２０１２年第４期 （总第２１８期） 黑龙江交通科技 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪＩ Ｎｏ．４，２０１２ （Ｓｕｍ Ｎｏ．２１８）
沥青混合料离析的影响因素研究 尹强 （乌苏市天山路桥有限责任公司）
摘要：沥青混合料的离析易导致路面结构的不均匀性，进而引起路面的早期损坏。为了提高路面结构均匀 性和耐久性，延长路面使用寿命，对沥青混合料级配离析、温度离析和碾压离析的影响因素进行了分析研究。 关键词：沥青混合料；级配；离析；碾压 中图分类号：Ｕ４１６．１ 文献标识码：ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１２）０４—００１０—０２
沥青混合料是由沥青、集料和填料按一定比例拌和而成 的复合材料。由于混合料具有流变特性，在拌和、运输、摊 铺、碾压过程中容易出现离析，造成碾压成型的路面结构不 均匀，易出现路面松散、网裂、坑洞、车辙、泛油等损坏，因而 它已成为影响沥青路面质量的重要因素之一。离析引起混 合料的不均匀，使混合料的施工稳定性不能保证，导致室内 设计性能参数与实际路面性能参数有较大差距，使级配设计 失去意义。自美国２０世纪９０年代普遍发生水损坏现象开 始，沥青混合料离析问题已重新引起国内外道路工程领域研 究人员的普遍重视。２０００年ＮＣＡＴ对沥青路面离析的判别 检测方法和离析对路用性能的影响进行了重点研究。国内 众多学者也对沥青混合料的离析进行了大量理论和试验研 究。 １沥青混合料离析分类 沥青混合料离析是指沥青混合料产品在拌和和施工环 节中发生了级配非均质性变异，或者发生物理特性和力学特 性不均匀性变化的现象。沥青混合料离析一般分为级配离 析和温度离析两种类型。但近年来，国内研究人员发现，碾 压过程压实功的不同，也将引起路面压实度的差异和空隙率 的变化，并称其为碾压离析。 ２沥青混合料离析机理与影响因素分析 ２．１级配离析机理及影响因素分析 （１）级配离析机理 沥青混合料的级配离析主要包括沥青含量离析和粗细 集料离析，而粗细集料离析又分为骨料离析和填料离析。主 要针对骨料离析进行探讨。要研究混合料的离析机理必须 用颗粒学理论对混合料运动特性和受力进行分析，根据骨料 颗粒受力特性，把其分为装卸料过程、水平运输和传送过程、 螺旋布料过程三个过程。 装卸料过程是一个混合料抛投或堆滑塌的过程，运动的 混合料产生动能，粗骨料质量大，动量大。当骨料向下滚动 时，同样的滚动速度，粗骨料转动惯量也大。因此，当卸料中 心形成锥体或斜面时，在相同阻力作用下时，细骨料由于动 量小而停留在锥体表面上，粗骨料克服阻力继续向下运动， 集中在锥体脚，从而出现粗细骨料分离。 混合料在水平运输和传输过程中，骨料除了受到自身重 力之外，当运输车辆加减速时，由于粗骨料惯性大，当惯性力 大于颗粒间的粘聚力和摩擦阻力之和时，粗骨料将产生水平 运输，而细骨料惯性力小不会产生颗粒间的运输。因此运输 车辆加减速度过大时，粗骨料将向运输车厢板集中，产生离 析。 螺旋布料过程中混合料由于受到切向力作用而绕布料 器旋转轴运动。粗骨料受到的离心力大，当离心力和水平惯 性力的合力大于颗粒间的粘聚力和摩擦阻力之和时，骨料产 生离析。 （２）级配对离析的影响 沥青混合料的级配组成决定了粗集料的骨架嵌挤结构 和整个混合料的矿料间隙率，对施工和易性和施工过程中材 料的离析有重要影响。文献以沥青路面设计级配为基础，通 过调整拌合楼热料仓比例生产出７种不同级配，研究表明： 在相同的条件下，沥青混合料产生离析程度按级配从大到小 依次为反ｓ型、间断级配、最大密度曲线之上微弓型、ｓ型、 ０．４５次方最大密度曲线、含中间粒径较多的级配、最大密度 曲线之下微弓型。 依托实体工程对两种不同的级配（２５Ａ混合料、２５Ｂ混 合料）进行铺筑试验，两种级配质量通过百分率见表１。 表１级配筛分结果 ％ 根据Ｂａｉｌｅｙ方法计算粗集料评价参数ＣＡ值，可得２５Ａ 沥青混合料ＣＡ值为０．８３，２５Ｂ的ＣＡ值为０．４３。根据Ｖ￣＇ｉｌ・ ｌｉａｍ Ｒ Ｖａｖｒｉｋ提出最大工程粒径２５的沥青混合料ＣＡ值合 理范围为０．７—０．８５可知，２５Ａ混合料粗集料骨架嵌挤较 好，施工特性好，不易离析，而２５Ｂ施工特性差，容易出现级 配离析。 ２．２温度对离析的影响 沥青混合料热流变成型的工艺特性主要依赖于沥青黏度 对温度的依赖性，在实验室内，建议沥青混合料拌和温度为０．１７ Ｐａｓ的当量温度，碾压温度为０．２８ Ｐａｓ当量温度。在拌和、运输 和摊铺过程中，由于工艺条件和施工环境的影响，沥青混合料温 度会变异，使得混合料内部温度分布极不均匀，发生温度离析。 温度较低部分沥青混合料表现出较大的变形抵抗能力，在碾压 工艺相同的情况下，获得的压实度较低。 为了研究温度对离析的影响，在相同的施工条件下，通 过在不同混合料温度下碾压，得到空隙率和密度的结果分别 如图１和图２所示。 从图１可知，随着混合料温度的升高，空隙率几乎呈线 性下降。从图２可知，随着混合料温度的升高，密度先增加， 当温度继续升高时，密度有减小趋势。所以沥青混合料在摊
收稿日期：２０１１—１０—２１ 作者简介：尹强（１９７３一），男，工程师，主要从事高速公路施工与设计。
・１Ｏ・ 第４期 尹强：沥青混合料离析的影响因素研究 总第２１８期 铺碾压时，混合料温度不宜过高或过低，在合适的温度（试 验温度为１５６ ｏＣ），混合料离析最小。
２．３５ ２．３４ ２．３３
＾ ２．３２ ｎ邑 ２．３ｌ ２．３０ ＼ ２．２９ 嚣 ￣２８
２．２６ ２．２５ ２．２４
图１ 温度对压实后空隙率的影响
图２温度对压实后密度的影响 ２．３碾压对离析的影响 碾压离析与级配离析和温度离析不同，它是由于施工机 械设备（摊铺机和压路机）自身结构特点和作业特性，使路 面材料所受压实功不同而引起的。所以碾压对离析的影响 必须从摊铺机和压路机角度出发研究。 摊铺机作业时对离析的影响主要是由振动装置（振动 器和振捣梁）引起的。由于振动器振幅不均匀将引起作用 在混合料上的压实功不同，导致横向离析。同时由于摊铺速 度与振动装置振动频率没有联动控制，当摊铺速度变化时， 会引起纵向离析。而压路机由于其振幅不均匀性和机架摆 振的影响会引起对路面压实功的差异而导致离析，同时由于 压路机频繁往复的起步、起振、停振、停车也会造成离析。 为了研究压路机钢轮振幅均匀性对离析的影响，采用戴 纳派克ｃｃ５２４压路机对试验路段进行压实，压路机前轮沿 轴向低幅档测点振幅如图３所示，钢轮碾压１遍后，沿钢轮 轮宽范围内压实效果如图４所示。 从图３可知，钢轮振幅沿钢轮轴向从左到右逐渐减小， 从图４可知，沿钢轮轴向路面压实度也是逐渐减小的，趋势 与振幅减小趋势一致。以上表明，在钢轮轴向宽度上，由于 振幅的不均匀性而引起了横向离析，振幅大的地方，路面压 实度大，而振幅小的地方路面压实度小。 逞 馨 ！｝氍 图３钢轮沿轴向振幅分布 图４钢轮碾压１爵析 ３结语 沥青混合料的离析对路面结构的均匀性有重要影响，与 沥青路面早期损害有密切关系。其中级配离析、温度离析和 碾压离析往往不是单一的，而是交织发生的。通过对级配离 析、温度离析和碾压离析的影响因素进行分析，表明：级配对 离析有重大影响，试验发现２５Ａ混合料比２５Ｂ混合料施工 和易性好，不易产生离析；试验表明在合适的温度下（本试 验为１５６℃），离析程度最小；摊铺速度、振动装置频率、压路 机振幅均匀性等机器本身特性对离析也有很大影响；减小和 消除离析必须从材料、机械设备和施工工艺多方面来解决。
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（上接第９页） ３结束语 地面三维激光扫描技术可以在较短的时间内对目标进行 高密度、高精度的测量，并获得三维空间信息，其扫描速度快、 数据信息全面、精度高、过程简单、可以节约人力与资源，具有 强大的后期处理能力，可以在公路工程测绘中取得一定的成 功。这一技术可以在不同位置、不同细节要求下完成对道路 工程设计所需数据的采集。虽然因为某些技术难点还没有完 全得到解决，不能将其做测绘技术转型的重点技术，但是随着 科技的发展与进步，相关企业所研发的三维激光扫描仪所支 持的测绘技术，必将成为测绘工作中的重要技术分支。
参考文献： ［１］ 戴升山，李田凤．地面三维激光扫描技术的发展与应用前景 ［Ｊ］．现代测绘，２００９，（４）． ［２］ 宋健康．基于ＧＰＳ、三维激光扫描技术的堤坝扫描测量［Ｊ］．质 量技术监督研究，２００９，（４）． 【３］李兆垄，严勇．三维激光扫描在工程测量中的应用研究［Ｊ］．苏 州科技学院学报（工程技术版），２００９，（１）． ［４］施贵刚，程效军，官云兰，等．地面三维激光扫描点云配准的最 佳距离［Ｊ］．江苏大学学报（自然科学版）。２００９。（２）． ［５］ 陈晨．三维激光扫描技术在城市设计中的应用［Ｊ］．中外建筑， ２００９。（５）．
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