沥青混合料不均匀性的原因分析及防治措施
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沥青混合料不均匀性的原因分析及防治措施
发表时间：2010-04-23T23:07:02.500Z 来源：《建筑科技与管理》2009年第9期供稿 作者： 徐忠卫
[导读] 在我国高速公路中，沥青路面早期破坏现象较为严重，如路槽、车辙、结构松散、泛油、水破坏等。
徐忠卫 （青海交通职业技术学院 青海 西宁 810003） 【摘 要】本文从原材料、生产配合比、拌和、运输、摊铺等几个环节详细分析了沥青混合料不均匀性产生的原因及所采取的有效防治措 施。 【关键词】不均匀性；原因分析；防治措施 【Abstract】The article discussed raw materials, production mix, mixing, transportation, paving a detailed analysis of several aspects of the asphalt mixture and the uneven nature of the cause to the effective control measures. 【Key words】Inhomogeneity; Cause analysis; Prevention measure
1. 沥青砼均匀性的重要意义 在我国高速公路中，沥青路面早期破坏现象较为严重，如路槽、车辙、结构松散、泛油、水破坏等。分析病害产生的原因，都与沥青 砼的不均匀性有关。因此，提高沥青砼的均匀性，对提高路面的使用质量，减少甚至基本消除沥青路面的多种早期破坏现象以及保证路面 的使用寿命具有十分重要的意义。 2. 沥青砼不均匀性的原因分析 生产的沥青砼不均匀性是由多个原因引起的，不同规格原材料颗粒组成变异性大、拌和厂管理不到位，运输和现场摊铺管理方面的原 因等等。下面就沥青砼发生不均匀的原因进行简要分析。 2.1 原材料控制不严，变异大。 因碎石机和筛网的型号及规格在规范中没有明文规定，导致碎石场所采用的碎石机和筛分机的型号和规格比较混乱，而且有些碎石场 筛网破损还后继续在使用。往往一个项目需要的材料一般需要几家碎石场同时供应，从而造成不同规格原材料颗粒组成变异性较大，严重 影响沥青混合料的均匀性。 2.2 拌合站堆料场管理不完善。 施工单位对拌合站堆料场的管理重视度不高，管理不够完善，导致不同规格的原材料发生了变异，影响了沥青混合料的均匀性。如堆 料场硬化程度不能满足要求，造成集料较脏；不同规格的隔离措施不到位，造成不同规格的集料发生交错；拌合站堆料场排水系统较差、 细集料防雨措施不过硬、材料进场时堆料技术不规范等。 2.3 生产配合比不稳定。 由于不同规格材料颗料组成不稳定，经常发生变化，有时施工单位对生产配合比调整、优化不及时，造成粗集料、细集料、沥青等材 料用量偏多或减少，尤其是填料（＜0.075mm）含量控制不准，致使沥青砼产生明显的不均匀性。 2.4 拌和工艺不规范。 拌和工艺不规范也是沥青砼产生不均匀性的原因之一。如拌和自动计量系统严重不准，逐盘打印差距大；当集料含水量变化较大时， 拌和时间撑握不准；各冷料斗隔离措施差，集料发生“串半现象”；热料仓集料尤其是1号热料仓发生离析；冷料仓中材料产生“架桥”时，发 生不均匀喂料而产生离析行装等等。 2.5 运输工艺不规范。 卡车在贮料仓下面快速装料时，在整个装料过程中，卡车司机常常不愿意移车，如果混合料对离析敏感，较大碎石将滚到卡车前部、 后部和两侧，结果是，卡车卸料时开始卸下的料和最后卸下的料都是粗粒料，然后两侧的粗粒料被卸入摊铺机受料斗侧板上。这种加料结 果使每车料铺的面积中出现一片粗料。 卡车卸料时，混合料不是整体卸落，而是逐渐卸混合料入受料斗中，造成粗集料集中在摊铺机受料斗两侧板的外边部。 在以往工程施工时，常出现没有专用的运料车、运料车覆盖不规范、篷布破损严重而不及时更换、运料车卸料之前篷布揭开时间太长 等现象，对保护混合料温度的必要性缺乏足够的认识，造成沥青混合料发生温度离析，也是沥青混合料发生不均匀性的原因之一。 2.6 摊铺过程出现离析。 摊铺过程中级配改变形成的集料离析，使摊铺的沥青路面难以压实、孔隙率高，力学结构改变，造成渗水与强度降低等质量隐患，当 重载荷冲击时，粒料移位形成龟裂、脱落、水损害等，产生坑洞、车轮槽等早期病害。沥青混合料离析有横向离析、竖向离析、纵向（并 机接缝处）离析、片状离析、温度离析。下面就这几种离析产生的原因作简要介绍。 2.6.1 横向离析形成的原因。 横向离析产生的主要原因来自于螺旋布料机高速旋转时产生的抛扬，这种离心力的作用造成大粒径物料容易被送往两边，摊铺越宽离 析越严重，摊铺越宽，两边的物料粒径越大。 2.6.2 竖向离析形成的原因。 竖向离析的原因是螺旋料槽上部大粒料沿开口处向下滚落，这一现象发生在螺旋前挡板离地间隙调节偏大且料槽中缺料的状态下，以 及螺旋外端料槽前方的卸荷口处，由于大粒料沿着螺旋前挡板的间隙和卸荷口处向下滚落，结果造成大粒料滚落于摊铺下层。 2.6.3 纵向（两台摊铺机并机接缝处）离析形成的原因 (1)并机摊铺接缝处的竖向离析带，贯穿于中缝始终，由于大粒径粒料在两摊铺机的卸荷口联接处自上而下滚落所致。下层粗粒料，上 层细粒料，是典型的纵向-竖向离析。 (2)规范要求两机前后梯形作业，搭接不低于300mm，而这300mm的搭接带，两机重复摊铺、振捣、塞料（因熨平板有仰角，前部间 隙5mm左右，振捣行程3mm左右），将搭接带塞实过度，与两边的密实均匀度相差很大。搭接带承受了压路机的大部分重量，而搭接带两 侧的离析带又受力不足，密实度低。这一压实不足的离析接缝带位于重车道上，成为早期坑洞、车槽的主要原因，是严重的质量隐患。 (3)由于二次摊铺使接缝搭接带增厚，造成接缝处碾压受力不够，纵向离析带空隙率高。
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2.6.4 片状离析形成的原因。 半埋螺旋叶片或输料槽缺料状况下，运输装卸、收斗等前道工序形成的离析集料得不到二次搅拌所致。 2.6.5 温度离析形成的原因。 部位之间的温度不同时，其摩擦力和粘结力发生变化，碾压后产生密实度差异。这种温度离析一般发生在宽度方向上路面外沿边部， 主要由于该部位温度降低使碾压密实度不足。当单机宽幅摊铺时，路面外沿为非行车道，这一温度离析的危害并不明显。然而，当双机并 幅摊铺时，前后两机的接缝处由于温度差异形成的这一离析带位于道路中部，危害明显，当前后两机距离加大和气温降低时尤为严重，并 且与两机接缝处的纵向-竖向物理离析同时发生，其危害严重，是双机并幅摊铺无法解决的问题。 3. 沥青砼不均匀性的防治措施 选用合理的混合料级配，并且保持这种级配在混合料的拌合、运输、摊铺以及碾压的生产过程中不发生规定范围之外的偏差是保证沥 青砼均匀性和沥青路面质量的关键所在。 3.1 加强碎石场和拌合站堆料场的有效管理 3.1.1 确定合格材料碎石场，统一碎石机和筛分机的型号。 根据项目的材料需求量，选择中、大型质量优良的碎石场（最好不超过三家），对其加工的碎石机和筛分机进行了更新，并统一了型 号和规格。 3.1.2 完善拌合站堆料场的管理，减小集料颗粒组成的变异性。 (1)严格制定了购料合同。 签订购料合同时，对某种规格的集料应具体规定通过哪些筛孔尺寸的质量百分率，并明确规定通过某一筛孔尺寸集料的允许误差。只 有严格购料合同，严格检验进料的颗粒组成，拒收不符合规定的材料，才能减少进料的变异性，从根本上保证原材料的质量。 (2)对沥青拌合站的堆料场进行了硬化处理（如下层用水泥稳定土，上层用水泥砼），以确保集料清洁。特别是可以避免雨天场地泥 泞，将泥土带入集料中。这是保证集料清洁和沥青砼质量的重要措施之一。 (3)加强拌合站堆料场排水系统，保证沥青混合料拌和稳定性。 (4)拌和厂不同规格的集料进行分开堆放，并采用砖墙等有效措施进行隔离，避免了人为增大集料变异性。 (5)对各种细集料分别搭篷保护，防止雨淋。 (6)采用合理的堆料技术，减少料堆集料离析，保证材料均匀性。 3.2 在生产过程中不断优化生产配合比。 每天根据热料仓或拌和室中白料的筛分结果重做生产配合比。在每天正式生产开始前，各个热料仓按前一天的配合比向拌和室输料， 进行干拌后，放出拌和的白料，取样进行筛分试验，如其颗粒组成符合规定级配的中值，就正式开始生产。否则，调整配合比后再进行生 产。从而保证了生产的沥青砼有较好的均匀性和使用质量 混合料中小于0.075mm颗粒含量，能显著影响裹覆质量和沥青膜厚度，应注意经常检查。减少小于0.075mm的颗粒含量到容许范围的 低限经常会减少离析现象，也较易生产出均匀的混合料。 3.3 加强技术人员的保温意识，制定有效的保温措施 3.3.1 使用有隔温措施的专用的运料车。 3.3.2 在进行一级、二级技术交底时，加强了技术人员的保温意识。 3.3.3 采用双棉被覆盖，在前一辆车将要卸完时，才能揭开棉被。当棉被烫坏不能使用时，要注意及时更换。 3.3.4 根
发表时间：2010-04-23T23:07:02.500Z 来源：《建筑科技与管理》2009年第9期供稿 作者： 徐忠卫
[导读] 在我国高速公路中，沥青路面早期破坏现象较为严重，如路槽、车辙、结构松散、泛油、水破坏等。
徐忠卫 （青海交通职业技术学院 青海 西宁 810003） 【摘 要】本文从原材料、生产配合比、拌和、运输、摊铺等几个环节详细分析了沥青混合料不均匀性产生的原因及所采取的有效防治措 施。 【关键词】不均匀性；原因分析；防治措施 【Abstract】The article discussed raw materials, production mix, mixing, transportation, paving a detailed analysis of several aspects of the asphalt mixture and the uneven nature of the cause to the effective control measures. 【Key words】Inhomogeneity; Cause analysis; Prevention measure
1. 沥青砼均匀性的重要意义 在我国高速公路中，沥青路面早期破坏现象较为严重，如路槽、车辙、结构松散、泛油、水破坏等。分析病害产生的原因，都与沥青 砼的不均匀性有关。因此，提高沥青砼的均匀性，对提高路面的使用质量，减少甚至基本消除沥青路面的多种早期破坏现象以及保证路面 的使用寿命具有十分重要的意义。 2. 沥青砼不均匀性的原因分析 生产的沥青砼不均匀性是由多个原因引起的，不同规格原材料颗粒组成变异性大、拌和厂管理不到位，运输和现场摊铺管理方面的原 因等等。下面就沥青砼发生不均匀的原因进行简要分析。 2.1 原材料控制不严，变异大。 因碎石机和筛网的型号及规格在规范中没有明文规定，导致碎石场所采用的碎石机和筛分机的型号和规格比较混乱，而且有些碎石场 筛网破损还后继续在使用。往往一个项目需要的材料一般需要几家碎石场同时供应，从而造成不同规格原材料颗粒组成变异性较大，严重 影响沥青混合料的均匀性。 2.2 拌合站堆料场管理不完善。 施工单位对拌合站堆料场的管理重视度不高，管理不够完善，导致不同规格的原材料发生了变异，影响了沥青混合料的均匀性。如堆 料场硬化程度不能满足要求，造成集料较脏；不同规格的隔离措施不到位，造成不同规格的集料发生交错；拌合站堆料场排水系统较差、 细集料防雨措施不过硬、材料进场时堆料技术不规范等。 2.3 生产配合比不稳定。 由于不同规格材料颗料组成不稳定，经常发生变化，有时施工单位对生产配合比调整、优化不及时，造成粗集料、细集料、沥青等材 料用量偏多或减少，尤其是填料（＜0.075mm）含量控制不准，致使沥青砼产生明显的不均匀性。 2.4 拌和工艺不规范。 拌和工艺不规范也是沥青砼产生不均匀性的原因之一。如拌和自动计量系统严重不准，逐盘打印差距大；当集料含水量变化较大时， 拌和时间撑握不准；各冷料斗隔离措施差，集料发生“串半现象”；热料仓集料尤其是1号热料仓发生离析；冷料仓中材料产生“架桥”时，发 生不均匀喂料而产生离析行装等等。 2.5 运输工艺不规范。 卡车在贮料仓下面快速装料时，在整个装料过程中，卡车司机常常不愿意移车，如果混合料对离析敏感，较大碎石将滚到卡车前部、 后部和两侧，结果是，卡车卸料时开始卸下的料和最后卸下的料都是粗粒料，然后两侧的粗粒料被卸入摊铺机受料斗侧板上。这种加料结 果使每车料铺的面积中出现一片粗料。 卡车卸料时，混合料不是整体卸落，而是逐渐卸混合料入受料斗中，造成粗集料集中在摊铺机受料斗两侧板的外边部。 在以往工程施工时，常出现没有专用的运料车、运料车覆盖不规范、篷布破损严重而不及时更换、运料车卸料之前篷布揭开时间太长 等现象，对保护混合料温度的必要性缺乏足够的认识，造成沥青混合料发生温度离析，也是沥青混合料发生不均匀性的原因之一。 2.6 摊铺过程出现离析。 摊铺过程中级配改变形成的集料离析，使摊铺的沥青路面难以压实、孔隙率高，力学结构改变，造成渗水与强度降低等质量隐患，当 重载荷冲击时，粒料移位形成龟裂、脱落、水损害等，产生坑洞、车轮槽等早期病害。沥青混合料离析有横向离析、竖向离析、纵向（并 机接缝处）离析、片状离析、温度离析。下面就这几种离析产生的原因作简要介绍。 2.6.1 横向离析形成的原因。 横向离析产生的主要原因来自于螺旋布料机高速旋转时产生的抛扬，这种离心力的作用造成大粒径物料容易被送往两边，摊铺越宽离 析越严重，摊铺越宽，两边的物料粒径越大。 2.6.2 竖向离析形成的原因。 竖向离析的原因是螺旋料槽上部大粒料沿开口处向下滚落，这一现象发生在螺旋前挡板离地间隙调节偏大且料槽中缺料的状态下，以 及螺旋外端料槽前方的卸荷口处，由于大粒料沿着螺旋前挡板的间隙和卸荷口处向下滚落，结果造成大粒料滚落于摊铺下层。 2.6.3 纵向（两台摊铺机并机接缝处）离析形成的原因 (1)并机摊铺接缝处的竖向离析带，贯穿于中缝始终，由于大粒径粒料在两摊铺机的卸荷口联接处自上而下滚落所致。下层粗粒料，上 层细粒料，是典型的纵向-竖向离析。 (2)规范要求两机前后梯形作业，搭接不低于300mm，而这300mm的搭接带，两机重复摊铺、振捣、塞料（因熨平板有仰角，前部间 隙5mm左右，振捣行程3mm左右），将搭接带塞实过度，与两边的密实均匀度相差很大。搭接带承受了压路机的大部分重量，而搭接带两 侧的离析带又受力不足，密实度低。这一压实不足的离析接缝带位于重车道上，成为早期坑洞、车槽的主要原因，是严重的质量隐患。 (3)由于二次摊铺使接缝搭接带增厚，造成接缝处碾压受力不够，纵向离析带空隙率高。
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2.6.4 片状离析形成的原因。 半埋螺旋叶片或输料槽缺料状况下，运输装卸、收斗等前道工序形成的离析集料得不到二次搅拌所致。 2.6.5 温度离析形成的原因。 部位之间的温度不同时，其摩擦力和粘结力发生变化，碾压后产生密实度差异。这种温度离析一般发生在宽度方向上路面外沿边部， 主要由于该部位温度降低使碾压密实度不足。当单机宽幅摊铺时，路面外沿为非行车道，这一温度离析的危害并不明显。然而，当双机并 幅摊铺时，前后两机的接缝处由于温度差异形成的这一离析带位于道路中部，危害明显，当前后两机距离加大和气温降低时尤为严重，并 且与两机接缝处的纵向-竖向物理离析同时发生，其危害严重，是双机并幅摊铺无法解决的问题。 3. 沥青砼不均匀性的防治措施 选用合理的混合料级配，并且保持这种级配在混合料的拌合、运输、摊铺以及碾压的生产过程中不发生规定范围之外的偏差是保证沥 青砼均匀性和沥青路面质量的关键所在。 3.1 加强碎石场和拌合站堆料场的有效管理 3.1.1 确定合格材料碎石场，统一碎石机和筛分机的型号。 根据项目的材料需求量，选择中、大型质量优良的碎石场（最好不超过三家），对其加工的碎石机和筛分机进行了更新，并统一了型 号和规格。 3.1.2 完善拌合站堆料场的管理，减小集料颗粒组成的变异性。 (1)严格制定了购料合同。 签订购料合同时，对某种规格的集料应具体规定通过哪些筛孔尺寸的质量百分率，并明确规定通过某一筛孔尺寸集料的允许误差。只 有严格购料合同，严格检验进料的颗粒组成，拒收不符合规定的材料，才能减少进料的变异性，从根本上保证原材料的质量。 (2)对沥青拌合站的堆料场进行了硬化处理（如下层用水泥稳定土，上层用水泥砼），以确保集料清洁。特别是可以避免雨天场地泥 泞，将泥土带入集料中。这是保证集料清洁和沥青砼质量的重要措施之一。 (3)加强拌合站堆料场排水系统，保证沥青混合料拌和稳定性。 (4)拌和厂不同规格的集料进行分开堆放，并采用砖墙等有效措施进行隔离，避免了人为增大集料变异性。 (5)对各种细集料分别搭篷保护，防止雨淋。 (6)采用合理的堆料技术，减少料堆集料离析，保证材料均匀性。 3.2 在生产过程中不断优化生产配合比。 每天根据热料仓或拌和室中白料的筛分结果重做生产配合比。在每天正式生产开始前，各个热料仓按前一天的配合比向拌和室输料， 进行干拌后，放出拌和的白料，取样进行筛分试验，如其颗粒组成符合规定级配的中值，就正式开始生产。否则，调整配合比后再进行生 产。从而保证了生产的沥青砼有较好的均匀性和使用质量 混合料中小于0.075mm颗粒含量，能显著影响裹覆质量和沥青膜厚度，应注意经常检查。减少小于0.075mm的颗粒含量到容许范围的 低限经常会减少离析现象，也较易生产出均匀的混合料。 3.3 加强技术人员的保温意识，制定有效的保温措施 3.3.1 使用有隔温措施的专用的运料车。 3.3.2 在进行一级、二级技术交底时，加强了技术人员的保温意识。 3.3.3 采用双棉被覆盖，在前一辆车将要卸完时，才能揭开棉被。当棉被烫坏不能使用时，要注意及时更换。 3.3.4 根