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瀝青混合料研究管理的論文
摘要：就瀝青混合料及瀝青路面的離析類(lèi)型進(jìn)行了分類(lèi)，重點(diǎn)介紹了美國(guó)幾種新型的熱拌瀝青混合料離析檢測(cè)判別方法，并對(duì)其相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了歸納總結(jié)。
關(guān)鍵詞：瀝青混合料離析研究
�。鼻把�
瀝青路面離析是在指路面某一區(qū)域內(nèi)瀝青混合料主要性質(zhì)的不均勻，包括瀝青含量、級(jí)配組成、添加劑含量以及路面的空隙率等，從而加速了瀝青路面的損害。高速公路瀝青路面的一些早期損壞，如由水損害造成的網(wǎng)裂、形變和坑洞、局部嚴(yán)重轍槽、局部泛油、橫向裂縫多、新鋪瀝青路面的構(gòu)造深度不均等等，都與瀝青混合料的離析相關(guān)。
瀝青混合料的離析問(wèn)題引起了國(guó)際上普遍的重視。１９９７年美國(guó)瀝青路面施工技術(shù)協(xié)會(huì)（ＮＡＰＡ）對(duì)瀝青路面離析的原因進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，針對(duì)熱拌瀝青混合料在拌和、生產(chǎn)、運(yùn)輸及攤鋪過(guò)程中易出現(xiàn)離析的環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究，并提出了相應(yīng)的解決措施。２０００年美國(guó)國(guó)家瀝青技術(shù)中心（ＮＣＡＴ）承擔(dān)了公路聯(lián)合研究項(xiàng)目“熱拌瀝青混合料路面的離析”（ＮＣＨＲＰ４４１），重點(diǎn)研究了瀝青路面離析的判別檢測(cè)方法及離析對(duì)瀝青路面路用性能的影響。本文將主要介紹國(guó)外熱拌瀝青混合料離析的研究進(jìn)展及研究成果。
�。搽x析的種類(lèi)
瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程中，石料堆料方式及運(yùn)輸、混合料拌和、儲(chǔ)存、運(yùn)料車(chē)裝卸料及攤鋪的任一環(huán)節(jié)中均有可能產(chǎn)生離析，導(dǎo)致瀝青混合料不均勻。
�。玻睘r青混合料的離析種類(lèi)
從宏觀(guān)上講，熱拌瀝青混合料的離析大致有三種類(lèi)型：
(１)級(jí)配離析熱拌瀝青混合料在生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中的不當(dāng)操作造成混合料粗細(xì)集料分布不均，產(chǎn)生離析。粗骨料較為集中的地方瀝青路面的空隙率較大、瀝青含量低，導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生水損害及耐久性降低，從而產(chǎn)生疲勞裂縫、坑洞以及剝落等其它病害；細(xì)集料較為集中的區(qū)域?yàn)r青路面的空隙率小、瀝青含量大，容易產(chǎn)生車(chē)轍、泛油等病害。
(２)溫度離析熱拌瀝青混合料在運(yùn)輸、攤鋪的過(guò)程中，由于不同位置的混合料溫度下降不一致，導(dǎo)致混合料的溫度差異，產(chǎn)生溫度離析。運(yùn)料車(chē)表面的混合料、運(yùn)料車(chē)車(chē)箱的兩側(cè)以及攤鋪機(jī)兩翼的混合料易產(chǎn)生溫度離析。
(３)集料—瀝青離析含油量較大的混合料易發(fā)生這種離析，類(lèi)似于瀝青混合料的析漏，ＳＭＡ混合料易產(chǎn)生這種離析。
�。玻矠r青路面離析的種類(lèi)
瀝青路面常見(jiàn)的離析一般可分為五種類(lèi)型：
(１)卡車(chē)末端離析在剛攤鋪完的一幅內(nèi)會(huì)出現(xiàn)翼狀的離析，翼狀的離析區(qū)域粗骨料比較集中。與原設(shè)計(jì)相比，這些離析區(qū)域的混合料級(jí)配更像開(kāi)級(jí)配，如果離析較為嚴(yán)重，瀝青路面短期內(nèi)將會(huì)破壞，路面出現(xiàn)坑洞�？ㄜ�(chē)末端離析主要原因是卡車(chē)不正確的卸料及攤鋪機(jī)每次把運(yùn)料車(chē)卸料鋪完后才裝料。
(２)中線(xiàn)離析中線(xiàn)離析一般是攤鋪機(jī)中線(xiàn)附近的粗集料較為集中，這是由于攤鋪時(shí)混合料由攤鋪機(jī)料斗卸到螺旋布料器時(shí)，粗集料滾到螺旋布料器的變速箱前面，并且集中在攤鋪機(jī)的中間而造成了中線(xiàn)離析。
(３)接縫／邊緣離析這種離析通常出現(xiàn)在攤鋪寬度的邊緣，其原因是由于攤鋪機(jī)的螺旋布料器的轉(zhuǎn)速不夠，從而導(dǎo)致粗集料滾到了攤鋪區(qū)域的邊緣而形成了級(jí)配離析。
(４)卡車(chē)末端離析／一端離析這是卡車(chē)末端離析的一種特殊形式，通常是拌和樓熱料倉(cāng)不正確進(jìn)料而引起的。
(５)隨機(jī)性離析隨機(jī)性離析的原因較難確定。一般來(lái)說(shuō)，連續(xù)性拌和樓和間歇式拌和樓均會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)性離析，施工中的各環(huán)節(jié)也會(huì)造成隨機(jī)性離析。
�。碁r青路面離析的判別及測(cè)定
�。常背Ｒ�(guī)的測(cè)定方法
(１)視覺(jué)觀(guān)察該法適用于大粒徑及較粗的瀝青混合料，不適用于小粒徑和細(xì)級(jí)配的瀝青混合料。該法是一種主觀(guān)的判別方法，無(wú)法量化，有一定的局限性。
(２)鋪砂法離析區(qū)域與非離析區(qū)域?yàn)r青路面表面紋理深度會(huì)明顯變化，可通過(guò)鋪砂法確定路面離析的程度，但這種方法比較費(fèi)時(shí)。加拿大安大略省采用離析處路面的構(gòu)造深度與非離析處路面構(gòu)造深度的比值來(lái)判定離析的程度，并已列入安大略省規(guī)范ＯＰＳＳ３１３。
(３)取芯法取芯法是一種傳統(tǒng)的破壞性密度檢測(cè)試驗(yàn)，通過(guò)在離析區(qū)域鉆芯取樣，分析芯樣的瀝青含量、級(jí)配組成、試件密度及空隙率，通過(guò)與設(shè)計(jì)值或標(biāo)準(zhǔn)值的比較來(lái)判定路面離析的程度。美國(guó)瀝青施工技術(shù)協(xié)會(huì)（ＮＡＰＡ）根據(jù)瀝青混合料級(jí)配組成、空隙率及瀝青含量指標(biāo)的變化，判斷瀝青混合料的離析程度，具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表２。
(４)核子密度儀測(cè)定法美國(guó)一些部門(mén)采用核子密度儀來(lái)測(cè)定路面離析。佐治亞州在路面上鋪砂，使核子密度儀在背反射模式下測(cè)定路面密度，如果密度差異超過(guò)０．１６３ｇ／ｃｍ３，就認(rèn)為路面離析�？八_斯州采用核子密度儀在路面上測(cè)４條縱向密度線(xiàn)，如果密度差異大于０．０８ｇ／ｃｍ３或最小值比平均值�。埃埃矗纾悖恚尘驼J(rèn)為路面離析。愛(ài)荷華州的判定方法為：如果離析處的密度與非離析處的密度之比值在９８％～９５．１％，就認(rèn)為是明顯離析，如果低于９５％就認(rèn)為是嚴(yán)重離析。
由于路面離析處粗料集中的地方，級(jí)配偏粗、瀝青用量偏少，因此該處的密度未必會(huì)小，核子密度測(cè)定儀可能檢測(cè)不出這種離析。另外采用核子密度儀測(cè)定不同級(jí)配瀝青混合料時(shí)檢測(cè)結(jié)果差異較大，這對(duì)用核子密度儀檢測(cè)、判定瀝青混合料的離析造成了一定的難度。
�。常残滦偷臋z測(cè)方法
(１)紅外攝像儀檢測(cè)法通過(guò)紅外攝像儀繪制整個(gè)路面區(qū)域的熱量分布圖，從而檢測(cè)和解決施工中出現(xiàn)的溫度離析現(xiàn)象。用紅外攝像儀檢測(cè)有現(xiàn)成的軟件分析熱量分布圖，可評(píng)價(jià)路面施工質(zhì)量。美國(guó)國(guó)家瀝青技術(shù)中心(ＮＣＡＴ)通過(guò)“熱拌瀝青混合料路面的離析”(ＮＣＨＲＰ４４１)課題的研究，給出了路面及混合料溫度離析的判斷標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表３。
紅外攝像儀檢測(cè)法只能探測(cè)到路面表層的溫度，不能對(duì)混合料的溫度差異原因進(jìn)行判斷。紅外攝像儀主要用于施工過(guò)程控制，對(duì)施工完成后路面的離析評(píng)價(jià)精確度不夠。
(２)探地雷達(dá)(ＧＰＲ)檢測(cè)法探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)主要用于檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)的厚度和評(píng)價(jià)路面下臥層的含水量，并可探測(cè)路面各層的性質(zhì)變化。探地雷達(dá)可車(chē)載，有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集分析軟件，適用于在建和完工后的路面檢測(cè)。
探地雷達(dá)對(duì)新拌混合料中的空隙率變化比較敏感，而對(duì)路面中的瀝青和集料含量的變化敏感性較差，這就意味著探地雷達(dá)不能檢測(cè)瀝青路面中瀝青及集料含量變化。探地雷達(dá)分析軟件只能用來(lái)評(píng)價(jià)路面各層面的性質(zhì)變化，此外探地雷達(dá)還不能實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)分析數(shù)據(jù)。
(３)探地雷達(dá)與紅外攝像儀聯(lián)合測(cè)定法ＮＣＨＲＰ４４１課題研究報(bào)告表明，可利用探地雷達(dá)與紅外攝像儀聯(lián)合測(cè)定瀝青路面的離析，利用探地雷達(dá)(ＧＰＲ)可分析路面材料隨深度變化的性質(zhì)，利用紅外攝像儀判斷和測(cè)量路表面的離析，綜合利用這兩種設(shè)備就可以測(cè)定瀝青路面性質(zhì)的三維剖面。
(４)輕型核子密度測(cè)定儀通過(guò)輕型核子密度
儀測(cè)定瀝青路面的瀝青含量及瀝青混合料的密度，并判別瀝青路面的離析。輕型核子密度儀可手持操作，簡(jiǎn)單方便。但在每個(gè)工程檢測(cè)之前，輕型核子密度儀必須先進(jìn)行校驗(yàn)才能使用。同時(shí)要注意到，瀝青路面的含水量變化將影響輕型核子密度儀測(cè)定結(jié)果的精確度。
(５)激光構(gòu)造深度儀激光構(gòu)造深度儀可高速連續(xù)測(cè)量瀝青路表面的紋理輪廓，檢測(cè)的數(shù)據(jù)類(lèi)似于視覺(jué)觀(guān)測(cè)得到的路面紋理構(gòu)造數(shù)據(jù)。激光構(gòu)造深度儀比較輕便，可車(chē)載，并且能實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
激光構(gòu)造深度儀只能測(cè)量路表面構(gòu)造深度，不能測(cè)量路面隨深度變化的不均勻性。激光構(gòu)造深度儀的測(cè)量精度與車(chē)速相關(guān)，當(dāng)車(chē)速較慢時(shí)，分辨率較高。值得注意的是，路面的潮濕程度會(huì)直接影響激光構(gòu)造深度儀激光梁的變形，從而影響檢測(cè)結(jié)果。
ＮＣＡＴ推薦ＲＯＳＡＮ車(chē)載式路面構(gòu)造深度儀進(jìn)行瀝青路面離析的檢測(cè)，推薦評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為：根據(jù)混合料設(shè)計(jì)的級(jí)配、最大粒徑，計(jì)算路面的構(gòu)造深度ＥＴＤ，依據(jù)路面實(shí)測(cè)的構(gòu)造深度與估算的ＥＴＤ的比值來(lái)判定混合料的離析，具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表４。
�。唇Y(jié)束語(yǔ)
我國(guó)新建高速公路早期水損害的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，為了防治早期水損害，各地采取了一系列措施，也取得了較好的效果，但瀝青混合料離析及不均勻的問(wèn)題沒(méi)有得到根本解決。希望通過(guò)本文的介紹，對(duì)解決我國(guó)熱拌瀝青混合料離析問(wèn)題有所幫助。
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