摘要：本文针对路面施工中的非均匀性问题，分析了沥青混合料的非均匀性特性，提出混合料生产阶段变异性的控制方法。同时对混合料施工现场中的温度离析、弱压实以及级配离析进行了分析，提出了各自的控制指标以实现施工过程中的实时控制。
丁健
辽宁金洋科技发展集团有限公司 辽宁 丹东118000
摘要：本文针对路面施工中的非均匀性问题，分析了沥青混合料的非均匀性特性，提出混合料生产阶段变异性的控制方法。同时对混合料施工现场中的温度离析、弱压实以及级配离析进行了分析，提出了各自的控制指标以实现施工过程中的实时控制。
关键词：沥青混合料；非均匀性；特性分析
沥青路面施工质量的好坏直接关系到路面后期的使用寿命。大量调查和研究均表明，沥青路面质量不均匀是路面病害的根本原因，各种原因引起的质量波动和变异影响路面整体质量，影响着路面的使用性能和寿命，使得符合设计要求的沥青混合料在实际应用中并没有表现出预期良好的效果。因此，施工过程中对路面的非均匀性及时检测和质量控制是防止沥青路面出现质量缺陷的有效途径。
1.试验方案
为了分析摊铺过程路面横向的非均匀性情况，对松铺路面摊铺宽度上的四个不同位置进行取料，见图1，分别进行室内抽提和级配筛分试验，检测不同摊铺机位置沥青混合料的沥青含量及级配情况。通过室内试验分析混合料是否发生了离析现象，以便进一步对沥青路面的非均匀性进行定量分析。
图1 取料位置示意图
2. 沥青含量变异分析
沥青含量是检测混合料是否达到设计要求的一个重要指标。传统观点一致认为，沥青含量的多少和路面性能的好坏有着直接关系：沥青含量过多，沥青路面易发生泛油、车辙等病害；沥青含量较低则易产生松散、坑槽等水损坏现象。
对不同位置的混合料进行沥青含量分析，结果如图2所示。从图中可以看出，不同位置混合料的沥青含量差异普遍较大，路面边缘位置的沥青含量低于中间位置的，其中位置4混合料的沥青含量比位置3减少了5.1%。根据NCHRP9-11的离析标准，从沥青含量的角度可以看出，边缘位置的沥青混合料已经发生了轻微离析。
图2 不同位置混合料的沥青含量
从图2还可以看出，拌合楼混合料的沥青含量高于路段上混合料的沥青含量，并与设计沥青含量5.0%较为接近，而路段上混合料的沥青含量都低于5%。分析原因可能是混合料内部温度较高导致沥青离析，即沥青从上向下流动。另外，在储运、摊铺过程中会损失部分沥青：运输过程中为防止沥青混合料粘附在车厢内壁，在运料卡车车厢边缘和底部刷了一层油；摊铺机的内部受料斗也刷了油，这将会导致部分沥青溶解，使得混合料的沥青含量偏低。
因此，在运输和摊铺过程中，应避免过高的出料温度；料车装料时按先前后再中间的装料顺序，同时尽量少的刷油以免过多的溶解混合料中的沥青；摊铺机的熨平板应达到规定的温度，防止沥青的粘结。
3.级配变异分析
为了防止施工过程中沥青混合料发生离析，我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2017）对各档料通过率的变异值进行了限制，见表1。美国AASHTO规范（2008版）也对沥青混合料通过率的偏差进行了限制，要求0.075mm到2.36mm的集料通过率变异值不大于3%，大于2.36mm部分的集料变异值不能大于±5%，见表2。美国乔治亚州运输部2002年规定施工允许的混合料各筛孔波动的级配范围见表3。
表1 规定筛孔通过率变异范围
筛孔（mm）允许偏差(%)≥4.75±6±50.075±2表2 美国AASHTO规范T308对筛孔通过率变异值的限制（2008版）
筛孔（mm）允许偏差（%）≥2.36（8#筛孔）±5±30.075±0.5表3 混合料各筛孔波动的级配范围（乔治亚州运输部）
筛孔（mm）251912.59.54.752.360.075允许筛孔通过率偏差（%）±8±8±6±5.6±5.6±4.6±2判别松铺混合料的非均匀性特征，主要是分析其级配是否偏离设计级配及其偏离的程度。因此，对不同位置的混合料在室内抽提后进行级配筛分分析，分析其通过率变化与位置的关系，表4是对路面4个位置处混合料抽提筛分后各筛孔的累计通过率和其变异数据。图3是不同位置混合料的筛分级配曲线。
表4 沥青混合料级配分析
筛孔尺寸(mm)抽提筛分通过率（%）通过率变异（%）拌合楼位置1位置2位置3位置4位置1位置2位置3位置416.0100100100100100000013.296.494.895.793.997.31.60.72.5-0.99.583.180.38376.3832.80.16.80.14.7544.142.243.837.542.21.90.36.61.92.3633.332.833.829.732.30.5-0.53.611.182322.523.121.222.40.5-0.11.80.60.615.61515.414.415.30.60.21.20.30.310.610.310.49.910.40.30.20.70.20.158.188.27.68.10.1-0.10.500.07586.97.36.46.81.10.71.61.2从表4可以看出，位置3处混合料级配变化最大，特别是4.75mm和9.5mm两个筛孔通过率的变异分别达到6.6%和6.8%。四个不同摊铺位置混合料级配变化大小为：位置3>位置1>位置4>位置2，可以看出，路面上不同摊铺位置的级配变化并没有像传统观点认为那样摊铺两端较中间离析严重。根据表4不同位置混合料的级配筛分变异信息，发生变异最大的集料筛孔主要是4.75mm和9.5mm，即混合料中这两档集料较易发生离析，应作为主要的控制性筛孔。
图3 不同取料位置筛分级配
从图3可以看出，位置1，2，4混合料级配与拌合楼混合料级配变化并不大，位置3变异最大。位置3级配曲线的变化范围基本上从2.36mm~9.5mm之间整个级配曲线都偏于下方，即级配偏粗，主要是2.36mm以上的粗集料，2.36mm以下的细集料并没有发生明显的变化。
4.结论
沥青混合料集料通过率变异主要是2.36mm以上部分，细集料部分基本上没有发生变化，在边缘处的沥青混合料沥青含量较中间部分偏低。同时，现场摊铺过程中取得的沥青混合料的沥青含量普遍低于拌合楼混合料的沥青含量，这主要与混合料的运输和摊铺过程有关。另外，不同位置沥青混合料的马歇尔稳定度和流值都发生了变异，沥青混合料流值和密度的关系比较密切，即密度越小，流值越大。车辙试验表明，动稳定度指标对于非均匀性特征的反映并不明显。边缘处的较粗沥青混合料的动稳定度并不比中间位置的混合料高，即和传统的认为级配越粗动稳定度越高，抗永久变形能力越强的说法并不一致。
来源：交通科技