摘要：根据沥青混凝土路面不均匀性的实际问题,分析沥青面层不均匀性而产生多种早期破坏现象的原因,提出解决沥青混凝土路面不均匀性的措施,主要有：碎石由大碎石场按工程需要配置和生产；碎石进场后要重新筛分等。实践证明,这些措施对沥青路面的设计，施工和管理具有特别重要的意义。
关键词：道路 沥青路面 混合料 不均匀性措施
1 前言
在热拌沥青混凝土的设计、生产和铺筑中,会产生许多潜在的引起沥青路面破坏的因素。在这些因素中,沥青混凝土的不均匀性会导致沥青面层产生多种早期破坏现象。因此,提高沥青混凝土的均匀性,对提高路面的使用质量,减少甚至基本消除沥青路面早期破坏现象以及保证路面的使用寿命具有十分重要的意义。
2 沥青混凝土不均匀性的产生原因
通过沥青混凝土路面工程的现场调查和综合分析可知,产生沥青混凝土不均匀性主要有7个方面。
2．1 不同规格的碎石颗粒组成
近几年来,高速公路建设采用大碎石场的碎石,二次破碎使用反击式破碎机,使碎石的颗粒形状和扁平长条含量能满足要求, 颗粒组成的变异性得到明显改善。但是,沥青混凝土路面所用的不同规格的碎石习惯从市场采购,而各地市场的碎石主要是为建筑部门准备的。结果市场上采购来的碎石颗粒组成常有显著差异；且往往从多个小碎石场采购,这些小碎石场所采用的碎石机和筛分机的型号和规格都不一致,所以从不同碎石场采购来的名义上同规格的碎石颗粒组成却变异性很大。
2．2 沥青混合料骨料的离析
沥青混合料的骨料离析可能与下述因素有关：
1)堆料方式：若采用大料堆,则由于使用输送带系统堆料,大颗粒骨料会滚到料堆外侧,产生离析,将离析的材料供给拌和机,沥青混凝土颗粒组成的变异性就会增加；若采用许多小料堆或分层堆料,由于每一料堆的材料尺寸比较均匀,则可以减少骨料离析现象。
2）拌和机：在热拌沥青混凝土生产过程中,若使用筒式连续式拌和机,产生骨料离析的位置是聚料斗和储料仓；若使用间歇式拌和机,产生骨料离析的位置是冷料斗和热料仓。
往贮料仓中放料,有通过贮料仓顶部旋转式斜槽投料和通过贮料仓上面的投料斗投料两种方式。虽然这两种方式能将混合料均匀地投入贮料仓,但是旋转斜槽的垂直下料部分应有足够的长度,能迫使材料直接下卸而没有任何横向流动,如果斜槽已旧且末端已磨耗出孔,就可能发生明显的离析；投料斗应具有装料的最大容量(至少装2270kg)和一个相对大直径的开启门, 以保证快速将混合料投入贮料仓中。
对于间断级配材料,贮料仓堆料的表面不允许低于锥体部分。若经常让锥体中的料卸空,会加速锥体磨损。气温低时,冷的锥体表面易使混合料黏结在锥体上,混合料将呈活塞式卸下,而不是均匀卸下。
在同一冷料斗中具有几个不同尺寸的骨料时,会产生离析现象。如果设置长方形开口的喂料斗,在冷料斗中材料容易产生架桥作用,会产生不均匀喂料,并产生离析的混合料。
在同一热料仓中具有几个不同尺寸的骨料时,会产生离析现象。此外,将吸尘袋中的均匀粉尘返回到间歇式拌和机中时, 通常材料是均匀地收集在袋中,同时均匀地返回。但是,这种很细的材料从斗式提升机卸下来, 很可能通过筛直接落在斜向的热料仓壁上。很细的材料可能就停留在仓壁上,直到料仓中几乎无料,然后大量粉尘块可能破解成松散状,沿仓壁滑下并喂入称料斗, 形成一批离析的未裹覆沥青的极细料。
3）小于0.075mm的填料含量：从工程实践可知,沥青混合料中小于0.075mm的填料含量能显著影响裹覆质量和沥青薄膜厚度。这是由于细骨料的比面积大,粗骨料对液体沥青的吸引力强,即使混合料中的粗骨料显示出完全裹覆。但实际上沥青薄膜厚度减薄,使粗骨料的黏附性较小,并增加了混合料的离析现象。
4)碎石含水量。大碎石的沥青裹覆程度受其内部含水量的影响；当粗骨料内部含水时,其温度会低于细骨料,可能产生离析现象;碎石对沥青的吸收量又与碎石内部含水量(碎石的开口孔隙)有关,因碎石中原含有水的孔隙将吸收一部分沥青,从而减小沥青混凝土中沥青的体积,为了保持碎石上有一定厚度的沥青膜,在矿料级配和沥青品种相同的情况下,碎石的吸水量越大,需要的沥青用量越大。
2．3卡车的装料和卸料
卡车在贮料仓中快速装料时，卡车司机在整个装料过程常常不愿意移车，结果较大碎石将滚到卡车前部、后部和两侧。卡车卸料时开始卸下的料和最后卸下的料都是粗骨料，卡车两侧的粗骨料被卸入摊铺机受料斗的两块侧板上，使所铺的沥青路面形成一片粗料。
2．4摊铺机操作不当
即使通过冷料仓、拌和机和贮料仓成功地生产了沥青混合料，均匀地装入卡车内并整体式卸入摊铺机受料斗，如果摊铺机操作不合适，也会产生不同程度的离析。
2．5沥青混合料的设计
按连续级配均匀设计的混合料，若在拌和厂生产混合料的或摊铺混合料的某个部位出现差错，不致明显影响混合料的使用性能。若按间断级配均匀设计的混合料，在拌和厂、运输卡车或摊铺过程中的任何细小差错都能产生不均匀的表面。
2．6生产过程中的配合比
以往习惯上做一次生产配合比确定各个热料仓所用材料的百分率及沥青用量后，在混合料类型不改变前，不再进行配合比试验。从工程开始到结束，始终用一个配合比和一个沥青用量。实际上，生产的沥青混凝土避免不了：有时某种尺寸的粗料多；有时另一尺寸的细料多；有时相对沥青用量偏多；有时相对沥青用量偏少。这些都会使沥青混凝土产生明显的不均匀性。结果，实际路面就会产生局部小面积表面构造深度不一；局部小面积混凝土的空隙率大小不一；局部小片混凝土的沥青用量多少不一等现象,特别在高温季节和雨季，沥青面层的局部泛油、唧泥、坑洞和推挤、辙槽等破坏现象就难于避免。
2．7沥青混合料的温度差别
从工程实践分析可知，摊铺层上冷的地点会导致路面的密度不均匀)空隙率大和不平整，水容易透入混合料，在冬季水将冻结并产生路面破坏，形成坑洞。这些现象很象产生坑洞时粗骨料集中的离析点，此时不是颗粒离析，而是温度离析。
在施工过程中，影响运料车内混合料热量损失的总量以及卡车内混合料温度差的因素有。混合料装入运料车时的温度、周围空气温度、车厢是否隔温、车厢尺寸与所运混合料的关系、运距、运料车车速、在摊铺机前等待的时间、混合料是否覆盖、交通延误等,如果不注意控制上述种种因素，沥青面层可能发生较多的温度差别破坏。
3 解决沥青混凝土路面产生不均匀性的措施
3．1大碎石场按工程需要配置和生产
某高速公路建设单位结合工程需要，工程开工时投资建设大碎石场，请当地有关部门负责轧制路面所需的碎石。由于各石场所用的石机型号和规格完全相同，所用的筛分机和筛孔尺寸的型号和规格完全一致，则高速公路所用各种不同规格碎石的颗粒组成较均匀，各筛孔通过量的偏差系数小必然导致沥青混凝土马歇尔试验的各个指标的变异性较小，取得令人满意的结果。
3．2 购得的碎石从大到小分别相混合后重新筛分
从不同轧石场购得的原材料运到拌和厂的堆料场后，将名义上相同规格的碎石从大到小分别相混合后重新筛分,废弃最大规格碎石的粗筛余料，将其细筛余料并入下一规格碎石中，混合后进行筛分。废弃第二大规格碎石的超过最大粒径的粗筛余料，将其细筛余料并入第三规格的碎石中，混合后进行筛分；将其细筛余料并入第四种规格的碎石中，如第四种已是最小规格的碎石，则可以进行拌和而混合，无需再筛分，否则还要再进行筛分。通常进行拌和相混合后及重新筛分后，至少应将碎石分成4个等级,如SAC-16,分成以下等级：<2.0mm时采用筛孔2.5mm，2.0～6mm时采用筛孔7mm，6～12mm时采用筛孔13mm，12～19mm时采用筛孔22mm,如SAC-25则分为：<2.0mm、2.0～12mm、12～20mm时采用筛孔22～23mm，20～31.5mm时采用筛孔35mm。
3．3每天根据热料仓的筛分结果重做生产配合比
原材料的变异性大，必然导致各个热料仓中热料颗粒组成的变异性也大。后者正是沥青混凝土马歇尔试验各个技术指标变异性大的直接原因。因此，为了使生产的沥青混凝土颗粒组成的变异性小，高速公路沥青混凝土拌和厂每天生产前必须从热料仓中取料进行筛分试验，根据筛分结果重新计算生产配合比，然后正式生产-，可以取得较好的结果。
3．4完善管理，减少骨料颗粒组成变异性
路面用的骨料通常分为：粗骨料，粒径大于2.36mm的大、中、小碎石；细骨料，粒径小于的2.36mm石屑，人工砂或天然砂。骨料既要满足颗粒形状，组成和力学性质的要求，又要清洁。因此，必须注意：
1)严格购料合同，控制进料变异性。签订购料合同时，对某种规格的骨料应具体规定哪些筛孔尺寸的质量百分率，规定通过某一筛孔尺寸骨料的允许误差；
2)沥青混凝土拌和厂的堆料场必须硬化处理。
3)拌和厂不同规格的骨料必须分别堆放，应有可靠的隔离措施，避免不同规格的骨料堆交错，避免人为增大骨料变异性。
4)各种细骨料都应分别搭蓬保护，防止雨淋，保证沥青混凝土的颗粒组成符合生产配合比确定的级配曲线。
5)冷料斗的上口两个冷料斗相接处安装一块斜挡板，避免向冷料斗装料时此料进入相邻不同规格骨料的冷料斗内。
3．5足够的沥青混合料的拌和时间
沥青混凝土的足够拌和时间对保证其均匀性非常重要。拌和时间偏短，沥青混凝土就不均匀。因此，沥青混合料拌和过程中必须注意：干拌时间不应少于10s；粗骨料断级配混合料的干拌时间应是13～15s（用水泥作为填料时，应是15s）；沥青混凝土的拌和时间不应少于10s，一般应为35s。
3．6消除卡车中碎石的离析现象
卡车装料的正确方法，应分为3个不同位置往卡车中装料：靠近车厢的前部装料，靠近车厢的后部装料；在车厢的中部装料。只有这样，才能消除卡车中的碎石离析现象。
卡车将料卸入摊铺机受料斗时，车厢底板必需处于良好启闭状态并涂润滑剂!车厢应升高到一个大而安全的角度，实施沥青混合料整体快速卸落。这种快速卸料，可以预防粗骨料集中在摊铺机受料斗两侧板外部的情况。
3．7消除摊铺机内的离析现象
工程实践证明，摊铺机操作不合适，能够产生不同程度的离析。为此，施工时必须注意：
1)每辆卡车卸料之间，不要完全用完料斗中的混合料，留少部分混合料在受料斗内。
2)尽量减少侧板翻起的次数，仅在需要将受料斗中的混合料整平时，才将受料斗的两块侧板翻起。
3)卡车翻起车厢向受料斗卸料，混合料从卡车运送出去，将滚动减到最小，使受料斗尽可能装满料。
4)尽可能宽地打开受料斗的后门，以保证分料室的料饱满。
5)尽可能连续摊铺混合料，调整摊铺机的速度，使摊铺机的产量与拌和机的产量相平衡。
6)调整分料器的速度，使出料连续而缓慢。
7)保证分料器的外边具有足够的原材料，否则粗粒料滚动到外侧时，可能沿外侧产生粗料带。
8)如有可能，调整摊铺机分料室的伸长度，使摊铺机从受料斗的两侧推出相同的混合料。如果调整伸长度不能纠正一侧出料多的缺陷，则料车要稍偏向于需要较多材料的一侧，使受料斗中的混合料堆积更为平均。
3．8消除混合料温度的离析现象
在施工过程中，为了消除混合料温度的离析现象，必须注意到：
1)新的聚合物改性沥青混合料，高性能沥青混凝土（superpave），碎石沥青砂胶混凝土SMA，多碎石沥青混凝土SAC以及其他抗辙槽的混合料，与传统沥青混凝土比，都需要较高的摊铺温度，因此需要在较高温度下生产混合料及将较高温度的混合料装入运料车车厢。
2)沥青面层承包商必须配备专用车厢且有隔温，覆盖保温措施的运料车。
3)驾驶员必须将蓬布完全覆盖混合料并扣紧后才出厂。
4)尽量减少运料车在现场待卸的时间，驾驶员不能在现场待卸时将蓬布卷起，让混合料暴露在空气中。
5)由于混合料导热系数小，在卡车的周边混合料与中心混合料之间会产生较大的温度差别，因此除了气候良好和很短的距离外，在将混合料直接送入摊铺机之前，应该采用某种方式再次拌和混合料，以达到摊铺层的混合料均匀一致。
6)摊铺机尽量做到连续摊铺，不发生停机待料的情况。
