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摘 要 研究表明，由于离析的影响，沥青面层的使用寿命大大缩短，严重离析的路面使用寿命可能会减少50%以上。因此，提高沥青面层的均匀性，对提高路面的使用质量，减少甚至基本消除沥青面层的多种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。
关键词 高速公路；沥青路面；不均匀；因素
中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)031-0136-01
1 影响沥青不均匀的因素
1.1 混合料类型
沥青混合料的类型选择主要依据结构层的设计厚度来确定。为了减轻不均匀性对沥青质量的影响，保证面层的压实厚度就显得非常重要。我国公路沥青施工技术规范（JTG F40—2004）中规定：沥青面层集料的最大粒径应与压实层厚度相匹配。对热拌热铺密集配沥青混合料，沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5～3倍，以减少离析，便于压实。
1.2 原材料选择
沥青与集料的粘附性强，沥青混合料在施工过程中不易发生离析。故应该选择与集料有良好粘附性能的沥青。碱性石料与沥青的粘附性好，但耐磨性较差。因此，选用集料时，应根据结构的位置选择集料。当集料的磨光值、洛杉矶磨耗值和压碎值符合规范要求时，应尽量选用碱性集料，提高集料与沥青自身的粘附能力，减小沥青混合料中骨料分离的倾向。
1.3 沥青混合料的级配设计
沥青混合料的正确设计对减少沥青的不均匀性具有重要作用。按连续级配均匀设汁的混合料通常很“宽容”，在拌和厂生产混合料的某个部位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。间断级配混合料是不“宽容”的，因而，在拌和厂、运输卡车或摊铺过程中的可能差错都将产生不均匀的表面。如果最大公称粒径较大、沥青含量小的间断级配到某种程度，几乎不可能生产出无离析的混合料。
在级配曲线中对混合料均匀性影响较大的是中部颗粒数量和粉尘含量。因此，规范要求在目标配合比设计阶段，就对4.75、2.36mm和0.075mm的通过率做出特别要求，即应接近级配范围的中值。4.75mm和2.36mm这二档集料过少，将影响面层表面的均匀性，过多则难以压实。而通过0.075mm的主要是矿粉，矿粉过多则使沥青混合料中有效沥青含量减少，易使沥青膜变薄而降低混合料的粘性，增加了骨料在转换点分离的倾向。
1.4 集料的管理
1）集料的生产。集料生产过程的一个最基本的要求是集料产品特性的一致性。碎石应有稳定的料源，采购多个小石场生产的碎石作为搅拌设备的集料来源，不同来源的集料混杂堆放，将导致成品集料不均匀；破碎机的类型和破碎方式影响成品集料颗粒组成，如果生产出的各个规格集料颗粒组成变异性大，即使通过热料仓的二次筛分，也只能对颗粒组成有所改变，但不能根本改善，生产出的沥青混合料不可能铺筑出均匀的沥青。
2）集料的堆放。①集料应堆放在坚硬、清洁的场地，特别是可以避免雨天场地泥泞，将泥土带入集料中。②控制碎石含水量。碎石的沥青裹覆程度受其内部含水量的影响。粗集料有内部含水量时，其烘干温度会低于细集料。较冷碎石在其没有烘干并达到均匀的高于混合料中其余部分的温度之前不容易被沥青裹覆，易产生离析的混合料。可以用增加烘干及拌和时间来消除内部含水量。③防止细集料遭雨淋和变潮湿，对保证沥青混合料的颗粒组成符合生产配合比确定的级配曲线十分重要。④不同规格的集料应用隔墙或料槽分隔开。⑤为保证集料均匀，需要用合适的堆料技术。料堆对大粒径集料很敏感，使用输送带系统进行堆料，大颗粒会滚到料堆外侧，集料便产生离析。⑥防止矿粉在贮存中受潮和结块，矿粉受潮后将难于流动，影响正常供料。
1.5 沥青混合料的拌和
1）冷料斗的流量应均匀。拌和机冷料斗中集料必须是同一规格的集料。冷料仓供给装置由冷骨料储仓、给料器和冷骨料输送机等组成。冷骨料给料器有往复式、电磁振动式、皮带式、板式等多种结构形式， 板式给料器较往复式给料器、电磁振动式给料器工作稳定，不存在因打滑而影响给料的问题，从而能保证热料仓级配的稳定。
2）防止筛分过程中产生的混仓和离析。筛分系统超载运行、筛网有破损，会使热料仓颗粒组成发生变化。生产中应每天检查热料仓的级配，并检查其混仓率。
3）严格控制计量—系统的误差。计量—系统的误差是导致沥青混合料组成偏差的重要来源，也是计量控制系统的主要性能指标，它们由标定误差、称量误差和控制误差组成。在正常情况下，这3部分误差中控制误差所占比重远比前二者大，它们是由于对批量计量的控制而造成的。现代的热沥青混合料搅拌设备通常都会在硬件和软件方面采取某些措施来减小计量过程中的控制误差，但如不能进行正确的调试，仍有可能导致严重的控制误差。
4）合理地设定搅拌器的生产能力。沥青混合料的拌和温度和拌和时间是混合料达到均匀的两个基本要素。应根据混合料拌和的难易程度和搅拌设备的设计参数合理地设定搅拌设备的生产能力，使得拌出的混合料外观颜色均匀一致、无花白颗粒，粗细颗粒的分布均匀，无粗细料分离现象。如有分离应及时调整拌和温度和适当延长拌和时间。
5）贮料仓。高速公路要求沥青混合料拌和设备必须配有一定容积的贮料仓，确保拌和机连续生产，不至发生摊铺机因等料而停机的现象。在往贮料仓中放料时，要确保贮料仓均匀填满。在气温较低时，贮料仓应能很好地保温，至少其锥体部分应该隔温。冷的锥体表面易使混合料易粘在锥体内壁，在此情况下，混合料呈活塞式而不是以均匀方式卸下。
1.6 沥青混合料的摊铺和碾压
1）摊铺速度。连续、稳定的摊铺速度是保证沥青面层平整均匀的关键，同时也是减少面层离析现象的一个有效措施。摊铺速度要结合拌和机生产能力、运输能力、运输距离和碾压能力进行综合考虑。现场摊铺过程中，应严格控制摊铺速度，不能忽快忽慢。
2）摊铺机的工作状态。①螺旋布料器的调整。合理确定螺旋布料器与熨平板前缘距离。距离过小，成供料不足，大粒径骨料不易进入熨平板下，即使进入也造成大集料之间没有小集料及细料填充。摊铺机在设计过程中，主要考虑功率因素，使螺旋分料器的物料表面位于螺旋直径的1/2~2/3处；当用于大宽度、大厚度沥青摊铺时，由于输料量加大，而只有位于物料内部的螺旋才有输料能力，因此为满足作业要求，只能将转速提高。这样，高速旋转且暴露在空气中的螺旋布料器就会向物料层上部的空间抛送物料，这是分料过程中形成离析的主要原因。
基于以上分析，为避免沥青混合料产生离析，在摊铺过程中应采取如下措施:尽量选用大直径、低转速螺旋布料器的摊铺机；降低螺旋布料器的高度，并使混合料满埋于螺旋布料器中，这样，可以提高螺旋布料器的输送率，减少不同物料之间的惯性差异，也可对物料实现二次搅拌，降低混合料的前期离析程度；位于混合料中的布料器向两侧沿整个断面挤出物料，而不是向上或向下倾推物料，可减少不同宽度位置上的横向离析和物料上下滚动产生的竖向离析。为保证送料均衡，摊铺机料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速一定要协调，寻找到其中的最佳结合点。②摊铺机熨平板的振幅、振频影响到铺面初始压实和铺层的粗、细料分布。在摊铺过程中，应调整好摊铺机熨平板的激振强度，使各块熨平板的激振力相一致。激振强度大的熨平板会把较多的细料振到铺层的下部，表面呈现较多的粗料；而激振強度较弱的熨平板细料振到铺层下部较少，因而铺层表面细料较多，整个铺面容易呈现出条带状离析。③摊铺过程中摊铺机可不必收料斗，即在每辆车卸料之间，不要完全用完受料斗中的混合料，留少部分混合料在受料斗内。一般卡车车厢两侧粗集料多， 卸入摊铺机料斗后，粗集料位于料斗两侧，这部分料留在最后摊铺。此时如果收料斗，那么将全是粗集料，摊铺后将会是离析料。每车料卸完后，接着卸下一车料，与受料斗中剩余的粗料多的混合料一起输送到分料室，螺旋分料器布料过程中可使新旧混合料较好拌和。
3）摊铺工艺。沥青混凝土摊铺若采用摊铺机全幅摊铺，由于摊铺宽度大，螺旋布料器运送混合料距离过长，将不可避免地会造成粗细集料的离析。沥青混合料在螺旋布料器运送过程中，在空中反复转动，温度下降严重，边上与中间的温度是不一样的，温度不均将导致压实度不同。摊铺机摊铺宽度越长，沥青混合料的离析越严重。在国外，摊铺机的摊铺宽度一般都有所限制，如日本通常限制摊铺宽度7m，单向双车道高速公路包括硬路肩均采用2台摊铺机铺筑，并要求采用双振动方式。在美国摊铺宽度基本上只有一个车道的宽度，即3.5~4.0m。
采用双摊铺机并机梯形联合施工法，即前面1台摊铺机先完成一半路幅的摊铺，在相距一定距离处，用另1台摊铺机完成另一半路幅的摊铺作业，由于纵向接缝正好在路幅中央，故不会影响摊铺质量，而且可以有效地控制沥青混合料在摊铺过程中的施工离析，提高沥青路面的使用性能。我国公路沥青施工技术规范（JTG F40）也规定：铺筑高速、一级公路沥青混合料时，1台摊铺机的铺筑宽度不宜超过6m~7.5m，通常宜采用 2台或更多台数的摊铺机前后错开呈梯队方式同步摊铺。
4）碾压工艺和工序。碾压温度的控制是沥青面层施工各项技术指标能否符合配合比设计要求的关键。针对不同的温度，采用不同压实机具，有助于提高沥青面层的压实度和减少表面离析现象。为防止表面温度失温过快和保证混合料温度的均匀性，胶轮压路机洒水装置应要求必须雾化或用拖把擦轮。在温度适当的时候利用胶轮压路机对热沥青混合料的揉搓作用消除摊铺过程中的部分离析，而且对沥青混合料的重分布和均匀性起到一定效果。
2 结语
沥青路面的局部破坏已成为我国沥青路面早期损坏的主要现象，而其主要原因在于沥青混合料在施工过程中产生的离析而形成不均匀的。沥青混合料的级配离析和温度离析由多种影响因素造成，从混合料类型选择、混合料配合比设计、原材料质量控制、拌和、运输、摊铺等方面采取有效措施，防止沥青混合料离析的发生，对于提高沥青的均匀性，保证沥青路面修筑质量，提高使用寿命，具有重要意义。
参考文献
[1]JTGF40—2004,公路沥青施工技术规范[S].
[2]黄晓明,等.沥青与沥青混合料[M].南京:东南大学出版社,2002.
[3]沙庆林.高速公路沥青早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.
关键词 高速公路；沥青路面；不均匀；因素
中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)031-0136-01
1 影响沥青不均匀的因素
1.1 混合料类型
沥青混合料的类型选择主要依据结构层的设计厚度来确定。为了减轻不均匀性对沥青质量的影响，保证面层的压实厚度就显得非常重要。我国公路沥青施工技术规范（JTG F40—2004）中规定：沥青面层集料的最大粒径应与压实层厚度相匹配。对热拌热铺密集配沥青混合料，沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5～3倍，以减少离析，便于压实。
1.2 原材料选择
沥青与集料的粘附性强，沥青混合料在施工过程中不易发生离析。故应该选择与集料有良好粘附性能的沥青。碱性石料与沥青的粘附性好，但耐磨性较差。因此，选用集料时，应根据结构的位置选择集料。当集料的磨光值、洛杉矶磨耗值和压碎值符合规范要求时，应尽量选用碱性集料，提高集料与沥青自身的粘附能力，减小沥青混合料中骨料分离的倾向。
1.3 沥青混合料的级配设计
沥青混合料的正确设计对减少沥青的不均匀性具有重要作用。按连续级配均匀设汁的混合料通常很“宽容”，在拌和厂生产混合料的某个部位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。间断级配混合料是不“宽容”的，因而，在拌和厂、运输卡车或摊铺过程中的可能差错都将产生不均匀的表面。如果最大公称粒径较大、沥青含量小的间断级配到某种程度，几乎不可能生产出无离析的混合料。
在级配曲线中对混合料均匀性影响较大的是中部颗粒数量和粉尘含量。因此，规范要求在目标配合比设计阶段，就对4.75、2.36mm和0.075mm的通过率做出特别要求，即应接近级配范围的中值。4.75mm和2.36mm这二档集料过少，将影响面层表面的均匀性，过多则难以压实。而通过0.075mm的主要是矿粉，矿粉过多则使沥青混合料中有效沥青含量减少，易使沥青膜变薄而降低混合料的粘性，增加了骨料在转换点分离的倾向。
1.4 集料的管理
1）集料的生产。集料生产过程的一个最基本的要求是集料产品特性的一致性。碎石应有稳定的料源，采购多个小石场生产的碎石作为搅拌设备的集料来源，不同来源的集料混杂堆放，将导致成品集料不均匀；破碎机的类型和破碎方式影响成品集料颗粒组成，如果生产出的各个规格集料颗粒组成变异性大，即使通过热料仓的二次筛分，也只能对颗粒组成有所改变，但不能根本改善，生产出的沥青混合料不可能铺筑出均匀的沥青。
2）集料的堆放。①集料应堆放在坚硬、清洁的场地，特别是可以避免雨天场地泥泞，将泥土带入集料中。②控制碎石含水量。碎石的沥青裹覆程度受其内部含水量的影响。粗集料有内部含水量时，其烘干温度会低于细集料。较冷碎石在其没有烘干并达到均匀的高于混合料中其余部分的温度之前不容易被沥青裹覆，易产生离析的混合料。可以用增加烘干及拌和时间来消除内部含水量。③防止细集料遭雨淋和变潮湿，对保证沥青混合料的颗粒组成符合生产配合比确定的级配曲线十分重要。④不同规格的集料应用隔墙或料槽分隔开。⑤为保证集料均匀，需要用合适的堆料技术。料堆对大粒径集料很敏感，使用输送带系统进行堆料，大颗粒会滚到料堆外侧，集料便产生离析。⑥防止矿粉在贮存中受潮和结块，矿粉受潮后将难于流动，影响正常供料。
1.5 沥青混合料的拌和
1）冷料斗的流量应均匀。拌和机冷料斗中集料必须是同一规格的集料。冷料仓供给装置由冷骨料储仓、给料器和冷骨料输送机等组成。冷骨料给料器有往复式、电磁振动式、皮带式、板式等多种结构形式， 板式给料器较往复式给料器、电磁振动式给料器工作稳定，不存在因打滑而影响给料的问题，从而能保证热料仓级配的稳定。
2）防止筛分过程中产生的混仓和离析。筛分系统超载运行、筛网有破损，会使热料仓颗粒组成发生变化。生产中应每天检查热料仓的级配，并检查其混仓率。
3）严格控制计量—系统的误差。计量—系统的误差是导致沥青混合料组成偏差的重要来源，也是计量控制系统的主要性能指标，它们由标定误差、称量误差和控制误差组成。在正常情况下，这3部分误差中控制误差所占比重远比前二者大，它们是由于对批量计量的控制而造成的。现代的热沥青混合料搅拌设备通常都会在硬件和软件方面采取某些措施来减小计量过程中的控制误差，但如不能进行正确的调试，仍有可能导致严重的控制误差。
4）合理地设定搅拌器的生产能力。沥青混合料的拌和温度和拌和时间是混合料达到均匀的两个基本要素。应根据混合料拌和的难易程度和搅拌设备的设计参数合理地设定搅拌设备的生产能力，使得拌出的混合料外观颜色均匀一致、无花白颗粒，粗细颗粒的分布均匀，无粗细料分离现象。如有分离应及时调整拌和温度和适当延长拌和时间。
5）贮料仓。高速公路要求沥青混合料拌和设备必须配有一定容积的贮料仓，确保拌和机连续生产，不至发生摊铺机因等料而停机的现象。在往贮料仓中放料时，要确保贮料仓均匀填满。在气温较低时，贮料仓应能很好地保温，至少其锥体部分应该隔温。冷的锥体表面易使混合料易粘在锥体内壁，在此情况下，混合料呈活塞式而不是以均匀方式卸下。
1.6 沥青混合料的摊铺和碾压
1）摊铺速度。连续、稳定的摊铺速度是保证沥青面层平整均匀的关键，同时也是减少面层离析现象的一个有效措施。摊铺速度要结合拌和机生产能力、运输能力、运输距离和碾压能力进行综合考虑。现场摊铺过程中，应严格控制摊铺速度，不能忽快忽慢。
2）摊铺机的工作状态。①螺旋布料器的调整。合理确定螺旋布料器与熨平板前缘距离。距离过小，成供料不足，大粒径骨料不易进入熨平板下，即使进入也造成大集料之间没有小集料及细料填充。摊铺机在设计过程中，主要考虑功率因素，使螺旋分料器的物料表面位于螺旋直径的1/2~2/3处；当用于大宽度、大厚度沥青摊铺时，由于输料量加大，而只有位于物料内部的螺旋才有输料能力，因此为满足作业要求，只能将转速提高。这样，高速旋转且暴露在空气中的螺旋布料器就会向物料层上部的空间抛送物料，这是分料过程中形成离析的主要原因。
基于以上分析，为避免沥青混合料产生离析，在摊铺过程中应采取如下措施:尽量选用大直径、低转速螺旋布料器的摊铺机；降低螺旋布料器的高度，并使混合料满埋于螺旋布料器中，这样，可以提高螺旋布料器的输送率，减少不同物料之间的惯性差异，也可对物料实现二次搅拌，降低混合料的前期离析程度；位于混合料中的布料器向两侧沿整个断面挤出物料，而不是向上或向下倾推物料，可减少不同宽度位置上的横向离析和物料上下滚动产生的竖向离析。为保证送料均衡，摊铺机料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速一定要协调，寻找到其中的最佳结合点。②摊铺机熨平板的振幅、振频影响到铺面初始压实和铺层的粗、细料分布。在摊铺过程中，应调整好摊铺机熨平板的激振强度，使各块熨平板的激振力相一致。激振强度大的熨平板会把较多的细料振到铺层的下部，表面呈现较多的粗料；而激振強度较弱的熨平板细料振到铺层下部较少，因而铺层表面细料较多，整个铺面容易呈现出条带状离析。③摊铺过程中摊铺机可不必收料斗，即在每辆车卸料之间，不要完全用完受料斗中的混合料，留少部分混合料在受料斗内。一般卡车车厢两侧粗集料多， 卸入摊铺机料斗后，粗集料位于料斗两侧，这部分料留在最后摊铺。此时如果收料斗，那么将全是粗集料，摊铺后将会是离析料。每车料卸完后，接着卸下一车料，与受料斗中剩余的粗料多的混合料一起输送到分料室，螺旋分料器布料过程中可使新旧混合料较好拌和。
3）摊铺工艺。沥青混凝土摊铺若采用摊铺机全幅摊铺，由于摊铺宽度大，螺旋布料器运送混合料距离过长，将不可避免地会造成粗细集料的离析。沥青混合料在螺旋布料器运送过程中，在空中反复转动，温度下降严重，边上与中间的温度是不一样的，温度不均将导致压实度不同。摊铺机摊铺宽度越长，沥青混合料的离析越严重。在国外，摊铺机的摊铺宽度一般都有所限制，如日本通常限制摊铺宽度7m，单向双车道高速公路包括硬路肩均采用2台摊铺机铺筑，并要求采用双振动方式。在美国摊铺宽度基本上只有一个车道的宽度，即3.5~4.0m。
采用双摊铺机并机梯形联合施工法，即前面1台摊铺机先完成一半路幅的摊铺，在相距一定距离处，用另1台摊铺机完成另一半路幅的摊铺作业，由于纵向接缝正好在路幅中央，故不会影响摊铺质量，而且可以有效地控制沥青混合料在摊铺过程中的施工离析，提高沥青路面的使用性能。我国公路沥青施工技术规范（JTG F40）也规定：铺筑高速、一级公路沥青混合料时，1台摊铺机的铺筑宽度不宜超过6m~7.5m，通常宜采用 2台或更多台数的摊铺机前后错开呈梯队方式同步摊铺。
4）碾压工艺和工序。碾压温度的控制是沥青面层施工各项技术指标能否符合配合比设计要求的关键。针对不同的温度，采用不同压实机具，有助于提高沥青面层的压实度和减少表面离析现象。为防止表面温度失温过快和保证混合料温度的均匀性，胶轮压路机洒水装置应要求必须雾化或用拖把擦轮。在温度适当的时候利用胶轮压路机对热沥青混合料的揉搓作用消除摊铺过程中的部分离析，而且对沥青混合料的重分布和均匀性起到一定效果。
2 结语
沥青路面的局部破坏已成为我国沥青路面早期损坏的主要现象，而其主要原因在于沥青混合料在施工过程中产生的离析而形成不均匀的。沥青混合料的级配离析和温度离析由多种影响因素造成，从混合料类型选择、混合料配合比设计、原材料质量控制、拌和、运输、摊铺等方面采取有效措施，防止沥青混合料离析的发生，对于提高沥青的均匀性，保证沥青路面修筑质量，提高使用寿命，具有重要意义。
参考文献
[1]JTGF40—2004,公路沥青施工技术规范[S].
[2]黄晓明,等.沥青与沥青混合料[M].南京:东南大学出版社,2002.
[3]沙庆林.高速公路沥青早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.