摘要：根據瀝青混凝土路面不均勻性的實際問題,分析瀝青面層不均勻性而產生多種早期破壞現象的原因,提出解決瀝青混凝土路面不均勻性的措施,主要有：碎石由大碎石場按工程需要配置和生產；碎石進場后要重新篩分等。實踐證明,這些措施對瀝青路面的設計，施工和管理具有特別重要的意義。
關鍵詞：道路 瀝青路面 混合料 不均勻性措施
1 前言
在熱拌瀝青混凝土的設計、生產和鋪筑中,會產生許多潛在的引起瀝青路面破壞的因素。在這些因素中,瀝青混凝土的不均勻性會導致瀝青面層產生多種早期破壞現象。因此,提高瀝青混凝土的均勻性,對提高路面的使用質量,減少甚至基本消除瀝青路面早期破壞現象以及保證路面的使用壽命具有十分重要的意義。
2 瀝青混凝土不均勻性的產生原因
通過瀝青混凝土路面工程的現場調查和綜合分析可知,產生瀝青混凝土不均勻性主要有7個方面。
2．1 不同規格的碎石顆粒組成
近幾年來,高速公路建設采用大碎石場的碎石,二次破碎使用反擊式破碎機,使碎石的顆粒形狀和扁平長條含量能滿足要求, 顆粒組成的變異性得到明顯改善。但是,瀝青混凝土路面所用的不同規格的碎石習慣從市場采購,而各地市場的碎石主要是為建筑部門準備的。結果市場上采購來的碎石顆粒組成常有顯著差異；且往往從多個小碎石場采購,這些小碎石場所采用的碎石機和篩分機的型號和規格都不一致,所以從不同碎石場采購來的名義上同規格的碎石顆粒組成卻變異性很大。
2．2 瀝青混合料骨料的離析
瀝青混合料的骨料離析可能與下述因素有關：
1)堆料方式：若采用大料堆,則由于使用輸送帶系統堆料,大顆粒骨料會滾到料堆外側,產生離析,將離析的材料供給拌和機,瀝青混凝土顆粒組成的變異性就會增加；若采用許多小料堆或分層堆料,由于每一料堆的材料尺寸比較均勻,則可以減少骨料離析現象。
2）拌和機：在熱拌瀝青混凝土生產過程中,若使用筒式連續式拌和機,產生骨料離析的位置是聚料斗和儲料倉；若使用間歇式拌和機,產生骨料離析的位置是冷料斗和熱料倉。
往貯料倉中放料,有通過貯料倉頂部旋轉式斜槽投料和通過貯料倉上面的投料斗投料兩種方式。雖然這兩種方式能將混合料均勻地投入貯料倉,但是旋轉斜槽的垂直下料部分應有足夠的長度,能迫使材料直接下卸而沒有任何橫向流動,如果斜槽已舊且末端已磨耗出孔,就可能發生明顯的離析；投料斗應具有裝料的最大容量(至少裝2270kg)和一個相對大直徑的開啟門, 以保證快速將混合料投入貯料倉中。
對于間斷級配材料,貯料倉堆料的表面不允許低于錐體部分。若經常讓錐體中的料卸空,會加速錐體磨損。氣溫低時,冷的錐體表面易使混合料黏結在錐體上,混合料將呈活塞式卸下,而不是均勻卸下。
在同一冷料斗中具有幾個不同尺寸的骨料時,會產生離析現象。如果設置長方形開口的喂料斗,在冷料斗中材料容易產生架橋作用,會產生不均勻喂料,并產生離析的混合料。
在同一熱料倉中具有幾個不同尺寸的骨料時,會產生離析現象。此外,將吸塵袋中的均勻粉塵返回到間歇式拌和機中時, 通常材料是均勻地收集在袋中,同時均勻地返回。但是,這種很細的材料從斗式提升機卸下來, 很可能通過篩直接落在斜向的熱料倉壁上。很細的材料可能就停留在倉壁上,直到料倉中幾乎無料,然后大量粉塵塊可能破解成松散狀,沿倉壁滑下并喂入稱料斗, 形成一批離析的未裹覆瀝青的極細料。
3）小于0.075mm的填料含量：從工程實踐可知,瀝青混合料中小于0.075mm的填料含量能顯著影響裹覆質量和瀝青薄膜厚度。這是由于細骨料的比面積大,粗骨料對液體瀝青的吸引力強,即使混合料中的粗骨料顯示出完全裹覆。但實際上瀝青薄膜厚度減薄,使粗骨料的黏附性較小,并增加了混合料的離析現象。
4)碎石含水量。大碎石的瀝青裹覆程度受其內部含水量的影響；當粗骨料內部含水時,其溫度會低于細骨料,可能產生離析現象;碎石對瀝青的吸收量又與碎石內部含水量(碎石的開口孔隙)有關,因碎石中原含有水的孔隙將吸收一部分瀝青,從而減小瀝青混凝土中瀝青的體積,為了保持碎石上有一定厚度的瀝青膜,在礦料級配和瀝青品種相同的情況下,碎石的吸水量越大,需要的瀝青用量越大。
2．3卡車的裝料和卸料
卡車在貯料倉中快速裝料時，卡車司機在整個裝料過程常常不愿意移車，結果較大碎石將滾到卡車前部、后部和兩側。卡車卸料時開始卸下的料和最后卸下的料都是粗骨料，卡車兩側的粗骨料被卸入攤鋪機受料斗的兩塊側板上，使所鋪的瀝青路面形成一片粗料。
2．4攤鋪機操作不當
即使通過冷料倉、拌和機和貯料倉成功地生產了瀝青混合料，均勻地裝入卡車內并整體式卸入攤鋪機受料斗，如果攤鋪機操作不合適，也會產生不同程度的離析。
2．5瀝青混合料的設計
按連續級配均勻設計的混合料，若在拌和廠生產混合料的或攤鋪混合料的某個部位出現差錯，不致明顯影響混合料的使用性能。若按間斷級配均勻設計的混合料，在拌和廠、運輸卡車或攤鋪過程中的任何細小差錯都能產生不均勻的表面。
2．6生產過程中的配合比
以往習慣上做一次生產配合比確定各個熱料倉所用材料的百分率及瀝青用量后，在混合料類型不改變前，不再進行配合比試驗。從工程開始到結束，始終用一個配合比和一個瀝青用量。實際上，生產的瀝青混凝土避免不了：有時某種尺寸的粗料多；有時另一尺寸的細料多；有時相對瀝青用量偏多；有時相對瀝青用量偏少。這些都會使瀝青混凝土產生明顯的不均勻性。結果，實際路面就會產生局部小面積表面構造深度不一；局部小面積混凝土的空隙率大小不一；局部小片混凝土的瀝青用量多少不一等現象,特別在高溫季節和雨季，瀝青面層的局部泛油、唧泥、坑洞和推擠、轍槽等破壞現象就難于避免。
2．7瀝青混合料的溫度差別
從工程實踐分析可知，攤鋪層上冷的地點會導致路面的密度不均勻)空隙率大和不平整，水容易透入混合料，在冬季水將凍結并產生路面破壞，形成坑洞。這些現象很象產生坑洞時粗骨料集中的離析點，此時不是顆粒離析，而是溫度離析。
在施工過程中，影響運料車內混合料熱量損失的總量以及卡車內混合料溫度差的因素有。混合料裝入運料車時的溫度、周圍空氣溫度、車廂是否隔溫、車廂尺寸與所運混合料的關系、運距、運料車車速、在攤鋪機前等待的時間、混合料是否覆蓋、交通延誤等,如果不注意控制上述種種因素，瀝青面層可能發生較多的溫度差別破壞。
3 解決瀝青混凝土路面產生不均勻性的措施
3．1大碎石場按工程需要配置和生產
某高速公路建設單位結合工程需要，工程開工時投資建設大碎石場，請當地有關部門負責軋制路面所需的碎石。由于各石場所用的石機型號和規格完全相同，所用的篩分機和篩孔尺寸的型號和規格完全一致，則高速公路所用各種不同規格碎石的顆粒組成較均勻，各篩孔通過量的偏差系數小必然導致瀝青混凝土馬歇爾試驗的各個指標的變異性較小，取得令人滿意的結果。
3．2 購得的碎石從大到小分別相混合后重新篩分
從不同軋石場購得的原材料運到拌和廠的堆料場后，將名義上相同規格的碎石從大到小分別相混合后重新篩分,廢棄最大規格碎石的粗篩余料，將其細篩余料并入下一規格碎石中，混合后進行篩分。廢棄第二大規格碎石的超過最大粒徑的粗篩余料，將其細篩余料并入第三規格的碎石中，混合后進行篩分；將其細篩余料并入第四種規格的碎石中，如第四種已是最小規格的碎石，則可以進行拌和而混合，無需再篩分，否則還要再進行篩分。通常進行拌和相混合后及重新篩分后，至少應將碎石分成4個等級,如SAC-16,分成以下等級：<2.0mm時采用篩孔2.5mm，2.0～6mm時采用篩孔7mm，6～12mm時采用篩孔13mm，12～19mm時采用篩孔22mm,如SAC-25則分為：<2.0mm、2.0～12mm、12～20mm時采用篩孔22～23mm，20～31.5mm時采用篩孔35mm。
3．3每天根據熱料倉的篩分結果重做生產配合比
原材料的變異性大，必然導致各個熱料倉中熱料顆粒組成的變異性也大。后者正是瀝青混凝土馬歇爾試驗各個技術指標變異性大的直接原因。因此，為了使生產的瀝青混凝土顆粒組成的變異性小，高速公路瀝青混凝土拌和廠每天生產前必須從熱料倉中取料進行篩分試驗，根據篩分結果重新計算生產配合比，然后正式生產-，可以取得較好的結果。
3．4完善管理，減少骨料顆粒組成變異性
路面用的骨料通常分為：粗骨料，粒徑大于2.36mm的大、中、小碎石；細骨料，粒徑小于的2.36mm石屑，人工砂或天然砂。骨料既要滿足顆粒形狀，組成和力學性質的要求，又要清潔。因此，必須注意：
1)嚴格購料合同，控制進料變異性。簽訂購料合同時，對某種規格的骨料應具體規定哪些篩孔尺寸的質量百分率，規定通過某一篩孔尺寸骨料的允許誤差；
2)瀝青混凝土拌和廠的堆料場必須硬化處理。
3)拌和廠不同規格的骨料必須分別堆放，應有可靠的隔離措施，避免不同規格的骨料堆交錯，避免人為增大骨料變異性。
4)各種細骨料都應分別搭蓬保護，防止雨淋，保證瀝青混凝土的顆粒組成符合生產配合比確定的級配曲線。
5)冷料斗的上口兩個冷料斗相接處安裝一塊斜擋板，避免向冷料斗裝料時此料進入相鄰不同規格骨料的冷料斗內。
3．5足夠的瀝青混合料的拌和時間
瀝青混凝土的足夠拌和時間對保證其均勻性非常重要。拌和時間偏短，瀝青混凝土就不均勻。因此，瀝青混合料拌和過程中必須注意：干拌時間不應少于10s；粗骨料斷級配混合料的干拌時間應是13～15s（用水泥作為填料時，應是15s）；瀝青混凝土的拌和時間不應少于10s，一般應為35s。
3．6消除卡車中碎石的離析現象
卡車裝料的正確方法，應分為3個不同位置往卡車中裝料：靠近車廂的前部裝料，靠近車廂的后部裝料；在車廂的中部裝料。只有這樣，才能消除卡車中的碎石離析現象。
卡車將料卸入攤鋪機受料斗時，車廂底板必需處于良好啟閉狀態并涂潤滑劑!車廂應升高到一個大而安全的角度，實施瀝青混合料整體快速卸落。這種快速卸料，可以預防粗骨料集中在攤鋪機受料斗兩側板外部的情況。
3．7消除攤鋪機內的離析現象
工程實踐證明，攤鋪機操作不合適，能夠產生不同程度的離析。為此，施工時必須注意：
1)每輛卡車卸料之間，不要完全用完料斗中的混合料，留少部分混合料在受料斗內。
2)盡量減少側板翻起的次數，僅在需要將受料斗中的混合料整平時，才將受料斗的兩塊側板翻起。
3)卡車翻起車廂向受料斗卸料，混合料從卡車運送出去，將滾動減到最小，使受料斗盡可能裝滿料。
4)盡可能寬地打開受料斗的后門，以保證分料室的料飽滿。
5)盡可能連續攤鋪混合料，調整攤鋪機的速度，使攤鋪機的產量與拌和機的產量相平衡。
6)調整分料器的速度，使出料連續而緩慢。
7)保證分料器的外邊具有足夠的原材料，否則粗粒料滾動到外側時，可能沿外側產生粗料帶。
8)如有可能，調整攤鋪機分料室的伸長度，使攤鋪機從受料斗的兩側推出相同的混合料。如果調整伸長度不能糾正一側出料多的缺陷，則料車要稍偏向于需要較多材料的一側，使受料斗中的混合料堆積更為平均。
3．8消除混合料溫度的離析現象
在施工過程中，為了消除混合料溫度的離析現象，必須注意到：
1)新的聚合物改性瀝青混合料，高性能瀝青混凝土（superpave），碎石瀝青砂膠混凝土SMA，多碎石瀝青混凝土SAC以及其他抗轍槽的混合料，與傳統瀝青混凝土比，都需要較高的攤鋪溫度，因此需要在較高溫度下生產混合料及將較高溫度的混合料裝入運料車車廂。
2)瀝青面層承包商必須配備專用車廂且有隔溫，覆蓋保溫措施的運料車。
3)駕駛員必須將蓬布完全覆蓋混合料并扣緊后才出廠。
4)盡量減少運料車在現場待卸的時間，駕駛員不能在現場待卸時將蓬布卷起，讓混合料暴露在空氣中。
5)由于混合料導熱系數小，在卡車的周邊混合料與中心混合料之間會產生較大的溫度差別，因此除了氣候良好和很短的距離外，在將混合料直接送入攤鋪機之前，應該采用某種方式再次拌和混合料，以達到攤鋪層的混合料均勻一致。
6)攤鋪機盡量做到連續攤鋪，不發生停機待料的情況。
