沥青混合料离析是沥青混合料不均性的反映, 沥青混合料离析的程度直接关系着沥青路面的使用性能和使用寿命。高速公路沥青砼路面摊铺作业过程中, 骨料离析是一个普遍存在的现象, 也是造成沥青砼路面早期破坏的一个重要原因。
1 沥青的性质
作为沥青面层结合料的沥青材料, 其与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。沥青与集料粘附性强, 减小了沥青与集料分离的程度, 也降低了粗细集料分离的倾向, 沥青混合料不易发生离析。
沥青与集料的相互作用, 是一个复杂的物理~化学过程, 它与沥青化学组成、结构和石料的矿物成分、构造以及外界条件如温度和湿度等许多因素有关。按现代表面分子物理的研究认为, 沥青可视为表面活性物质在非极性碳氢化合物中的溶液。根据沥青所含表面活性物质数量的不同, 而具有不同的极性。沥青粘附于石料表面后, 在石料表面发生极性分子定向排列而形成吸附层;与此同时, 在极性力场中的非极性分子, 由于得到极性的感应, 也产生额外的定向能力, 遂而构成致密的表面吸附层。按近代极性理论与吸附本性的研究认为, 沥青与石料的粘附性取决于吸附效应。所以沥青极性组分 (如沥青酸和沥青酸酐等) 含量愈高的沥青, 其粘附性也愈好。
沥青中的蜡含量高严重降低沥青与集料的粘附性, 使沥青混合料发生集料离析的程度增加。沥青中蜡的结晶态与液态的比例是随温度而变化的, 施工过程中沥青混合料的温度高达150℃~170℃, 蜡以液态的方式存在, 而液态蜡的粘度只有0.01Pas~0.03Pas左右, 使沥青与集料的亲和力变小, 影响沥青的粘结力。
2 新铺沥青混合料离析的危害
离析使新铺沥青混合料面层透水性能增强。进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的循环作用, 水分逐渐深入沥青与及集料的界面上, 并对沥青起乳化作用, 导致沥青混合料强度下降。同时由于水动力作用, 沥青膜渐渐从集料表面剥离, 导致集料之间的粘结力丧失而发生沥青混合料掉粒和松散, 继而形成沥青路面的剥落、龟裂、坑槽、推挤等损坏现象严重缩短了沥青砼路面的使用寿命。
3 沥青混合料产生离析的原因和改善措施
3.1 沥青拌和楼筛网破损
高速公路沥青砼路面施工, 施工规范要求使用间歇式沥青拌和楼, 拌和楼的热骨料振动筛网经常发生破损, 导致超粒径的大骨料增加, 使得摊铺过程中的骨料离析机会增加。严格控制骨料尺寸, 按筛分曲线的要求实现配合比是关键。操作员必须在每次开机前检查筛网是否完好, 需要时及时更换。
3.2 拌缸的卸料高度
拌缸卸料到斗车的高度会影响到骨料的离析, 卸料的高度越高, 离析的机会越大。卸料高度最好控制在2m以内, 当然是越低越好, 在设备选型时必须在考虑产量的同时考虑拌缸的卸料高度。
3.3 热料仓的进料和储存
斗车卸料到热料仓是造成骨料离析的一个重要原因, 热料仓愈大, 混合料的跌落高度就愈高, 离析的机会愈大。要解决这个问题, 最好选购设备时增加热料仓的旋转滑槽, 使混合料卸下时起到缓冲作用并向四周布料, 这样就大大避免了骨料离析现象的发生。
3.4 热料仓的卸料
因热料仓卸料到运输车的方法、速度和高度而造成骨料离析是比较普遍的, 如采用单堆装料, 离析就严重。所以对于吨位较小的运输车 (5t以下) , 至少2堆堆放;较大车辆 (10t~30t) 采用3~5堆堆放为宜。热料仓的卸料速度和高度也是造成骨料离析的重要原因之一, 这两者又是互相关联的。高度愈高则速度愈快, 反之亦然。因此卸料口到运输车车厢侧板最高点距离不宜超出0.5m, 且越低越好。
3.5 混合料的运输
由于施工现场道路条件较差和混合料料堆锥坡太陡, 以及运输车急剧起步和刹车, 致使大骨料往四边散落较为严重, 从而造成骨料离析。在运输过程中混合料的温度离析也非常严重, 可以在车厢上加盖厚篷布保温, 以减轻温度离析。
3.6 自卸车卸料流量应比摊铺机摊铺量稍
大1 0%~2 0%为宜, 车厢的举升角度应该逐渐变化, 均匀卸料
3.7 沥青混合料的摊铺
沥青混合料的摊铺过程是造成离析最关键的一个环节。 (1) 运料汽车装料后, 车厢两侧的混合料含大骨料较多。混合料被卸入摊铺机受料斗后, 则受料斗两侧的混合料含较多大骨料, 而且温度偏低。摊铺过程中, 如在受料斗内余料很少时竖起两侧板, 两侧板上含较多大骨料的混合料将集中在刮板上被输送到分料室, 摊铺后形成片状离析。改善措施:尽可能保持摊铺机受料斗的余料均匀, 保证连续均匀供料, 并要正确操作受料斗翼板, 严禁受料斗内固定积料过多和翻动过速。 (2) 螺旋输送器的固有缺陷就是容易产生骨料的离析, 加之螺旋吊臂的结构使螺旋叶片无法连续, 从而经常在熨平板两侧的吊臂位置产生两条离析带。改善措施:调节料位传感器, 使螺旋输送器的转速尽可能均匀, 保持熨平板前料位均匀一致;同时, 摊铺速度确定后, 应尽可能保持稳定和连续。 (3) 沥青混合料摊铺后, 表面层均有不同程度的离析, 可以及时人工加补适量的细沥青混合料予以补救。
3.8 沥青混合料的温度离析
沥青砼路面施工对料温有严格的要求。沥青混合料出厂温度一般控制在155℃~165℃之间, 运输到现场后温度应不低于135℃, 初压温度不低于120℃。现今施工中, 对初压温度有较高要求, 提倡高温碾压, 要求沥青混合料刚被摊铺就得到碾压, 以求达到较高的密实度。而沥青混合料经长距离运输到现场后, 车厢两侧及表面的料温一般低于135℃, 冬季施工时甚至在100℃以下, 大大低于料堆中心温度, 出现严重的温度离析。另外, 摊铺机刮板输送越不均匀, 受料斗内固定积料越多, 时间越长, 料温越低, 温度离析越严重。经摊铺后, 沥青混合料局部温度将低于120℃, 甚至在100℃以下, 达不到要求的初压温度, 难以压实。路面局部达不到要求的密实度, 必将出现早期损坏现象。改善措施:首先可以把运输车上覆盖的篷布加厚, 制作2层篷布或在2面层篷布中间夹铺1层棉絮。其次, 摊铺机两侧熨平板长度应尽量保持一致, 保证两侧供料均匀。然后, 要正确操作受料斗翼板, 避免受料内固定积料过多, 时间过长。另外, 可以采用沥青混合料转运车, 实现沥青混合料在摊铺前的2次搅拌。
4 结语
通过上述探讨, 可以得出结论:沥青混和料的离析与机械设备的性能、机械操作员的素质、和施工工艺密切相关。如何彻底解决这个问题, 需要施工单位和机械生产厂家不断总结经验, 研究新技术, 开发新产品。引起沥青混和料产生离析的原因是多方面的, 本文的分析可能并不全面, 希望各位同仁提出宝贵意见。
摘要：离析现象指摊铺材料中的粗细颗粒分布不均匀, 出现明显分离, 从而使新铺沥青混合料表面粗细集中, 其周围没有足够细集料, 空隙大, 通常呈片状和条带状, 它将严重缩短路面的使用寿命。本文针对沥青混合料产生离析这一普遍存在的问题, 分析了其产生的原因, 结合实践工作经验, 提出了控制和减少沥青混合料产生离析的措施。
关键词：沥青混合料,离析,改善措施