熱拌瀝青混合料離析研究論文

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摘要：就瀝青混合料及瀝青路面的離析類型進行了分類，重點介紹了美國幾種新型的熱拌瀝青混合料離析檢測判別方法，并對其相應的檢測標準進行了歸納總結。

關鍵詞：瀝青混合料離析研究

1前言

瀝青路面離析是在指路面某一區域內瀝青混合料主要性質的不均勻，包括瀝青含量、級配組成、添加劑含量以及路面的空隙率等，從而加速了瀝青路面的損害。高速公路瀝青路面的一些早期損壞，如由水損害造成的網裂、形變和坑洞、局部嚴重轍槽、局部泛油、橫向裂縫多、新鋪瀝青路面的構造深度不均等等，都與瀝青混合料的離析相關。

瀝青混合料的離析問題引起了國際上普遍的重視。1997年美國瀝青路面施工技術協會（NAPA）對瀝青路面離析的原因進行了系統的分析，針對熱拌瀝青混合料在拌和、生產、運輸及攤鋪過程中易出現離析的環節進行了研究，并提出了相應的解決措施。2000年美國國家瀝青技術中心（NCAT）承擔了公路聯合研究項目“熱拌瀝青混合料路面的離析”（NCHRP441），重點研究了瀝青路面離析的判別檢測方法及離析對瀝青路面路用性能的影響。本文將主要介紹國外熱拌瀝青混合料離析的研究進展及研究成果。

2離析的種類

瀝青混合料生產過程中，石料堆料方式及運輸、混合料拌和、儲存、運料車裝卸料及攤鋪的任一環節中均有可能產生離析，導致瀝青混合料不均勻。

2．1瀝青混合料的離析種類

從宏觀上講，熱拌瀝青混合料的離析大致有三種類型：

(1)級配離析熱拌瀝青混合料在生產、運輸、攤鋪過程中的不當操作造成混合料粗細集料分布不均，產生離析。粗骨料較為集中的地方瀝青路面的空隙率較大、瀝青含量低，導致瀝青路面產生水損害及耐久性降低，從而產生疲勞裂縫、坑洞以及剝落等其它病害；細集料較為集中的區域瀝青路面的空隙率小、瀝青含量大，容易產生車轍、泛油等病害。

(2)溫度離析熱拌瀝青混合料在運輸、攤鋪的過程中，由于不同位置的混合料溫度下降不一致，導致混合料的溫度差異，產生溫度離析。運料車表面的混合料、運料車車箱的兩側以及攤鋪機兩翼的混合料易產生溫度離析。

(3)集料—瀝青離析含油量較大的混合料易發生這種離析，類似于瀝青混合料的析漏，SMA混合料易產生這種離析。

2．2瀝青路面離析的種類

瀝青路面常見的離析一般可分為五種類型：

(1)卡車末端離析在剛攤鋪完的一幅內會出現翼狀的離析，翼狀的離析區域粗骨料比較集中。與原設計相比，這些離析區域的混合料級配更像開級配，如果離析較為嚴重，瀝青路面短期內將會破壞，路面出現坑洞。卡車末端離析主要原因是卡車不正確的卸料及攤鋪機每次把運料車卸料鋪完后才裝料。

(2)中線離析中線離析一般是攤鋪機中線附近的粗集料較為集中，這是由于攤鋪時混合料由攤鋪機料斗卸到螺旋布料器時，粗集料滾到螺旋布料器的變速箱前面，并且集中在攤鋪機的中間而造成了中線離析。

(3)接縫／邊緣離析這種離析通常出現在攤鋪寬度的邊緣，其原因是由于攤鋪機的螺旋布料器的轉速不夠，從而導致粗集料滾到了攤鋪區域的邊緣而形成了級配離析。

(4)卡車末端離析／一端離析這是卡車末端離析的一種特殊形式，通常是拌和樓熱料倉不正確進料而引起的。

(5)隨機性離析隨機性離析的原因較難確定。一般來說，連續性拌和樓和間歇式拌和樓均會出現隨機性離析，施工中的各環節也會造成隨機性離析。

3瀝青路面離析的判別及測定

3．1常規的測定方法

(1)視覺觀察該法適用于大粒徑及較粗的瀝青混合料，不適用于小粒徑和細級配的瀝青混合料。該法是一種主觀的判別方法，無法量化，有一定的局限性。

(2)鋪砂法離析區域與非離析區域瀝青路面表面紋理深度會明顯變化，可通過鋪砂法確定路面離析的程度，但這種方法比較費時。加拿大安大略省采用離析處路面的構造深度與非離析處路面構造深度的比值來判定離析的程度，并已列入安大略省規范OPSS313。

(3)取芯法取芯法是一種傳統的破壞性密度檢測試驗，通過在離析區域鉆芯取樣，分析芯樣的瀝青含量、級配組成、試件密度及空隙率，通過與設計值或標準值的比較來判定路面離析的程度。美國瀝青施工技術協會（NAPA）根據瀝青混合料級配組成、空隙率及瀝青含量指標的變化，判斷瀝青混合料的離析程度，具體標準見表2。

(4)核子密度儀測定法美國一些部門采用核子密度儀來測定路面離析。佐治亞州在路面上鋪砂，使核子密度儀在背反射模式下測定路面密度，如果密度差異超過0．163g／cm3，就認為路面離析。堪薩斯州采用核子密度儀在路面上測4條縱向密度線，如果密度差異大于0．08g／cm3或最小值比平均值小0．04g／cm3就認為路面離析。愛荷華州的判定方法為：如果離析處的密度與非離析處的密度之比值在98％～95．1％，就認為是明顯離析，如果低于95％就認為是嚴重離析。

由于路面離析處粗料集中的地方，級配偏粗、瀝青用量偏少，因此該處的密度未必會小，核子密度測定儀可能檢測不出這種離析。另外采用核子密度儀測定不同級配瀝青混合料時檢測結果差異較大，這對用核子密度儀檢測、判定瀝青混合料的離析造成了一定的難度。

3．2新型的檢測方法

(1)紅外攝像儀檢測法通過紅外攝像儀繪制整個路面區域的熱量分布圖，從而檢測和解決施工中出現的溫度離析現象。用紅外攝像儀檢測有現成的軟件分析熱量分布圖，可評價路面施工質量。美國國家瀝青技術中心(NCAT)通過“熱拌瀝青混合料路面的離析”(NCHRP441)課題的研究，給出了路面及混合料溫度離析的判斷標準，見表3。

紅外攝像儀檢測法只能探測到路面表層的溫度，不能對混合料的溫度差異原因進行判斷。紅外攝像儀主要用于施工過程控制，對施工完成后路面的離析評價精確度不夠。

(2)探地雷達(GPR)檢測法探地雷達檢測技術主要用于檢測路面結構的厚度和評價路面下臥層的含水量，并可探測路面各層的性質變化。探地雷達可車載，有系統的數據采集分析軟件，適用于在建和完工后的路面檢測。

探地雷達對新拌混合料中的空隙率變化比較敏感，而對路面中的瀝青和集料含量的變化敏感性較差，這就意味著探地雷達不能檢測瀝青路面中瀝青及集料含量變化。探地雷達分析軟件只能用來評價路面各層面的性質變化，此外探地雷達還不能實時評價分析數據。

(3)探地雷達與紅外攝像儀聯合測定法NCHRP441課題研究報告表明，可利用探地雷達與紅外攝像儀聯合測定瀝青路面的離析，利用探地雷達(GPR)可分析路面材料隨深度變化的性質，利用紅外攝像儀判斷和測量路表面的離析，綜合利用這兩種設備就可以測定瀝青路面性質的三維剖面。

(4)輕型核子密度測定儀通過輕型核子密度

儀測定瀝青路面的瀝青含量及瀝青混合料的密度，并判別瀝青路面的離析。輕型核子密度儀可手持操作，簡單方便。但在每個工程檢測之前，輕型核子密度儀必須先進行校驗才能使用。同時要注意到，瀝青路面的含水量變化將影響輕型核子密度儀測定結果的精確度。

(5)激光構造深度儀激光構造深度儀可高速連續測量瀝青路表面的紋理輪廓，檢測的數據類似于視覺觀測得到的路面紋理構造數據。激光構造深度儀比較輕便，可車載，并且能實時進行數據分析。

激光構造深度儀只能測量路表面構造深度，不能測量路面隨深度變化的不均勻性。激光構造深度儀的測量精度與車速相關，當車速較慢時，分辨率較高。值得注意的是，路面的潮濕程度會直接影響激光構造深度儀激光梁的變形，從而影響檢測結果。

NCAT推薦ROSAN車載式路面構造深度儀進行瀝青路面離析的檢測，推薦評定標準為：根據混合料設計的級配、最大粒徑，計算路面的構造深度ETD，依據路面實測的構造深度與估算的ETD的比值來判定混合料的離析，具體標準見表4。

4結束語

我國新建高速公路早期水損害的現象比較嚴重，為了防治早期水損害，各地采取了一系列措施，也取得了較好的效果，但瀝青混合料離析及不均勻的問題沒有得到根本解決。希望通過本文的介紹，對解決我國熱拌瀝青混合料離析問題有所幫助。