目前公路沥青路面的一些早期损坏如松散、网裂、坑洞、局部严重辙槽、局部泛油、新铺沥青路面的构造深度不均等,都与沥青混合料的离析密切相关。级配离析出现时,沥青路面上一些区域细料集中、孔隙率小,可能会出现泛油、车辙;另一些区域粗料集中、孔隙率太大,可能会导致路面水损坏。混合料的温度离析会导致路面压实度不均匀,温度较低的区域路面的空隙率较大、纹理深度也较大,这些区域的路面易出现早期损坏。
1、离析现象产生的原因分析
1.1 沥青混合料生产过程中造成的离析
(1)原材料变异性大。
碎石厂所生产的碎石规格与道路路面使用的碎石规格有较大差别,而不同碎石厂所采用的碎石机和筛分机的型号和规格都不一致,碎石质量也不一致。这样从不同碎石厂采购的名义上同规格的碎石,材料颗粒组成变异性大。生产中实际材料与配合比设计材料发生很大变化,按目标配合比比例配成的混合料,矿料颗粒级配势必发生变化,极易发生混合料离析。原材料进场后堆料技术不当会增大材料的变异性,大颗粒料滚到料外侧,集料产生离析,将离析的材料供给拌和机,沥青混合料颗粒组成的变异性将会增加。
(2)沥青混合料配合比设计不合理。
沥青混合料配合比设计中矿料设计级配曲线虽然能满足混合料各项技术指标要求,但若混合料粗细集料搭配不合理、沥青用量不当、施工和易性差,生产中都极易造成混合料离析。
冷料仓没有标定或标定不准确。尽管间歇式拌和工艺的骨料计量是在热料筛分之后,但若冷料仓集料送料不准确,将给生产带来多方面的不利影响:一是加剧热料仓混料,使成品料级配偏离设计级配;二是导致热料仓充盈不平衡,严重时有的仓溢料、有的仓断料。
(3)拌和时间及拌和温度不当。
除矿料级配的影响因素以外,沥青混合料的拌和温度和拌和时间是影响混合料均匀性的两个主要因素。拌和时间对沥青混合料的质量影响很大,拌和时问过短,沥青混合料粗、细集料分布不均,沥青裹覆集料的程度不同,混合料在贮存及摊铺过程中极易发生离析;混合料温度低,混合料易结成团,在放料及卸料过程中团块滚落外侧造成离析。
1.2运输过程中造成的离析
拌和后的混合料先进入储存仓,再卸料到运料车。如运料车在仓下接料不当,混合料大骨料会滚到车厢前部、后部、两侧,造成粗集料离析。运料车表面、车厢底部及两侧的混合料温度下降快,极易产生温度离析。
1.3摊铺过程中造成的离析
(1)沥青混合料从运料车到摊铺机的过程,一定程度上会产生粗细集料分离。
(2)沥青混合料卸到摊铺机后,中间的混合料进入摊铺机的速度快,两边的混合料停留时间较长,直到两侧的挡板立起才将混合料折向中间,故两侧的混合料比中间的混合料温度低,造成温度离析。
(3)摊铺机操作不当产生不同程度的离析,如料斗侧板翻起次数过多、摊铺过程不连续、摊铺速度变化频繁。分料器运转不连续,混合料会在摊铺机内产生显著离析;分料器转速太快,中间将会缺料,通常会产生一粗料带。摊铺机分料室一侧推出的料较多,受料斗的一侧就会形成料谷,使混合料产生离析。
(4)摊铺机的螺旋分料器在向两侧摊铺时也会产生离析,在加长的接头部位,摊铺的混合料往往会产生离析。摊铺机摊铺宽度越大,混合料离析就越严重。因摊铺宽度大,螺旋分料器运送混合料的距离过长,加大了离析的产生,造成边缘离析。
2、解决离析现象的措施
2.1严格控制原材料变异性
材料进场前必须检查各种材料的来源和质量。对首次使用的集料,应检查生产单位的生产条件、加工机械、覆盖层的清理情况。在购进材料前,根据料场碎石机及筛分机规格型号和试验结果,从中选用各指标参数比较统一的料场,减小材料变异性;对进场的各种材料以“批”为单位进行检验,各批材料质量应该保持稳定,减小变异性,达到规定的质量标准,从而确保施工质量的稳定性;材料进场后,为保证材料均匀,需采用合适的堆料技术。原材料要按品种和规格严格区分堆放,并用围墙挡开,杜绝混料。
2.2严格控制沥青混合料级配
配合比设计调整级配时,在保证沥青混合料各项性能满足要求的情况下适当减少靠近最大粒径的粗集料和细集料中较细部分的比例,控制矿粉比例,适当增加中间档次的粗集料(如5~10mm、10~15mm)。这种S型级配的沥青混合料属于嵌挤密实型级配,施工和易性好、具有适宜的空隙率、渗水性小、有较好的高温稳定性,表面还具有较大的构造深度。
标定冷料仓。目标配合比是集料质量比,冷料仓进料是转速比,而拌和设备各热料仓称重汁量过程是一个质量比例的掺配。标定冷料仓就是将目标配合比转化为冷料仓转速比。冷料仓的标定是关键环节,能控制不同的冷料仓进料的质量比例与目标配比确定的质量比例相一致。
混合料在生产过程中应严格控制矿料的级配,使其在规定的范围内。在级配曲线中影响混合料均匀性的是中间颗粒的数量,特别是4.75mm和2.36mm的过筛量,过多或过少都将使离析加重,均匀