瀝青路面溫度離析的控制方法

1、瀝青路面溫度離析的控制方法朱夢(mèng)良1李冰2唐楚舒31長(zhǎng)沙理工大學(xué)2、3三一重工股份有限公司（湖南，長(zhǎng)沙，410000）摘 要：通過(guò)有轉(zhuǎn)運(yùn)車與沒(méi)有轉(zhuǎn)運(yùn)車的現(xiàn)場(chǎng)比較觀察分析，對(duì)不同部位瀝青 混合料的溫度測(cè)試，分析了瀝青混合料的溫度損失、溫度均勻性等。關(guān)鍵詞：瀝青混合料；轉(zhuǎn)運(yùn)車；離析。1瀝青路面攤鋪時(shí)溫度離析對(duì)路面使用性能的影響瀝青路面攤鋪時(shí)存在集料離析、溫度離析等施工質(zhì)量問(wèn)題。溫度離析主要表 現(xiàn)在運(yùn)料車表面與內(nèi)部溫度差、攤鋪機(jī)料斗兩側(cè)溫度極低等。由于混合料溫度不 均勻，其壓實(shí)性的差異很大，如又遇集料離析，則無(wú)法保障壓實(shí)，因此，溫度離 析、集料離析對(duì)路面的路用性能起決定性作用。1.1空隙率對(duì)瀝青路面路

2、用性能的影響瀝青路面的空隙率越大，易發(fā)生滲水和早期水損?？障堵蚀?，空氣容易進(jìn)入 結(jié)構(gòu)層，使瀝青容易氧化變脆，從而導(dǎo)致瀝青路面容易產(chǎn)生裂縫和松散，直接影 響路面的使用壽命。國(guó)外研究表明，密級(jí)配瀝青混凝土的殘留空隙率小于8%時(shí)， 可以避免快速氧化，并能維持合適的路用性能。瀝青路面的空隙率過(guò)小或過(guò)大，均易產(chǎn)生轍槽和推擠現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外研究表明， 密級(jí)配混合料的初始?xì)埩艨障堵蕬?yīng)不大于8%,并且在路面使用期間應(yīng)不小于3%， 才能保持較好的高溫穩(wěn)定性。路面空隙率對(duì)其疲勞壽命也有很大影響。國(guó)內(nèi)試驗(yàn)表明，如以瀝青混合料的 空隙率4%為基準(zhǔn)，空隙率為10%時(shí)動(dòng)穩(wěn)定度降低約40%，空隙率13%時(shí)動(dòng)穩(wěn)定 度降低約70%

3、。瀝青混凝土的空隙率指標(biāo)很關(guān)鍵，因此，許多國(guó)家都嚴(yán)格規(guī)定了空隙率指標(biāo)。 例如，德國(guó)的SMA規(guī)范規(guī)定室內(nèi)馬歇爾試件的空隙率為3.0%4.0%。英國(guó)規(guī)定 熱壓式瀝青混凝土空隙率為3.0%4.0%。美國(guó)（含高性能瀝青混凝土）通常按馬歇 爾試件的空隙率為4%確定最佳瀝青用量。對(duì)于已成型的路面，一些國(guó)家要求瀝 青路面的殘留空隙率（取鉆件測(cè)定）不大于7%,德國(guó)SMA規(guī)范規(guī)定殘留空隙率不 大于6%。從上述分析來(lái)看，空隙率對(duì)路面的路用性能起到?jīng)Q定性的作用，而各施工工 序和混合料配比與路面空隙率的大小有著緊密的聯(lián)系，因此，瀝青路面的施工控 制是極其關(guān)鍵的。1.2路面早期損壞與攤鋪質(zhì)量的關(guān)系瀝青混凝土的空隙率過(guò)大

4、，水容易滲入結(jié)構(gòu)層，使瀝青路面產(chǎn)生水損壞。國(guó) 外的研究表明，瀝青路面的空隙率大于8%時(shí)，路面的透水率很大；空隙率小于 8%時(shí)，路面的透水率較小。因此，普遍把瀝青路面殘留空隙率8%作為滲水性強(qiáng) 弱的界限。但這一界限值的確定存在一個(gè)基本前提，即外部荷載為標(biāo)準(zhǔn)荷載，如 果外部荷載超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)荷載，將加速水損的發(fā)生，即滲水性強(qiáng)弱的空隙率界限值將 減小。我國(guó)大部分高速公路的瀝青路面面層常采用II型級(jí)配或抗滑表層級(jí)配瀝青 混凝土，加之較嚴(yán)重的離析現(xiàn)象，瀝青路面實(shí)際的殘留空隙率運(yùn)大于8%。由于 瀝青混凝土的不均勻性，引起局部的空隙率過(guò)大，看來(lái)局部滲水的情形很難避免。 此外，超載現(xiàn)象非常嚴(yán)重的實(shí)際情況，更加速了路

5、面的破壞過(guò)程。因此，南方多 雨地區(qū)瀝青路面早期水損現(xiàn)象較普遍，且較嚴(yán)重。2瀝青路面溫度離析的測(cè)試方法2003年12月1724日期間，對(duì)LH25型瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車在江西昌金高速 公路瀝青路面施工中的應(yīng)用情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。施工中瀝青混合料為AC25 I， 兩臺(tái)攤鋪機(jī)平行作業(yè)，一臺(tái)使用轉(zhuǎn)運(yùn)車，一臺(tái)沒(méi)有使用轉(zhuǎn)運(yùn)車，可以較好地比較 兩臺(tái)攤鋪機(jī)的攤鋪效果和差異。瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)瀝青混合料溫度和攤鋪溫度 測(cè)試方案：轉(zhuǎn)運(yùn)車全攤鋪機(jī)的溫度損失測(cè)試方法見(jiàn)圖1，溫度測(cè)試點(diǎn)為轉(zhuǎn)運(yùn)車 貯料倉(cāng)內(nèi)和攤鋪機(jī)外側(cè)；攤鋪表面溫度均勻性測(cè)試方法見(jiàn)圖2, 6m攤鋪寬度 內(nèi)設(shè)7個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)，時(shí)間間距為1min；攤鋪機(jī)送料帶溫度均勻

6、性測(cè)試見(jiàn)圖3。 圖1轉(zhuǎn)運(yùn)車至攤鋪機(jī)的溫度損失測(cè)點(diǎn)位置圖 圖2攤鋪表面溫度均勻性測(cè)溫圖 圖3攤鋪機(jī)送料帶溫度均勻性測(cè)溫圖3瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車對(duì)溫度離析的控制作用 3.1瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車至攤鋪機(jī)的溫度損失轉(zhuǎn)運(yùn)車全攤鋪機(jī)的溫度損失測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1和圖4。從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果來(lái)看， 經(jīng)運(yùn)料車、瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車達(dá)到攤鋪機(jī)外側(cè)的瀝青混合料溫度損失約為 1015C左右，達(dá)到攤鋪機(jī)外側(cè)的瀝青混合料溫度約150155C，完全可以滿足 施工工藝的需要。由于施工時(shí)氣溫較低（最低氣溫僅7C）,已低于或接近規(guī)范 規(guī)定的施工極限溫度，較大的溫度損失屬正常現(xiàn)象。轉(zhuǎn)運(yùn)車至攤鋪機(jī)的溫度損失表1施工時(shí)間運(yùn)料車氣溫氣候風(fēng)速16810晴12時(shí)

7、間轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)溫度攤鋪機(jī)旁溫度時(shí)間轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)溫度攤鋪機(jī)旁溫度10:3110:3616515310:5015815310:3716315210:5115315310:3815815210:5215415210:3916415610:5415314910:4116215610:5615315010:4216215510:5715815010:4316215510:5815814910:4415815610:5915414810:4515915711:0116014910:4615815511:0216015010:4816215511:0315814910:4916015411:04161151圖4轉(zhuǎn)運(yùn)

8、車至攤鋪機(jī)外側(cè)瀝青混合料的溫度損失3.2攤鋪表面溫度均勻性有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪表面的溫度分布見(jiàn)表2和圖5,沒(méi)有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪表面的溫 度分布見(jiàn)表3和圖6。有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪表面的溫度分布非常均勻，一方面隨時(shí)間 變化溫度均勻、穩(wěn)定，另一方面同一時(shí)刻沿不同的攤鋪寬度溫度也非常均勻，差 異很小，現(xiàn)場(chǎng)紅外線圖譜儀的測(cè)試結(jié)果也充分說(shuō)明其攤鋪表面溫度是均勻的，基 本消除了溫度離析現(xiàn)象。沒(méi)有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪表面的溫度差異非常大，不均勻，一 方面隨時(shí)間變化溫度起伏非常大（溫度差達(dá)30C），溫度非常低的混合料主要來(lái) 自斗邊緣，頻繁的收斗造成周期性局部低溫區(qū)域，每一低溫區(qū)延續(xù)的長(zhǎng)度約 510m （根據(jù)攤鋪速度估計(jì)）；另一方面同一

9、時(shí)刻沿不同的攤鋪寬度溫度也有較 明顯的差異。攤鋪表面溫度（有轉(zhuǎn)運(yùn)車） 表2施工時(shí)間運(yùn)料車氣溫氣候風(fēng)速2003.12.18160180:青12時(shí)間0.5m1.3m2.1m3.0m時(shí)間0.5m1.3m2.1m3.0m11:3213213913113811:4514114214314211:3313714213613711:4614314314214111:3414314413913711:4714314314314011:3514514414814011:4814214314314111:3614514514614011:4914214214214011:3714514414514311:5014

10、114314314211:3814314414714411:5114114214414111:3914214514714211:5214214014313911:4014514614214111:5314314114214011:4114614614414311:5414314114213911:4214714714814411:5514214114014011:4314414214614411:5614214114014011:44141143145143攤鋪表面溫度（無(wú)轉(zhuǎn)運(yùn)車） 表3施工時(shí)間運(yùn)料車氣溫氣候風(fēng)速2003.12.191509晴34時(shí)間0.5m1.3m2.1m3.0m時(shí)間0.5m

11、1.3m2.1m3.0m9:261441391431359:331441461441389:271481461451459:341451381451379:281461431361349:351441401441439:291451421381389:361411261361359:301471461351379:371351121191369:31144136142135圖5 有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪表面的溫度分布圖6 無(wú)轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪表面的溫度分布3.3攤鋪機(jī)送料帶溫度均勻性有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪送料帶溫度分布見(jiàn)表4和圖7,沒(méi)有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪送料帶溫 度分布見(jiàn)表5和圖8。有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪送料帶溫度分布非常均勻，隨

12、時(shí)間變化瀝 青混合料溫度均勻、穩(wěn)定，基本消除了溫度離析現(xiàn)象。沒(méi)有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪送料帶 溫度差異非常大，不均勻，隨時(shí)間變化呈溫度周期性起伏，溫度的波動(dòng)幅度非常大（溫度差達(dá)30C左右）,這一現(xiàn)象與攤鋪表面溫度的測(cè)試結(jié)果相似。攤鋪機(jī)邊沿溫度（有轉(zhuǎn)運(yùn)車）表4施工時(shí)間運(yùn)料車氣溫氣候風(fēng)速2003.12.2111晴12時(shí)間內(nèi)側(cè)中部外側(cè)時(shí)間內(nèi)側(cè)中部外側(cè)17:0215414114917:1115014715117:0314615014817:1214814915017:0415015114917:1315115215217:0515415015017:1415415915617:0615415315417:151

13、5015515717:0715415615017:1615815215317:0815415415517:1715315815817:0915114915017:1815915815717:1015215314817:19154155156攤鋪機(jī)邊沿溫度（無(wú)轉(zhuǎn)運(yùn)車）表5施工時(shí)間運(yùn)料車氣溫氣候風(fēng)速2003.12.2216116晴12時(shí)間內(nèi)側(cè)中部外側(cè)時(shí)間內(nèi)側(cè)中部外側(cè)15:5314112814416:1213014214115:5415616115316:1313814813315:5515916015816:1414313514315:5615915615616:1515013914215:571

14、6216215516:1616015314315:5816116115616:1715615315415:5916015916016:1815615815516:0015815515916:1915815815116:0116116215716:2015915815416:0216115715616:2115915915316:0315915615816:2215615515416:0416016215516:2315815915816:0515815615016:2415315915616:0615915915716:2515815315416:0715915515716:261571511

15、5416:0815914115416:2715915715416:0915414514516:2815915615316:1015614014416:2915815815716:11155155137圖7有轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪機(jī)送料帶溫度分布圖8無(wú)轉(zhuǎn)運(yùn)車時(shí)攤鋪機(jī)送料帶溫度分布4結(jié)論傳統(tǒng)的瀝青路面施工工藝是將瀝青混合料通過(guò)自卸車直接倒入攤鋪機(jī)的料 斗中，然后進(jìn)行攤鋪、壓實(shí)。施工實(shí)踐證明，這種路面的早期破損現(xiàn)象較嚴(yán)重。 采用瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車后，瀝青路面的攤鋪質(zhì)量有顯著改善，主要體現(xiàn)在：1、自卸車卸下的瀝青混合料經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)車的再次攪拌和攤鋪機(jī)不需要收斗操作， 從根本上消除了引起集料離析的源頭，瀝青混合料的顆粒分布均勻，供料連續(xù)。2、常規(guī)攤鋪工藝中攤鋪機(jī)料斗兩側(cè)混合料的溫度很低，造成攤鋪的路面呈 周期性、嚴(yán)重的溫度離析現(xiàn)象。使用瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車后，這一現(xiàn)象已不復(fù)存在。 同時(shí)，攤鋪的路面溫度分布非常均勻，施工過(guò)程引發(fā)的溫度離析現(xiàn)象已基本消失。3、自卸車不必接觸攤鋪機(jī)，消除了