板由多块拼合而成，每块熨平板由于夯锤新旧程度和磨损情况不同，整个铺面容易呈现出条带状离析，因此，现场要结合原材料本身材质和铺面完成后的外观情况予以综合性的考虑而确定。及时的人工修补：摊铺完成后，碾压之前，应组织有经验的技术工人及时对局部的离析进行适度的修补。3.碾压工艺和工序的合理设置沥青混合料完成摊铺工序后应及时碾压，为了保证碾压效果，应科学合理地配置碾压机具、优化组合碾压工序，保证现场碾压有条不紊地实施，重点要保证现场碾压顺序，即初压、复压和终压区不同的机具和工艺要求均符合试铺段确定的技术方案，同时合理的碾压工序设置亦有利于消除铺2003年度优秀论文（技术总结）高速公路沥青路面离析原因分析与对策第6页共7页面离析。3.1碾压温度的控制是沥青面层各项技术指标符合配合比要求的关键对于沥青混合料而言，温度控制是前提，从目标配合比设计阶段开始，沥青混合料的所有技术指标都是建立在温度控制的基础上的，即在一定的温度条件下得出的技术结论。因此，为了保证沥青面层质量，温度控制显得尤为重要。从拌和机对原材料和混合料的温度控制、到每车料出厂温度、到现场的温度、摊铺前温度和摊铺后铺面温度、碾压时初压、复压终压不同阶段的温度控制都必不可少，并要引起高度重视。针对不同的温度，采用不同压实机具，有助于提高沥青面层的压实度和减少表面离析现象。（各温度指标见表1）3.2碾压工序对于沥青面层碾压工序而言，胶轮压路机在适当温度条件下对沥青混合料的揉搓作用，除消除面层部分离析外，更主要的是对沥青混合料的重分布和均匀性起到一定的效果，振动压路机的振动压实是从根本上保证了沥青面层的压实度。现场实践表明：对AC—25Ⅰ型粗粒式沥青混凝土的碾压工序，可以根据实际情况在钢轮压路机静压一遍后，即