沥青混合料在运输、摊铺过程中的不均匀性及其施工质量控制.pdf

摘要路面施工中的材料离析和温度离析导致路面空隙率和混合料级配的变动，造成路面 早期损害现象，严重影响了路面的使用性能，缩短了路面使用寿命。本文就热沥青混合 料在运输和摊铺过程中出现的离析问题进行了分析、试验和工程实践，主要研究结论是:热沥青混合料在运输和摊铺过程中的材料离析主要发生在：成品料卸入卡车和卡车 中混合料卸入摊铺机料斗时的卸料离析，混合料在摊铺机料斗中产生的离析，混合料在 螺旋分离器分料过程中产生的离析等，论文针对不同现象提出了相应的控制措施。热沥青混合料在运输和摊铺过程中出现的温度离析主要发生在：自卸卡车送料途中 的温度降低，摊铺机料斗中的温度变异，混合料不同摊铺层间的温度梯度等。可分别采 用混合料转运车和对运输卡车“箱式保温”，路面双层摊铺工艺等措施来控制。针对摊 铺过程中的离析问题，从摊铺机受料斗内的受料、螺旋分料器的调整、摊铺机工作参数 的协调、保证起步阶段性能等方面提出了施工中应采取的措施。初步研究证明，通过正确的设备选型、调整结构参数和工作参数、制定合理的施工 工艺等措施，可使材料离析和温度离析控制在较小的范围内，路面施工质量明显提高。关键词：热沥青混合料，摊铺机，卡车，材料离析，温度离析，控制AbstractMaterial segregation and the temperature segregation In the road surface construction causes percentage of voidsand of the road surface and the changing of blend matches,creates the phenomenon harmed in road surface,seriously has affected the use performance of the road surface,reduces the road surface service life.This article with regard to the segregation question which appeared in the transportation and in the paving process has carried on the analysis,the experiment and the project practice on the hot bituminous mixture,mainly studied the conclusion is:the material segregation in hot bituminous mixture mainly occurs in the transportation and in paving process:When the unloading segregation of that the product material unloaded into in the truck and the mixture in the truck unloads into hopper of paver,the blend segregation which hopper center produced in the paver,the blend the segregation which produced in the spiral sqerator minute material process and so on,the paper proposed the corresponding control measure in view of the dififerent phenomenon.The hot bituminous mixture the temperature segregation which appears in the transportation and in the booth shop process mainly occurs in:dumping the way to feeding on truck temperature drops,paver hopper center temperature variation,blend different booth layer gradient of temperature and so on.May separately use transport truck of the blend and transport the truck*the preservation heating of box type,measure road surface double-decked booth shop craft controls and so on.In view of the booth shop process in segregation question,is expected from paver accepting of hopper,the spiral seperator adjustment,the paver operational parameter coordination,aspect and so on guarantee startstage performance proposed in the construction should adopt measure.The preliminary study proofs through the correct equipment shapingadjustment measure and so on design parameter and operational parameter,fbnnulation reasonable construction craft,may cause the material segregation and the temperature segregation control in a smaller scope,road surface construction quality distinct enhancement.Key words：mixture of hot bituminous,paver,truck,material segregation,temperature segregation,control长安大学硕士学位论文第一章综述1.1 沥青混合料基本概念1.1.1 沥青混合料定义及组成按照现代沥青路面的建筑工艺，沥青与不同组成的矿质集料可以修建成不同结构的 沥青路面。最常用的沥青路面包括：沥青表面处理、沥青贯入式、沥青碎石和沥青混凝 土四种。按照我国现行国家标准，我们常说的沥青混合料是沥青混凝土混合料(Asphalt concrete mixture 简称 AC)和沥青碎石混合料(Asphalt macadam mixture 简称 AM)的 总称。热拌沥青混合料(Hotmix asphalt mixture简称HMA)是经人工组配的矿质混合料 与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，用保温运输工具运送至施工现场，并在热态下 进行摊铺和压实的混合料，通称“热拌热铺沥青混合料”，简称“热拌沥青混合料”l，1o 热拌沥青混合料是沥青混合料中最典型的品种，是目前高速公路建设中用量最大的路用 材料之一，主要应用于交通、市政等公路建设工程中，在国民经济中占有重要地位。技 照沥青混合料的结合料、施工温度、最大粒径等可将其分成不同类型，其中常按矿质集 料级配类型的不同将混合料分为：连续级配沥青混合料和间断级配沥青混合料。沥青混合料是一种由沥青、粗集料、细集料和矿粉、纤维等外加剂所组成的一种人造复 合材料。其中，沥青被称为结合料或胶结剂，在混合料中起到将各种粗细集料粘结在一 起的功用田；而集料及填料在混合料中起在矿质骨架的支撑作用，促使混合料的级配形 成。近代沥青混合料胶浆理论认为，沥青混合料是由矿质骨架和沥青结合料所构成的、具有空间网络结构的一种多相分散体系。由于沥青混合料是一种复杂的多种成分组成的复合材料，它的结构组成也是很复杂 的。因为沥青混合料是靠沥青胶结剂将集料裹覆在其中而形成的粘弹性混合物，因此，集料的相对位置、集料不同粒径大小的分布、空隙率及其分布等都与混合料的结构组成 有关。1.1.2 沥青混合料的基本要求和特性高速公路是一种承受频繁交通动载荷反复作用的结构物，同时又是一种无遮盖而裸 露于大自然的结构物。它不仅受到车辆复杂的力系作用，同时又受到各种自然因素的恶 劣影响因此，对于常用作路面面层的沥青混合料，依据工程实践中高等级沥青路面 第一章概述破坏的类型及原因分析，沥青混合料的路用性能应满足下列基本要求：足够的高温稳定 性、良好的低温抗裂性、良好的耐久性、足够的抗滑能力、良好的水稳定性和防渗水能 力。一般认为，沥青混合料是一种典型的弹、粘、塑性综合体，在低温小变形范围内接 近线弹性体，在高温大变形活动范围内表现为粘塑性体，而在通常温度的过渡范围内则 为一般粘弹性体。因此，尽管沥青路面通常处于固态或接近于固态的状态下工作，但 沥青混合料的强度与稳定性是不同于固态的。这是因为沥青混合料具有随温度及载荷加 载时间变化而变化的性质。这一点在设计路面时，要结合路面环境条件、路面交通量等 因素综合考虑。众所周知，沥青混合料是由沥青胶结料包裹骨料而形成的多项分散系混合物，生产 时当作为胶结材料的沥青在骨料颗粒周围形成一定厚度的沥青膜时，才促成沥青具有更 高的粘度，因而获得更大的粘聚力。而沥青混合料的粘聚力与沥青的性质、矿料的性质 以及沥青含量等有关口。在沥青路面工程中，路面材料及其加工工艺，路面施工、施工技术及机械化作业是 其两大要素，共同构成一个有机的整体，符合有关标准要求的路面材料和科学合理的施 工工艺是铺筑良好沥青路面的基本保证。因此，为了满足沥青混合料的各种路用性能，应将上述因素综合考虑。从宏观和微观两方面考虑，对拌和过程中沥青混合料主要要求是：(1)各个组成成分在混合料中分布均匀；(2)改善吸附沥青和自由沥青的数量比；(3)沥青更完全地裹覆矿料颗粒。从整个施工过程考虑，应该将设计的理想混合料如实地摊铺到路面，反映出混合料 的真实路用性能。这就要求施工单位在保证生产出符合质量的沥青混合料的基础上，严 格施工。1.2 沥青路面发展现状1.2.1 高速公路发展现状随着我国高速公路的发展，沥青混凝土路面以其表面平整，无接缝，行车舒适耐磨，震动小噪音低，施工期短，养护方便，维修简便，适用于分期修建等特点，获得越来越 广泛的应用，其使用量占到高速路面的80%以上。20世纪50年代以来，各国修建混凝 2长安大学硕士学位论文土路面的数量迅速增长，所占比重很大。我国公路和城市道路近20年来使用沥青材料 也修筑了相当数量的沥青类路面。到目前为止，我国的公路大部分是沥青混凝土路面 66O自从改革开放以来,随着我国国民经济快速增长，我国交通事业发展迅速。截止2006 年底，我国高速公路通车里程已达43万公里，位居世界第二，而且每年以3000公里 以上的速度增长。根据国家公路建设发展规划，我国高速公路通车里程要达到8.5万公 里，形成以北京为中心的7条放射线，9条东西横向线，11条南北纵向线的高速公路骨 架网，使全国大中城市都能通高速公路，基本实现交通现代化。经济发展为高速公路带来良好发展机遇的同时，也出现了新的课题。如交通量水平 日益增加，重载车不断增多，各地气候环境不同，公路设计和施工规范不能满足交通发 展的客观要求等。为了改进沥青路面的使用性能，延长使用寿命。提高经济效益，世界 各国的公路建设者进行了大量的探索和研究，开发了一些新型沥青路面材料和结构。20 世纪60年代，德国研究了沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA),应用于高速公路后可以延长 使用寿命25%50%,但是增长的投资也达到了 30%50%,很快在欧洲各国得到了广泛 应用。上世纪80年代末美国、日本、澳大利亚等国家先后应用了 SMA路面，我国于上 世纪90年代初引进该技术，随后也逐步得到推广应用。1987年，美国投资一亿五千万 美元开展公路战略研究计划，高性能沥青路面SUPERPAVE技术是研究成果之一，耗资 5000万美元，经过5年的研究，到1992年已建立成了一套完整的沥青混合料设计系统,并由美国联邦公路局负责该技术的推广。目前，SUPERPAVE技术的研究方兴未艾，美国 各州每年投资数千万美元的研究经费，继续研究和推广该技术，研究成果逐步得到美国 公路工作者的认同，据得克萨斯州调查，使用SUPERPAVE设计的沥青路面寿命的使用寿 命增加了 25%50%沥青路面新材料的出现和新技术的应用大大地改善了路面使用性能，提高了沥青路 面设计水平，但是不论是SMA结构，还是Superpave结构在部分高速公路应用后仍然出 现了车辙或坑槽等早期损害现象。国内外许多公路工作者对早损的路面进行了调查研究：ASTEC公司的科研人员对原 有损坏路面进行了钻芯取样调研，对比分析损坏路面沥青混合料的物理特征和力学特 征，诸如沥青含量偏差、级配波动、压实度或空隙率偏差等；美国NCAT采用红外温度 探测仪专门研究混合料在施工过程中的温度；国内也有很多学者和研究单位进行了 研究，同济大学、东南大学、广东冠粤路桥有限公司等单位进行了研究。3第一章概述在进行路面早期破坏的调查研究时发现：一条高速公路的路面损坏往往只发生在局 部，即使是载荷较重的行车道也是局部损坏，轻微的是个别地方出现不连续的坑槽、油 包，有的仅有一些小坑；较严重的会发生段落损坏，有几十米或几百米，却很少发生整 个标段或整条路的全面破坏。这促使我们思考一个问题，在相同或相近的自然条件和荷 载的情况下，即具有大致相同的外部因素，同一条高速公路为什么会出现不同程度的损 坏呢？经过研究发现，这种损坏一般情况下并非结构性的损坏，即不是路面结构强度不足 导致的疲劳破坏，而是沥青面层的功能性损坏，也就是沥青面层在环境和载荷的作用下 出现开裂、松散、坑槽、泛油、推挤、车辙等病害如图1.1所示。图L1沥青面层的早期损害大量的现场跟踪勘测与实验室研究表明，这种局部的损坏是因为铺筑到路面的混合 料出现了离析，离析处的混合料改变了原有的设计级配，不再具有设计的各种性能，在 外界因素的影响下，出现局部的路面损坏。而出现离析的主要原因是施工过程中存在诸 多不合理的施工工艺造成的。1.2.2 沥青路面主要离析形式时出离析是指沥青混合料在生产和铺筑过程中，混合料的级配、温度和压实度等的不均 匀和不一致，其级配不同于目标配合比的设计，包括集料的组成、沥青含量和空隙率等 设计，在离析处混合料出现粗细集料向两端集中、温度差异等现象。离析是目前国内外公路界研究最多的一种沥青路面损坏现象，根据离析形式的不同 可分为堆料离析、卸料离析、摊铺离析、碾压离析等十多种，但从目前国内外研究看，总体可分为材料离析、温度离析和碾压离析三种。4长安大学硕士学位论文材料离析现象指摊铺材料中的粗细颗粒出现明显分离,从而使新铺沥青混合料表面 粗料集中，其周围没有足够细集料,空隙大，雨水容易渗入，致使表面层上的粗料集中处,在快速行车载荷作用下极易遭到破坏。离析使新铺沥青混合料面层透水性能增强,当雨水 渗入到基层后，会加剧路面的冻胀破坏。同时，离析使路面水稳定性变差，在自然因素作用 下,路面会出现局部网裂，当雨水下渗后在行车轮胎的强力“泵吸”作用下，半刚性基层灰 浆被吸出导致基层破碎松散、沥青层破坏下沉，产生坑槽、松散等病害，见图L2J.3；并且粗集料集中的混合料抗拉强度低，抗裂、抗疲劳性能差，易出现疲劳裂纹，见图L4 所示。图1.2油石比不均匀导致的油斑图L3水损坏导致的坑槽图1.4疲劳裂纹图L5车辙细集料集中的部位沥青含量高，空隙率小，高温稳定性能差，路面易出现车辙、拥 包、推移等病害，见图L5o材料离析使沥青混合料沥青含量不均匀，沥青含量高的地 方泛油、构造深度小、抗车辙能力低；沥青含量低的地方，易渗水、开裂、抗水害能力 差叫沥青混合料的温度离析是指原来经充分搅拌、温度均匀的沥青混合料，经过某一过 程后温度出现较大差异的现象。在沥青路面施工中，沥青混合料的温度是保证路面施工 质量的关键。如果混合料温度较低或温度变化较大，出现温度离析，不同地方压实度不 5第一章概述同，温度高的地方压实得到保障，但温度低的地方压实困难，压实度难以达到设计要求。材料离析是改变了混合料的原有级配，严重影响到沥青混合料的均匀性，同时混合 料级配变化还影响到沥青路面的路用性能，降低路面的摊铺质量，已引起人们的密切关 注。但温度离析的危害现已引起人们的重视。实际上，温度离析的危害比单纯的材料离 析要严重得多，也是造成路面质量差的主要原因。所谓碾压离析是指在碾压过程中，不同区域施加的压实功不同而发生的变化造成路 面压实度和孔隙率的变异。如：由于摊铺机摊铺过程中，在熨平板的宽度方向存在着压 实功的变化；在振动压路机碾压过程中的起振与停振阶段存在着压实功的变化；钢轮压 路机在轮宽的不同部位，特别是接近轮外缘时存在着压实功的变化：在碾压时钢轮的重 迭宽度存在着压实功变化；压路机起步与停机的重迭区域存在着压实功变化，等等。沥青路面离析是直接影响沥青路面使用寿命的主要因素之一。离析导致沥青混合料 参数和沥青路面体积参数发生改变，加速了沥青路面的损害，影响沥青路面的使用质量 和服务水平，缩短了沥青路面的使用寿命。我国严重离析的路面寿命减少50%以上，甚 至出现新修路面23年后就出现早期损坏现象。本论文针对我国高速公路建设中存在的路面早期损害问题，将对运输和摊铺过程中 的离析现象进行专题探讨，并提出预防和控制措施。这对保证路面的施工质量和使用寿 命具有重要的工程应用价值，以及重大的经济与社会效益。1.3 本文研究内容及方法1.3.1 研究内容本课题是以老集高速为工程实践地点，以Superpave混合料为例来研究沥青混合料 施工工艺与过程质量控制。本课题将面层设计为下面层7cmsUP-25,中面层5cmsUP-20,上面层4cmsUPT6。由于Supeirave混合料是一种连续级配的骨架嵌挤密实结构，加之 采用高软化点的沥青胶结料，具有很高的弱切强度和抗变形能力，属于较难施工、较难 压实的混合料范畴，因此对该混合料的材料特征和施工工艺进行研究，对保证路面质量 具有重要的意义。研究的主要内容如下：1.混合料材料离析、温度离析的机理研究；2.在运输和摊铺过程中，材料离析、温度离析的预防与控制方法研究；3.混合料机械化施工与质量控制技术研究。6长安大学硕士学位论文本课题中，通过大量的工程实践和调查研究，我们将混合料产生离析的根源和机理 主要分为两个方面：一是混合料材料离析对路面质量的影响；二是混合料温度离析对路 面质量的影响。1.3.2研究方法研究主要采用分析和现场试验研究相互结合，互为补充的方法。一方面通过分析，在新施工理念的基础上，针对离析产生的各种原因，从混合料的运输、摊铺等提出消除 和减少温度离析与材料离析的措施；另一方面，利用提出的预防方法和措施实际应用在 现场施工中，验证和完善理论分析，确定不同机械工作参数的取值范围和合理匹配关系，得出一套现场施工指导准则，为施工技术应用提供依据。7第二章运输过程中的离析及其控制第二章运输过程中的离析及其控制2.1 运输过程中的离析现象即使搅拌设备生产过程中的混合料出料温度十分稳定，但如果措施不得当、路面状 况及外界环境条件差等，在卡车运输过程中也极易出现离析，有材料离析与温度离析两 种。由于混合料的热特性，在运输过程中主要是温度离析，沥青搅拌设备将搅拌好的沥 青混合料从储料仓内卸到运输卡车上时，混合料的温度离析就开始了。研究资料38、39表明，这种运输过程中的温度离析可使路面的预期寿命从15年减少到一半。运输过程的材料离析主要原因是：在从搅拌设备向卡车卸料时的卸料方式不当、卡 车运输过程中速度的频繁变换、紧急刹车、路面状况差等。对于这些易克服的外界因素,完全可以通过对操作人员的严格培训来实现。但对于运输过程中的温度离析，是一种通过人工培训也往往不能避免的现象。必须 通过对其离析机理的深入研究从而达到消除和减小离析的目的。2.1.1 运输过程中混合料温度离析温度离析不像材料离析那样易于判别，用肉眼不易观察到，但当借助红外摄相仪来 测定时，温度离析便清晰的显现出来了面。为了测定在运输、摊铺及碾压整个施工过程 中温度离析的程度与离析的机理，采用美国进口的红外摄像仪CAMp20（见图2.1）进行 了施工全过程拍摄。通过红外线摄像仪的全程拍摄发现，温度离析产生的机理，从卡车向施工现场运输 时就开始作用了。从卡车向摊铺机卸料时，如果混合料出现温度差异，料堆两边的凉料 将被挤到摊铺机料斗的两边。当卡车放料完毕而且摊铺机料斗里的料堆渐渐低下去的时 候，凉料向里翻落至刮板式输送带的料面上，见图2.2。图2.1红外线摄像仪CAMp20图2.2摊铺机料斗内的温度离析8长安大学硕士学位论文当下一个卡车到达并将料要卸入料斗时，凉料被输送到螺旋输送器中并被熨平板摊 铺。熨平板不能将凉料压实，使得摊铺面上出现开级配的离析区域（温度差异破坏）。由于这一现象在卡车每次放料时都会发生作用，因此该现象的循环特性就变得很明显，也被称为“循环离析”（7Jo生产中，通过对搅拌设备的调整，混合料的出料温度都比较均匀，图2.3为拌和机 向卡车卸料过程。通过红外线摄像分析仪发现此时料温比较均匀，温度变化范围为1 C,见图中各点所示的温度。混合料装入卡车后，由于车厢周边为钢板制成，车厢是热的良导体，具有良好的导 热效果，因此散热速度非常快。通过现场试验表明：混合料温度愈高，环境温度愈低，车速愈快，风速愈大，温降愈快。图2.4为一卡车运输过程中的散热情况。由于混合料 的导热系数很小，因此周边温降很大，内部温降很小，卡车中内外混合料形成较大的温 差。图2.3拌和机向卡车卸料过程图2.4运输卡车散热 图2.5卡车内混合料纵剖面混合料装入卡车后，四周和车厢接触，而顶部直接和大气接触，以往大家都认为，车顶上部直接裸露在空气中的混合料是温度下降最快的，而实际上却不是。因为混合料 9第二章运输过程中的离析及其控制是热的不良导体，在温度下降的过程中，是从外部向内部温度开始下降，但外部温度下 降到一定厚度时，内部混合料的温度就不会再下降，这从图2.5中卸料车内混合料的纵 剖面可以看出。相反，与卡车周围车厢接触的混合料，由于车厢的材质是钢材制做的，是热的良导 体，因此散热较快，使此处混合料温度比车顶处混合料温度还要低。2.1.2 实验研究对不同覆盖方式、不同运距、时间等的运输车辆做温度测试，测试结果如表2.L 由表中数值可看出，编号为1，2.两车在运行时间和风速相当的情况下，覆盖物厚度对 混合料表面散热的影响；编号为4卡车可以看出在环境温度和风速相当的情况下，运行时间对混合料散热的影响；编号为5:6.卡车在运行时间、环境温度相当的情况下,风速对混合料温降的影响；4相比较说明了环境温度对混合料温降的影响。以上六 组数据，表明了环境条件、运距和覆盖层厚度对混合料温降有明显的影响作用。此外，为了研究混合料表层温度变化的深度，还对上面6组车辆中的1#和2#车辆 的温度变化深度进行测量试验。试验时为当卡车卸料到如图2.5所示位置时，表2.i运输过程qP温度变化序号1#2#3#4#5#6#出厂温度(C)185183179181180177到场温度CC)159175166169155162环境温度(C)212317202124运行时间(min)323016493840风速(台级)442243温度损失CC)26813122515覆盖薄厚薄薄薄薄对距表层不同深度的混合料温度进行测量。表2.2、图2.6反映了距混合料表层不 同深度的料温变化。表2.2卡车内部不同深度处温度序号123456备注测点位置(cm)11020304050出厂温度176 178c温度”(C)131156162177178177未覆盖温差(C)472216101温度2”(C)152165173175176176已覆盖温差CC)24113100注：气温21C,风速4级，运距35km长安大学硕士学位论文0 0 0 0g。0 8 6 4 2 0-111110-昌5080 1 10 20 30 40弱点距表层深度（）图2.6卡车内不同深度温降图2.7及表2.3是对混合料送到施工现场后，卡车内不同地方处温度测量的一组数 据。由上述测试数据可以看出，未做任何覆盖的混合料温度变化大，尤其在与环境和车 厢接触的部位；在车厢底部和周围作覆盖的混合料温度差异性最小，变化范围最小；而 仅在车厢顶部做覆盖的混合料温度介于两者之间，虽说可以减少一些温度的差异，但热 量仍有很大损失。表2.3施工现场测量的卡车内不同处的温度fig温度位置温度位置温度-150SPD1115SP09156SP17114SP02123SP10178SP18100-100SP03115SP11176SP19182SP04105SP12166SP2D182SP05108SP13130SP21179-50SPD6107SP14110SP22156一SP07174SP15114SP23177DCSPD8179SP16143SP24181(5S温度位置温度位置温度SP01115SP09156SP17114SP02123SP10178SP18100SP03115SP11176SP19182SP04105SP12166SP2D182SP05108SP13130SP21179SPD6107SP14110SP22156SP07174SP15114SP23177SPD8179SP16143SP24181图2.7卡车内不同深度温降对运输卡车内混合料从热能损耗的角度，对产生这种温度差异性的原因进行分析。卡车内的混合料热量通过不同的热传递方式散热，引起温度下降，这种热量的损失可用 式（21）表示。2=（2-1）式中：。一某一特定时间内的散热量；U一与保温材料有关的单位时间、单位面积、单位风速下的散热系数；11第二章运输过程中的离析及其控制4 一热传递面积；I一混合料表面温度；7；一环境温度；v-风速；，一运行加待机时间。由图2.8的热量散失示意图可以看出卡车内的混合料 不仅仅是通过与大气接触的上部散热,在车身周围同样也存 在热量的散失,并且这部分的热量散失往往比上部与大气接 触的部分热量散失还要严重。田2.8卡名周边热蒙横关2.1.3 运输过程的材料离析在我们的日常生活中，我们会发现混合料在堆积的过程中，如果一次将料倒在地上,会出现大料滚落在周围的现象，这就是我们在日常生活中见到的离析现象。在日常生活 中，如果要避免料堆的离析在堆料时就必须把握料的堆放形式，下图将给出不同的堆放料 的形式，可以明显得看出离析的严重程度截然不同。研究其机理,原材料的离析有抛料离析、卸料离析(落差离析)、堆料离析等种类。在摊铺材料的运输过程中，卸在自卸车上的料也会出现以上情况的离析。从以下图片可 以清楚地看出不同的堆积形式，离析的严重程度明显不同。这些现象的真正原因在于以 下几个方面:在进行堆料或采用卡车在一定高度向下卸料时,大颗粒下落速度较快会滚动 到料堆的外侧，细颗粒则会留在内侧使粗细料发生离析，卡车在高位卸料也同样会发生 类似的离析现象。这两种离析可以分别称为落差离析和抛料离析，影响此类离析程度的 因素决定于三个方面：一是粒径差异，粗细集料粒径相差越大离析越严重；二是落差，卸料点越高，落差越大，发生离析现象越严重；三是卸料速度，料斗举升越快，集料发 生离析的程度越严重。(a)分层堆放 图2.9堆料方法(b)一次性堆放12长安大学硕士学位论文不正确的集料堆放会导致材料粗细颗粒的分离导致集料的级配变化，从而严重影响 材料的均匀性。当拌和料被卸入运输车时，将有一部分骨料流向车厢的侧面，造成粗细 集料集中现象。图2.10为两种卸料形式导致的不同结果。2.10对卡车卸料的不同方式沥青混合料可能是先进入热贮料仓，也可能直接从拌和机卸到运料车中，按规范 要求运料车应该是每卸一斗挪动一步，以便减少混合料的离析。实际上即使这样做了，离析也是难免的，3000型的拌和机一次的拌和料重接近3t。现在已经有了 4000型、5000型、甚至6000型的挂和机。车停在拌和机下一直不动卸料混合料成为一座小山一 样，必然引起离析问题。为了减轻卸料离析现象，在通常情况下，运料车的移动次数不 宜少于3次。同时，混合料的运输宜采用大吨位汽车。相对而言，多移动几次形成的离析量要小。2.2运输过程中离析的控制为了改善和减少混合料的温度离析，根据现场的环境条件在运输过程中采取了一系 列保温和预防措施。针对本课题的特殊施工环境，对施工中的运输车辆做了如下要求。一是除了像以往一样在车辆顶部做棉被覆盖，还在车厢的周围给卡车“穿”上了“围 裙”，如图2.11所示。这样既减少车厢顶部的温 降又减少了车厢周围的温降，在现场施工中起到 很大的作用，见图2.12所示有“围裙”与无“围 裙”时的红外线分析对比图及相应的摊铺路幅。二是对搅拌站的管理人员和卡车司机做了严 格要求。出场的卡车必须经过专人检查是否覆盖、覆盖是否合格才允许上路：对卡车司机，要求车S 2-11”穿上“围福”的运揄卡车“13第二章运输过程中的离析及其控制速均匀，不能忽大忽小、时快时慢，以减小混合料的材料和温度离析；当卡车在运输过 程中，由于一些客观因素耽搁到场时间，现场人员一定要严格按照测试的温度，作出相应的处理。表2-4卡车不-奇囹褶”的混合料品度位置温度P位置SP0141SP0783SP0264SP0886SPOB70SP0982SP0455SP1085SP0566SPU86SP0682SP1285a)不“穿围裙”的运输卡车及相应摊铺路幅的红外线分析图138QC表2-4卡车-穿囹福”的混合料温度大气温度33 2七位查温度位置SF0163VSP0674CSF0263PSP077元SF0348tSP086ffCSF04TOPSP0917CSF05684cSP1017C2861b)“穿围裙”的运输卡车及相应摊铺路幅的红外线分析图长安大学硕士学位论文图2.12有无“穿”上“围裙”的卡车及相应路幅的温度对比三是将料卸入运输车时，必须按规范要求运料车应该是每卸一斗挪动一步，以便 减少混合料的离析。在通常情况下，运料车的移动次数不宜少于3次。为了减少运输过程中混合料的温度离析，徐工集团生产了一种夹层车，它将自卸车 的车厢做成双层，将发动机的尾气从夹层中通过，可以对车厢起到保温作用，从而有效 地减少混合料运输过程中的温度离析。建议采用这种带夹层的保温车。2.3本章小结运输过程中会有温度离析和材料离析，但温度离析是混合料离析的一个主要诱因。对运输过程温度离析和材料离析进行控制，可以大大减少混合料受外界因素的影响而产 生变异。1.混合料的运输尽量采用大吨位汽车，将料卸入运输车时，必须按规范要求运料 车应该是每卸一斗挪动一步，以便减少混合料的离析。在通常情况下，运料车的移动次 数不宜少于3次。2.对运输卡车司机严格培训，要求匀速行驶、缓慢刹车等大大减少混合料的材料 离析。3.运输过程中对运输卡车进行全覆盖，采用箱体全封闭式保温，可大大减少运输 过程的温度损失，减弱混合料的温度离析。4.建议采用车厢有保温夹层的运输车送料。15第三章摊铺过程中的离析及其控制第三章 摊铺过程中的离析及其控制在沥青路面施工过程中，摊铺是关键环节之一，但是，从目前的现场施工过程来看,在材料离析的各个环节中摊铺离析往往没有引起足够的重视。在沥青路面施工中，即使 搅拌设备生产出优质的、均匀的混合料，在卸料、运输等上述各个环节中不存在离析现 象，但在摊铺过程中如果调节不当，仍可能产生严重的材料离析，靠碾压工艺对离析的 改善作用及其有限。本章主要对摊铺中出现的离析现象及其控制进行研究。3.1 摊铺过程中的材料离析3.1.1 摊铺过程中的材料离析现象以往许多高速公路为了追求平整度和避免出现纵向接缝而采取全幅摊铺的摊铺方 式，这是造成混合料离析的重要原因之一，并且摊铺宽度越宽，混合料粒径越大，此种 离析现象越严重则。全幅摊铺时由于摊铺宽度大，螺旋布料器输送混合料的距离过长，这样就会形成两边粗，中间细的粗细集料离析可。混合料在螺旋布料器的输送过程中，在空中反复翻转，温度下降严重，使螺旋分料器边上与中间混合料的温度不一致，出现 温度离析。这样非但不能提高平整度反而会影响平整度和压实度。因此，在意识到全幅摊铺的不足后，许多高速公路采用双机梯形摊铺，缩短摊铺宽 度，尽量减少由于螺旋分料器输送混合料产生的离析HR。一般的双向四车道的高速公路 采用一台ABG-423和一台ABG-525或者两台ABGY23摊铺机进行摊铺，这样就会减 少摊铺出的路面两端粗集料的离析，但是如果摊铺机调整的不好反而会增加离析带的出 现。全幅摊铺时如果出现离析，一般离析带有五条，但双机梯形摊铺中出现的离析带将 会增加到七条。如图3.1是某标段摊铺下面层时所拍摄的半幅 路面，设计配合比SUP-25,由于这种混合料粒径 较大所以在施工中易出现离析，如图中标示出现了 明显的三条离析带。当采用梯形摊铺时就会在两台 摊铺机的纵向接缝处又多出一条离析带来，这样全 幅路面就会出现七条离析带，所以梯形摊铺时摊铺 机的调整最为关键。图3.1摊铺的半幅路面.在Superpave的施工中会发现梯形摊铺时大致有七种离析形式，如图3.2所示。16K安大学硕士学位论文这几种离析形式分别是：摊铺机中间“牙包”处出现的细料集中，如图3.2中a处 所示。这种离析的形式比较常见，一般的摊铺机都会出现,是由于摊铺机的熨平板变形 不平形成三角带而导致的。摊铺机的熨平板是几块板拼装在一起的，“牙包”处是摊铺 机螺旋分料器的动力分离处，阻力较大，熨平板比较容易变形，一般工作人员施工时不 注意此处，所以就避免不了出现离析。另外一个原因是粗集料比细集料有更大的运动能 量，可以达到更远的距离有关，相对来说，两边越远粗料越多，中间细料较多。螺旋的 转速越高，这种现象越明显。此处的离析形式形成一种细料带状路面，摊铺的成型路面中间细颗粒热料过多，沥 青含量大，粗颗粒热料少；而两侧粗颗粒热料集中，细集料、沥青含量少，孔隙率较大,表面纹理很深，如图3.3所示，有时还会伴有油斑、油线和泛油的出现，严重时产生“油 条”路面，碾压时若是工艺不完善易出现推移和拥包。这样中间区域细集料集中，孔隙 率小，将会导致泛油和车辙，两边区域粗集料集中，孔隙率过大，会导致路面水损坏。图3.3牙包处的离析形式带状离析形式还出现在图3.2中b处，并且是对称于“牙包”的两条离析带，这两 条离析带（如图3.4所示）是由于摊铺机料仓刮料板的料位计位置太低，靠近“牙包”的两侧有凹陷时大料的滚落聚集而形成的。这种离析不经常出现，只是在骨料粒径较大 时易出现，并且粒径越大、刮板速度越高越易出现。另外,螺旋分料器过快的运转也会 导致中央缺料，而形成中央的粗料离析带；17第三章摊铺过程中的离析及其控制像SUP-25这种大粒径混合料施工中易出现的离析如图3.2中c所示，铺层的表面上出现一些无规律的离析，局部地方会出现许多大粒径料或小粒径料的集中，这是由于原材料的改变，如冷料的变动太大、超限料的增多、筛孔的堵塞或破损等产生的离析。图3.4不合理料位形成的带状离析图3.5吊臂产生阻力几乎所有摊铺机在作业时都会出现图3.2中d处的离析现象，有的摊铺机有对称的 两条，有时则会有对称的四条，这种离析仍是带状，是由于吊螺旋处吊臂的阻力产生的 离析。因为螺旋分料器在输料的过程中是利用叶片的旋转把混合料逐渐输送到两端的,此过程吊螺旋地方的吊臂产生很大的阻力，使得料位产生很大的落差，大料均滚落在此 低洼的地方，形成大料的集中，如图3.5。图3.2中e处的离析是一种有规律的间断离析，也