摘要討論了當(dāng)前瀝青路面施工工藝存在的系統(tǒng)性技術(shù)缺陷，以及由此導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生的病害和成因,提出了改進(jìn)工藝的措施與控制技術(shù)。
關(guān)健詞瀝青路面病害施工離析溫差離析實(shí)際孔隙率
瀝青路面被我國大多數(shù)干線公路所采用，特別是半剛性基層瀝青路面更成為我國高等級公路的典型路面結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量及其軸重越來越大，對瀝青路面的結(jié)構(gòu)要求和施工質(zhì)量水平提出了更高的要求。
近年來我國的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工控制技術(shù)水平取得了長足的發(fā)展，但由于研究領(lǐng)域更多的局限于結(jié)構(gòu)和材料范疇，對施工工藝的研究重視不夠，仍停留在依靠經(jīng)驗和引進(jìn)設(shè)備的階段。根據(jù)多年來對施工過程和建成路段路況變化的觀測，我們認(rèn)為當(dāng)前瀝青路面便用質(zhì)量頻頻出現(xiàn)問題，與施工工藝其控制技術(shù)是否科學(xué)合理的密切關(guān)系。本文針對施工過程中存在的這兩方面工藝技術(shù)問題進(jìn)行探討。
1、瀝青路面施工離析控制技術(shù)
瀝青混合料離析的廣義概念應(yīng)該是瀝青混合料性能的不均勻性變化,在施工中離析的表現(xiàn)是多種多樣的,如集料粗細(xì)顆粒的離析、混合料溫度不均勻?qū)е碌碾x析、混合料拌和不均勻產(chǎn)生的離析等等。我們經(jīng)常稱為的瀝青混合料離析是指瀝青混合料施工過程中粗細(xì)集料的不均勻分離變化。根據(jù)多年的跟蹤調(diào)查，在運(yùn)輸過程中由表及里瀝青混合料溫度發(fā)生不均勻變化，直接攤鋪后溫度較低的料團(tuán)不易壓實(shí)，是路面發(fā)生早期破壞的重要因素之一。因此，研究溫度差異導(dǎo)致的離析是很有意義的。
1．1瀝青混合料集料離析控制
半剛性基層瀝青路面是高速公路的典型路面結(jié)構(gòu)，使用率達(dá)95%。其中，AC-16Ⅰ型瀝青砼路面經(jīng)常被作為上面層使用。一般認(rèn)為，AC-16Ⅰ混合料不易離析，用肉眼觀察表面集料分布，幾乎看不出離析現(xiàn)象。近年來，我們對幾條高速公路瀝青面層的施工進(jìn)行了抽查，寬幅攤鋪AC-16Ⅰ型瀝青混合料的離析情況相當(dāng)嚴(yán)重，改變了我們的習(xí)慣看法，在10.5米攤鋪機(jī)后尚未碾壓的段落,分左、中、右3個位置對稱取樣，其抽提試驗結(jié)果如表1
尚未碾壓瀝青混合料抽提試驗表1
孔徑(MM)191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075
規(guī)范范圍10095~10075~9058~7842~6332~5022~3716~2811~217~154~8
左10090.4576.8255.9935.4432.312320.3512.667.385.59
中10097.7687.9981.3362.9734.2724.1621.3813.257.885.86
右10089.2977.1356.6637.1433.1323.5620.8512.957.595.83
平均10093.8182.4868.8349.6333.523.722113.037.685.79
從抽檢結(jié)果我們可以得出以下結(jié)論：
（1）、左、中、右三點(diǎn)的綜合平均通過率與未攤鋪同批攤鋪混合料的級配相符；
（2）、左、中、右三點(diǎn)≦2.36MM篩孔的通過率基本相同，證明≦2.36MM的集料未發(fā)生離析;
(3)、大于4.75MM以上篩孔的3點(diǎn)通過率差異較大，證明集料顆料的離析嚴(yán)重，左右兩側(cè)的粗集料通過率基本相同，說明離析對稱發(fā)生；
（4）、粗集料向兩側(cè)分布，左右兩側(cè)大于4.75MM的粗骨料含量為64%，中間為36%，均超出規(guī)定的級配范圍。即攤鋪中心混合料明顯偏粗，兩側(cè)偏細(xì)。
寬幅攤鋪離析導(dǎo)致結(jié)果是嚴(yán)重的，他不僅影響了路面的使用性能，也促使了路面早期破壞，耐久性大打折扣。從現(xiàn)有調(diào)查結(jié)果看，其主要后果表現(xiàn)以下三個方面:：
（1）、由于離析，中部混合料偏細(xì)導(dǎo)致路面熱穩(wěn)定性嚴(yán)重下降。標(biāo)準(zhǔn)四車道高速公路一幅路面寬度為10.5米，施工攤鋪中心位于行車道左輪跡處，行車道左輪跡車轍比右輪跡嚴(yán)重，行車結(jié)果恰恰相反。由此看，因為離析使中部的熱穩(wěn)定性下降較為嚴(yán)重。
（2）由于離析，中部混合料偏細(xì)導(dǎo)致路面中部抗滑能力明顯比兩側(cè)弱。如高速公路行車道，經(jīng)過一年運(yùn)營后其磨擦系數(shù)和構(gòu)造深度均比超車道要差得多，排除渠化交通因素外，行車道混合料偏細(xì)是主要因素，從表面紋理就可以直觀看出這一點(diǎn)。
（3）由于離析，兩側(cè)混合料較粗空隙率較大，滲水現(xiàn)象嚴(yán)重。高速公路超車道路面滲水后緩慢向行車道滲透，因行車道左輪跡處混合料細(xì)而密實(shí)，導(dǎo)致該處水分聚集，易發(fā)生破壞。調(diào)查結(jié)果顯示，行車道發(fā)生的路面損壞，一般占95%以上，其中行車道左輪上發(fā)生的破壞占85%以上。
事實(shí)上，大于7M的攤鋪寬度對于中粗粒徑的混合料來說，無法回避離析問題，解決問題的最基本方法就是不要寬幅攤鋪。許多工業(yè)化國家對大于11MM粒徑的混合料的攤鋪寬度均有比較嚴(yán)格的限制。而我國高等級公路瀝青層的粒徑均大于此，攤鋪寬度應(yīng)嚴(yán)加控制。高速公路一幅路面寬度≥10.5M，采取并機(jī)梯形熱接縫施工完全可以保證施工質(zhì)量，這在國外是通行的做法。但由于我國的施工管理粗放，使接縫平整度處理不好。所以，近年來大部分建設(shè)單位幾乎不加考慮的要求寬幅一次攤鋪。針對這種需要，國外設(shè)備廠家特為中國市場開發(fā)了攤鋪寬度達(dá)16M的攤鋪機(jī)，對于諸如此類的寬幅攤鋪機(jī)，在選擇時必須謹(jǐn)慎，應(yīng)考慮我國混合料集料的使用特性分析采用。
1.2瀝青混合料溫差離析控制
瀝青混合料拌制完成后，從拌和廠向攤鋪現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)倪^程中，空氣與混合料之間的溫差一般大于120℃。加上因速度形成的相對風(fēng)速較高，會導(dǎo)致混合料溫度在到達(dá)現(xiàn)場前有較大的下降。降溫幅度由表及里逐漸減少，最嚴(yán)重的降溫區(qū)發(fā)生在料堆表面和與軒廂的接觸面。降溫嚴(yán)重程度取決于運(yùn)輸時間、速度、氣溫、保溫措施等因素。
接觸面到內(nèi)部核心區(qū)降溫幅度在正常氣溫下平均可以達(dá)到15℃~45℃。接觸面15CM深度范圍內(nèi)的平均降溫幅度可達(dá)到45℃~65℃，使表面混合料的粘度明顯增大。高溫季節(jié)表面混合料形成“軟”殼，低溫季度形成“硬”殼。
在現(xiàn)場我們以觀察到，混合料從運(yùn)輸車向攤鋪機(jī)喂料斗卸料到刮料板輸料的過程中，接觸面表層料，特別是兩側(cè)車廂接觸面的表層料，在每車料中最后被刮料板送到螺旋布料器，即每一車料降溫幅度最大的表層“冷”料是集中被鋪出的。這樣的現(xiàn)象以每車料為單位周期性發(fā)生，在國際上被稱為“溫差離析”。當(dāng)表面料降溫幅度較大，在正常的碾壓過程中壓實(shí)度難以達(dá)到要求，在氣溫低、風(fēng)速大的氣候條件下施工，情況更為嚴(yán)重。在該處的壓實(shí)度低、表面紋理粗、空隙率大，是路面發(fā)生松散、坑槽和滲水破壞的薄弱點(diǎn)。
近年來，我們對高等級公路半剛性基層瀝青路面時期局部破壞情況進(jìn)行長期的跟蹤觀測和調(diào)查，對早期破壞產(chǎn)生的看法從初期到現(xiàn)在有了很大的轉(zhuǎn)變。原來，普遍認(rèn)為半剛性基層成型不好或基層下存在“素土”層或局部層厚度不夠等施工缺陷是破損發(fā)生的直接原因。但后來發(fā)現(xiàn)，這種分析的局限性很大，不能從本質(zhì)給予合理解釋，主要原因為：
（1）這些施工缺陷在局部破壞處出現(xiàn)的比例很低；
（2）我們把這些存在施工缺陷的路面假定為“柔軟路面”，也不應(yīng)該在累計軸載很小的情況下發(fā)生破壞；
（3）破壞很明顯與水有直接的關(guān)系，都經(jīng)歷了滲水—唧漿—局部缺陷—松散—坑槽的過程，那么為什么在這些地方水下滲如此嚴(yán)重。經(jīng)過對局部破壞形成過程的長期觀測，我們發(fā)現(xiàn)破損位置的瀝青表面紋理一般較粗，雨后表面濕潤狀況與周圍路面不同，滲水明顯，破損前有唧漿現(xiàn)象。取樣分析表明，這些地方的瀝青層密度低空隙率大，在攤鋪時混合料已經(jīng)結(jié)塊，施工溫度越低混合料結(jié)塊發(fā)生的程度越嚴(yán)重，局部破壞產(chǎn)生的數(shù)量較大，溫差離析是導(dǎo)致這一結(jié)果的直接原因。因此，我們認(rèn)為半剛性基層瀝青路面早期局部破壞發(fā)生的主要原因是溫差離析。
這一現(xiàn)象在國際上引起高度重視。1996年華盛頓大學(xué)的一位研究生，用紅外感溫成像儀對混合料運(yùn)輸、攤鋪、路面成型和路面破損，進(jìn)行了全面跟蹤檢測，發(fā)現(xiàn)“溫差離析”是瀝青路面發(fā)生早期局部破損的一個重要原因。當(dāng)時，這一結(jié)論沒有引起運(yùn)輸當(dāng)局的注意，后在州運(yùn)輸部的資助下，該研究生在更大范圍內(nèi)開展了調(diào)查，最終確認(rèn)了“溫差離析”的嚴(yán)重危害，在國際學(xué)術(shù)界引起了很大的反響。目前，日本、歐洲等國已全面開展了對這一現(xiàn)象的調(diào)查研究。德國已開發(fā)投入使用。對于我國的施工組織水平和混合料性質(zhì)來說，采用這種工藝措施是必要的，特別是在春秋季節(jié)和趕進(jìn)度施工中應(yīng)用，可消除溫差離析，提高平整度和壓實(shí)度的均勻性，消除早期局部損壞。
2瀝青路面碾壓控制技術(shù)
2.1施工溫差控制
在《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ032—94）表7.2.4中，規(guī)定了瀝青混合料的碾壓溫度，以保證在適當(dāng)?shù)臏囟认拢瑸r青混合料能夠壓實(shí)到規(guī)定的密度。事實(shí)上，規(guī)范規(guī)定壓實(shí)度的本質(zhì)是保證瀝青混合料的施工和易性，使其具有可壓實(shí)性。
很明顯，規(guī)范沒有按瀝青混合料的級配類型、碾壓層厚、瀝青性質(zhì)和施工環(huán)境溫度等因素分類制定，需要地施工過程中根據(jù)項目情況具體分析。但大部分項目上在這上點(diǎn)上沒有實(shí)現(xiàn)。包括業(yè)主和監(jiān)理。例如，有些高等級公路瀝青路面各層使用的瀝青標(biāo)號不同，但要求的碾壓溫度卻相同；有些3CM厚的抗滑表層因降溫快，比4CM甚至5CM厚的中粒式AC層要難以壓實(shí)；春、夏、秋三季的溫度差異明顯，但在這三季鋪筑瀝青路面的溫度卻執(zhí)行相同的標(biāo)準(zhǔn)。
這些問題涉及到一個共同的技術(shù)關(guān)鍵——瀝青的等粘溫度。不同標(biāo)號的瀝青在粘度相同時的溫度不同；不同級配類型的混合料施工和易性不同；不同季節(jié)，下承層溫度和氣溫不同，會明顯地影響混合料的散熱速率。不同溫度下或相同溫度下瀝青的粘度是影響壓實(shí)難易程度的重要因素，因此，直接針對瀝青粘度進(jìn)行施工溫度控制是最有效的途徑。有些國家直接用瀝青粘度對施工溫度進(jìn)行控制，如美國瀝青協(xié)會2號手冊（MS—2）指出，瀝青混凝土的最佳拌和溫度應(yīng)是瀝青粘度（運(yùn)動粘度）1.7±0.2P相應(yīng)的溫度，瀝青混凝土的最佳壓實(shí)溫度應(yīng)是與瀝青粘度2.8±0.3P相應(yīng)的溫度。我國《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTJ052—93表4.2.3對擊實(shí)試驗的溫度也做了同樣的規(guī)定。
當(dāng)前，改性瀝青被廣泛應(yīng)用，改性劑使瀝青的針入度軟化點(diǎn)均有提高，甚至瀝青抗剝落劑的加入也會使常規(guī)攤鋪溫度下的混合粘度提高。空隙率大或?qū)雍褫^薄的混合料見感溫速度快，難以碾壓的現(xiàn)象比比皆是。只有縮短碾壓路段的長度或提高初壓溫度，才能保證充分壓實(shí)。
SMA瀝青混和料添加了纖維，使等粘溫度大大提高，與此同時，馬歇爾實(shí)驗的各種溫度必須相應(yīng)提高，如某特大橋橋面鋪裝層使用了高粘度改性瀝青SMA混和料，其馬歇爾實(shí)驗的擊實(shí)溫度由常規(guī)的110℃~130℃提高到170℃~180℃，出廠溫度從140℃~165℃提高到180℃~210℃，攤鋪溫度由120℃~160℃提高到170℃~190℃，碾壓終了溫度由大于70℃提高到大于135℃。
因此，在實(shí)際施工當(dāng)中，我們要根據(jù)施工氣溫、下承層溫度、鋪層厚度、級配類型、瀝青性質(zhì)等，用等粘度這一概念，監(jiān)測推進(jìn)控制溫度，使瀝青混合料有良好的施工和易性，保證得到充分的壓實(shí)。
2.2壓實(shí)機(jī)械的選型配置
瀝青路面攤鋪后的碾壓過程一般分為初壓、復(fù)壓、終壓3個階段，在這三個階段碾壓設(shè)備有兩種基本的配置類型：“鋼輪+振動鋼輪+鋼輪”與“鋼輪+膠輪+鋼輪”。長期的工程實(shí)踐表明，這兩種配置方式的碾壓效果良好。為了盡可能在高溫下壓實(shí)混合料、縮短碾壓時間，減少熱量損失，有些高速公路采用了膠輪+鋼輪的設(shè)備組合，將三個階段碾壓縮成兩人階段“初壓（復(fù)壓）+終壓”盡管因級配和厚度合適混合料沒有推移，路面縱向平整度也能達(dá)到要求，但抽查發(fā)現(xiàn)，這種碾壓方式使粗集料壓碎率達(dá)到10%以上，遠(yuǎn)大于三個階段法。幾個工地的現(xiàn)場試驗均證明“膠輪+鋼輪”法使集料壓碎率明顯增大，這一結(jié)論是否具有普遍性，還需經(jīng)時間證明，但這一結(jié)論卻提醒我們必須注意，碾壓設(shè)備的組合方式對施工質(zhì)量有很很大的影響，在確定碾壓方式時必須對此有充分的認(rèn)識。
2．3壓實(shí)交果的評價指標(biāo)
設(shè)計規(guī)范和施工規(guī)范對瀝青路面的級配類型、壓實(shí)度及允許的空隙率均作了規(guī)定。在瀝青混合級配設(shè)計中，馬歇爾試件的空隙率必須在允許范圍內(nèi)，實(shí)質(zhì)上，馬歇爾試件的空隙率是作為壓實(shí)度達(dá)到100%的空隙率。對于常規(guī)瀝青路面壓實(shí)度在96~100%之間變化時，壓實(shí)度每降低1%，空隙率增加1~1.5%。那么用壓實(shí)度一個指標(biāo)來控制瀝青路面的施工質(zhì)量，會導(dǎo)致空隙率超出規(guī)定要求。我國交通行業(yè)公認(rèn)，空隙率7%是瀝青路面是否滲水的界限值。空隙率小于7%時，可以認(rèn)為該鋪層基本不滲水，空隙率介于7~15%之間時，認(rèn)為該鋪層會發(fā)生滲水并存留水分現(xiàn)象，水蒸發(fā)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于滲水速度，對路面的破壞作用很大。因此，對于AC型鋪層來說，保持空隙率介于3~6%是至關(guān)重要的。
當(dāng)AC層馬歇爾擊實(shí)試驗的空隙率為5%，則施工壓實(shí)度一般必須達(dá)到98%左右，才能使鋪層空隙率小于7%，如果壓實(shí)度按97%作為控制低限，要達(dá)到鋪層空隙率小于7%，則馬歇爾擊實(shí)試件的空隙率一般應(yīng)小于4%。在瀝青質(zhì)量不斷提高和礦料級配范圍不斷改良的情況下，達(dá)到設(shè)計指標(biāo)不是很難，很多有經(jīng)驗的技術(shù)人員在混合料設(shè)計中事實(shí)上把空隙率作為控制的關(guān)健指標(biāo)來對待。
施工規(guī)范工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)中，對鋪層的壓實(shí)度作了要求，但沒有空隙率控制標(biāo)準(zhǔn)。因此，使不少建成路段的壓實(shí)度雖然達(dá)到要求但空隙率超標(biāo)，雨后鉆孔發(fā)現(xiàn)路面滲水嚴(yán)重，半剛性基層表面被侵蝕，唧漿現(xiàn)象頻頻發(fā)生。因此，我們不僅要控制壓實(shí)度不能小于規(guī)范低值，同時不能小于用馬歇爾試件空隙率設(shè)計的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，并把路面實(shí)際空隙率指標(biāo)列入施工驗收標(biāo)準(zhǔn)。
3結(jié)論
以上分析計論的技術(shù)問題在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中普遍存在，特別是壓實(shí)度指標(biāo)采用不當(dāng)和施工離析致不良后果還相當(dāng)普遍和嚴(yán)重，應(yīng)引起人們的高度重視，在解決問題中，應(yīng)注意以下原則：
1、對于中、粗料混合料應(yīng)嚴(yán)格限制攤鋪寬度，避免集料離析，
2、溫差離析是導(dǎo)致瀝青路面早期局部破壞的重要原因，特別是對于低溫下施工的路面，除了采取運(yùn)輸保溫措施外，攤鋪前工地二次拌和工藝是消除溫差離析的必要措施。
3、應(yīng)以等粘溫度與攤鋪溫度相符作為基本標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)考慮瀝青性質(zhì)、混合料類型和施工環(huán)境溫度，確定碾壓溫度。
4、碾壓機(jī)械選配不僅要考慮壓實(shí)度指標(biāo)，還要考慮對路面內(nèi)在的質(zhì)量影響。
5、路面實(shí)際空隙率依賴于壓實(shí)度和設(shè)計空隙率，應(yīng)在不低于規(guī)范壓實(shí)度的前提下，設(shè)計計算工地壓實(shí)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，保證實(shí)際空隙率處于允許范圍之內(nèi)。
參考文獻(xiàn)
1、中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTJ032-94）北京：人民交通出版社
2、李小明關(guān)于瀝青路面施工質(zhì)量控制的幾個問題的分析。陜西路橋，1992（2）。
關(guān)健詞瀝青路面病害施工離析溫差離析實(shí)際孔隙率
瀝青路面被我國大多數(shù)干線公路所采用，特別是半剛性基層瀝青路面更成為我國高等級公路的典型路面結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量及其軸重越來越大，對瀝青路面的結(jié)構(gòu)要求和施工質(zhì)量水平提出了更高的要求。
近年來我國的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工控制技術(shù)水平取得了長足的發(fā)展，但由于研究領(lǐng)域更多的局限于結(jié)構(gòu)和材料范疇，對施工工藝的研究重視不夠，仍停留在依靠經(jīng)驗和引進(jìn)設(shè)備的階段。根據(jù)多年來對施工過程和建成路段路況變化的觀測，我們認(rèn)為當(dāng)前瀝青路面便用質(zhì)量頻頻出現(xiàn)問題，與施工工藝其控制技術(shù)是否科學(xué)合理的密切關(guān)系。本文針對施工過程中存在的這兩方面工藝技術(shù)問題進(jìn)行探討。
1、瀝青路面施工離析控制技術(shù)
瀝青混合料離析的廣義概念應(yīng)該是瀝青混合料性能的不均勻性變化,在施工中離析的表現(xiàn)是多種多樣的,如集料粗細(xì)顆粒的離析、混合料溫度不均勻?qū)е碌碾x析、混合料拌和不均勻產(chǎn)生的離析等等。我們經(jīng)常稱為的瀝青混合料離析是指瀝青混合料施工過程中粗細(xì)集料的不均勻分離變化。根據(jù)多年的跟蹤調(diào)查，在運(yùn)輸過程中由表及里瀝青混合料溫度發(fā)生不均勻變化，直接攤鋪后溫度較低的料團(tuán)不易壓實(shí)，是路面發(fā)生早期破壞的重要因素之一。因此，研究溫度差異導(dǎo)致的離析是很有意義的。
1．1瀝青混合料集料離析控制
半剛性基層瀝青路面是高速公路的典型路面結(jié)構(gòu)，使用率達(dá)95%。其中，AC-16Ⅰ型瀝青砼路面經(jīng)常被作為上面層使用。一般認(rèn)為，AC-16Ⅰ混合料不易離析，用肉眼觀察表面集料分布，幾乎看不出離析現(xiàn)象。近年來，我們對幾條高速公路瀝青面層的施工進(jìn)行了抽查，寬幅攤鋪AC-16Ⅰ型瀝青混合料的離析情況相當(dāng)嚴(yán)重，改變了我們的習(xí)慣看法，在10.5米攤鋪機(jī)后尚未碾壓的段落,分左、中、右3個位置對稱取樣，其抽提試驗結(jié)果如表1
尚未碾壓瀝青混合料抽提試驗表1
孔徑(MM)191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075
規(guī)范范圍10095~10075~9058~7842~6332~5022~3716~2811~217~154~8
左10090.4576.8255.9935.4432.312320.3512.667.385.59
中10097.7687.9981.3362.9734.2724.1621.3813.257.885.86
右10089.2977.1356.6637.1433.1323.5620.8512.957.595.83
平均10093.8182.4868.8349.6333.523.722113.037.685.79
從抽檢結(jié)果我們可以得出以下結(jié)論：
（1）、左、中、右三點(diǎn)的綜合平均通過率與未攤鋪同批攤鋪混合料的級配相符；
（2）、左、中、右三點(diǎn)≦2.36MM篩孔的通過率基本相同，證明≦2.36MM的集料未發(fā)生離析;
(3)、大于4.75MM以上篩孔的3點(diǎn)通過率差異較大，證明集料顆料的離析嚴(yán)重，左右兩側(cè)的粗集料通過率基本相同，說明離析對稱發(fā)生；
（4）、粗集料向兩側(cè)分布，左右兩側(cè)大于4.75MM的粗骨料含量為64%，中間為36%，均超出規(guī)定的級配范圍。即攤鋪中心混合料明顯偏粗，兩側(cè)偏細(xì)。
寬幅攤鋪離析導(dǎo)致結(jié)果是嚴(yán)重的，他不僅影響了路面的使用性能，也促使了路面早期破壞，耐久性大打折扣。從現(xiàn)有調(diào)查結(jié)果看，其主要后果表現(xiàn)以下三個方面:：
（1）、由于離析，中部混合料偏細(xì)導(dǎo)致路面熱穩(wěn)定性嚴(yán)重下降。標(biāo)準(zhǔn)四車道高速公路一幅路面寬度為10.5米，施工攤鋪中心位于行車道左輪跡處，行車道左輪跡車轍比右輪跡嚴(yán)重，行車結(jié)果恰恰相反。由此看，因為離析使中部的熱穩(wěn)定性下降較為嚴(yán)重。
（2）由于離析，中部混合料偏細(xì)導(dǎo)致路面中部抗滑能力明顯比兩側(cè)弱。如高速公路行車道，經(jīng)過一年運(yùn)營后其磨擦系數(shù)和構(gòu)造深度均比超車道要差得多，排除渠化交通因素外，行車道混合料偏細(xì)是主要因素，從表面紋理就可以直觀看出這一點(diǎn)。
（3）由于離析，兩側(cè)混合料較粗空隙率較大，滲水現(xiàn)象嚴(yán)重。高速公路超車道路面滲水后緩慢向行車道滲透，因行車道左輪跡處混合料細(xì)而密實(shí)，導(dǎo)致該處水分聚集，易發(fā)生破壞。調(diào)查結(jié)果顯示，行車道發(fā)生的路面損壞，一般占95%以上，其中行車道左輪上發(fā)生的破壞占85%以上。
事實(shí)上，大于7M的攤鋪寬度對于中粗粒徑的混合料來說，無法回避離析問題，解決問題的最基本方法就是不要寬幅攤鋪。許多工業(yè)化國家對大于11MM粒徑的混合料的攤鋪寬度均有比較嚴(yán)格的限制。而我國高等級公路瀝青層的粒徑均大于此，攤鋪寬度應(yīng)嚴(yán)加控制。高速公路一幅路面寬度≥10.5M，采取并機(jī)梯形熱接縫施工完全可以保證施工質(zhì)量，這在國外是通行的做法。但由于我國的施工管理粗放，使接縫平整度處理不好。所以，近年來大部分建設(shè)單位幾乎不加考慮的要求寬幅一次攤鋪。針對這種需要，國外設(shè)備廠家特為中國市場開發(fā)了攤鋪寬度達(dá)16M的攤鋪機(jī)，對于諸如此類的寬幅攤鋪機(jī)，在選擇時必須謹(jǐn)慎，應(yīng)考慮我國混合料集料的使用特性分析采用。
1.2瀝青混合料溫差離析控制
瀝青混合料拌制完成后，從拌和廠向攤鋪現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)倪^程中，空氣與混合料之間的溫差一般大于120℃。加上因速度形成的相對風(fēng)速較高，會導(dǎo)致混合料溫度在到達(dá)現(xiàn)場前有較大的下降。降溫幅度由表及里逐漸減少，最嚴(yán)重的降溫區(qū)發(fā)生在料堆表面和與軒廂的接觸面。降溫嚴(yán)重程度取決于運(yùn)輸時間、速度、氣溫、保溫措施等因素。
接觸面到內(nèi)部核心區(qū)降溫幅度在正常氣溫下平均可以達(dá)到15℃~45℃。接觸面15CM深度范圍內(nèi)的平均降溫幅度可達(dá)到45℃~65℃，使表面混合料的粘度明顯增大。高溫季節(jié)表面混合料形成“軟”殼，低溫季度形成“硬”殼。
在現(xiàn)場我們以觀察到，混合料從運(yùn)輸車向攤鋪機(jī)喂料斗卸料到刮料板輸料的過程中，接觸面表層料，特別是兩側(cè)車廂接觸面的表層料，在每車料中最后被刮料板送到螺旋布料器，即每一車料降溫幅度最大的表層“冷”料是集中被鋪出的。這樣的現(xiàn)象以每車料為單位周期性發(fā)生，在國際上被稱為“溫差離析”。當(dāng)表面料降溫幅度較大，在正常的碾壓過程中壓實(shí)度難以達(dá)到要求，在氣溫低、風(fēng)速大的氣候條件下施工，情況更為嚴(yán)重。在該處的壓實(shí)度低、表面紋理粗、空隙率大，是路面發(fā)生松散、坑槽和滲水破壞的薄弱點(diǎn)。
近年來，我們對高等級公路半剛性基層瀝青路面時期局部破壞情況進(jìn)行長期的跟蹤觀測和調(diào)查，對早期破壞產(chǎn)生的看法從初期到現(xiàn)在有了很大的轉(zhuǎn)變。原來，普遍認(rèn)為半剛性基層成型不好或基層下存在“素土”層或局部層厚度不夠等施工缺陷是破損發(fā)生的直接原因。但后來發(fā)現(xiàn)，這種分析的局限性很大，不能從本質(zhì)給予合理解釋，主要原因為：
（1）這些施工缺陷在局部破壞處出現(xiàn)的比例很低；
（2）我們把這些存在施工缺陷的路面假定為“柔軟路面”，也不應(yīng)該在累計軸載很小的情況下發(fā)生破壞；
（3）破壞很明顯與水有直接的關(guān)系，都經(jīng)歷了滲水—唧漿—局部缺陷—松散—坑槽的過程，那么為什么在這些地方水下滲如此嚴(yán)重。經(jīng)過對局部破壞形成過程的長期觀測，我們發(fā)現(xiàn)破損位置的瀝青表面紋理一般較粗，雨后表面濕潤狀況與周圍路面不同，滲水明顯，破損前有唧漿現(xiàn)象。取樣分析表明，這些地方的瀝青層密度低空隙率大，在攤鋪時混合料已經(jīng)結(jié)塊，施工溫度越低混合料結(jié)塊發(fā)生的程度越嚴(yán)重，局部破壞產(chǎn)生的數(shù)量較大，溫差離析是導(dǎo)致這一結(jié)果的直接原因。因此，我們認(rèn)為半剛性基層瀝青路面早期局部破壞發(fā)生的主要原因是溫差離析。
這一現(xiàn)象在國際上引起高度重視。1996年華盛頓大學(xué)的一位研究生，用紅外感溫成像儀對混合料運(yùn)輸、攤鋪、路面成型和路面破損，進(jìn)行了全面跟蹤檢測，發(fā)現(xiàn)“溫差離析”是瀝青路面發(fā)生早期局部破損的一個重要原因。當(dāng)時，這一結(jié)論沒有引起運(yùn)輸當(dāng)局的注意，后在州運(yùn)輸部的資助下，該研究生在更大范圍內(nèi)開展了調(diào)查，最終確認(rèn)了“溫差離析”的嚴(yán)重危害，在國際學(xué)術(shù)界引起了很大的反響。目前，日本、歐洲等國已全面開展了對這一現(xiàn)象的調(diào)查研究。德國已開發(fā)投入使用。對于我國的施工組織水平和混合料性質(zhì)來說，采用這種工藝措施是必要的，特別是在春秋季節(jié)和趕進(jìn)度施工中應(yīng)用，可消除溫差離析，提高平整度和壓實(shí)度的均勻性，消除早期局部損壞。
2瀝青路面碾壓控制技術(shù)
2.1施工溫差控制
在《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ032—94）表7.2.4中，規(guī)定了瀝青混合料的碾壓溫度，以保證在適當(dāng)?shù)臏囟认拢瑸r青混合料能夠壓實(shí)到規(guī)定的密度。事實(shí)上，規(guī)范規(guī)定壓實(shí)度的本質(zhì)是保證瀝青混合料的施工和易性，使其具有可壓實(shí)性。
很明顯，規(guī)范沒有按瀝青混合料的級配類型、碾壓層厚、瀝青性質(zhì)和施工環(huán)境溫度等因素分類制定，需要地施工過程中根據(jù)項目情況具體分析。但大部分項目上在這上點(diǎn)上沒有實(shí)現(xiàn)。包括業(yè)主和監(jiān)理。例如，有些高等級公路瀝青路面各層使用的瀝青標(biāo)號不同，但要求的碾壓溫度卻相同；有些3CM厚的抗滑表層因降溫快，比4CM甚至5CM厚的中粒式AC層要難以壓實(shí)；春、夏、秋三季的溫度差異明顯，但在這三季鋪筑瀝青路面的溫度卻執(zhí)行相同的標(biāo)準(zhǔn)。
這些問題涉及到一個共同的技術(shù)關(guān)鍵——瀝青的等粘溫度。不同標(biāo)號的瀝青在粘度相同時的溫度不同；不同級配類型的混合料施工和易性不同；不同季節(jié)，下承層溫度和氣溫不同，會明顯地影響混合料的散熱速率。不同溫度下或相同溫度下瀝青的粘度是影響壓實(shí)難易程度的重要因素，因此，直接針對瀝青粘度進(jìn)行施工溫度控制是最有效的途徑。有些國家直接用瀝青粘度對施工溫度進(jìn)行控制，如美國瀝青協(xié)會2號手冊（MS—2）指出，瀝青混凝土的最佳拌和溫度應(yīng)是瀝青粘度（運(yùn)動粘度）1.7±0.2P相應(yīng)的溫度，瀝青混凝土的最佳壓實(shí)溫度應(yīng)是與瀝青粘度2.8±0.3P相應(yīng)的溫度。我國《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTJ052—93表4.2.3對擊實(shí)試驗的溫度也做了同樣的規(guī)定。
當(dāng)前，改性瀝青被廣泛應(yīng)用，改性劑使瀝青的針入度軟化點(diǎn)均有提高，甚至瀝青抗剝落劑的加入也會使常規(guī)攤鋪溫度下的混合粘度提高。空隙率大或?qū)雍褫^薄的混合料見感溫速度快，難以碾壓的現(xiàn)象比比皆是。只有縮短碾壓路段的長度或提高初壓溫度，才能保證充分壓實(shí)。
SMA瀝青混和料添加了纖維，使等粘溫度大大提高，與此同時，馬歇爾實(shí)驗的各種溫度必須相應(yīng)提高，如某特大橋橋面鋪裝層使用了高粘度改性瀝青SMA混和料，其馬歇爾實(shí)驗的擊實(shí)溫度由常規(guī)的110℃~130℃提高到170℃~180℃，出廠溫度從140℃~165℃提高到180℃~210℃，攤鋪溫度由120℃~160℃提高到170℃~190℃，碾壓終了溫度由大于70℃提高到大于135℃。
因此，在實(shí)際施工當(dāng)中，我們要根據(jù)施工氣溫、下承層溫度、鋪層厚度、級配類型、瀝青性質(zhì)等，用等粘度這一概念，監(jiān)測推進(jìn)控制溫度，使瀝青混合料有良好的施工和易性，保證得到充分的壓實(shí)。
2.2壓實(shí)機(jī)械的選型配置
瀝青路面攤鋪后的碾壓過程一般分為初壓、復(fù)壓、終壓3個階段，在這三個階段碾壓設(shè)備有兩種基本的配置類型：“鋼輪+振動鋼輪+鋼輪”與“鋼輪+膠輪+鋼輪”。長期的工程實(shí)踐表明，這兩種配置方式的碾壓效果良好。為了盡可能在高溫下壓實(shí)混合料、縮短碾壓時間，減少熱量損失，有些高速公路采用了膠輪+鋼輪的設(shè)備組合，將三個階段碾壓縮成兩人階段“初壓（復(fù)壓）+終壓”盡管因級配和厚度合適混合料沒有推移，路面縱向平整度也能達(dá)到要求，但抽查發(fā)現(xiàn)，這種碾壓方式使粗集料壓碎率達(dá)到10%以上，遠(yuǎn)大于三個階段法。幾個工地的現(xiàn)場試驗均證明“膠輪+鋼輪”法使集料壓碎率明顯增大，這一結(jié)論是否具有普遍性，還需經(jīng)時間證明，但這一結(jié)論卻提醒我們必須注意，碾壓設(shè)備的組合方式對施工質(zhì)量有很很大的影響，在確定碾壓方式時必須對此有充分的認(rèn)識。
2．3壓實(shí)交果的評價指標(biāo)
設(shè)計規(guī)范和施工規(guī)范對瀝青路面的級配類型、壓實(shí)度及允許的空隙率均作了規(guī)定。在瀝青混合級配設(shè)計中，馬歇爾試件的空隙率必須在允許范圍內(nèi)，實(shí)質(zhì)上，馬歇爾試件的空隙率是作為壓實(shí)度達(dá)到100%的空隙率。對于常規(guī)瀝青路面壓實(shí)度在96~100%之間變化時，壓實(shí)度每降低1%，空隙率增加1~1.5%。那么用壓實(shí)度一個指標(biāo)來控制瀝青路面的施工質(zhì)量，會導(dǎo)致空隙率超出規(guī)定要求。我國交通行業(yè)公認(rèn)，空隙率7%是瀝青路面是否滲水的界限值。空隙率小于7%時，可以認(rèn)為該鋪層基本不滲水，空隙率介于7~15%之間時，認(rèn)為該鋪層會發(fā)生滲水并存留水分現(xiàn)象，水蒸發(fā)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于滲水速度，對路面的破壞作用很大。因此，對于AC型鋪層來說，保持空隙率介于3~6%是至關(guān)重要的。
當(dāng)AC層馬歇爾擊實(shí)試驗的空隙率為5%，則施工壓實(shí)度一般必須達(dá)到98%左右，才能使鋪層空隙率小于7%，如果壓實(shí)度按97%作為控制低限，要達(dá)到鋪層空隙率小于7%，則馬歇爾擊實(shí)試件的空隙率一般應(yīng)小于4%。在瀝青質(zhì)量不斷提高和礦料級配范圍不斷改良的情況下，達(dá)到設(shè)計指標(biāo)不是很難，很多有經(jīng)驗的技術(shù)人員在混合料設(shè)計中事實(shí)上把空隙率作為控制的關(guān)健指標(biāo)來對待。
施工規(guī)范工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)中，對鋪層的壓實(shí)度作了要求，但沒有空隙率控制標(biāo)準(zhǔn)。因此，使不少建成路段的壓實(shí)度雖然達(dá)到要求但空隙率超標(biāo)，雨后鉆孔發(fā)現(xiàn)路面滲水嚴(yán)重，半剛性基層表面被侵蝕，唧漿現(xiàn)象頻頻發(fā)生。因此，我們不僅要控制壓實(shí)度不能小于規(guī)范低值，同時不能小于用馬歇爾試件空隙率設(shè)計的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，并把路面實(shí)際空隙率指標(biāo)列入施工驗收標(biāo)準(zhǔn)。
3結(jié)論
以上分析計論的技術(shù)問題在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中普遍存在，特別是壓實(shí)度指標(biāo)采用不當(dāng)和施工離析致不良后果還相當(dāng)普遍和嚴(yán)重，應(yīng)引起人們的高度重視，在解決問題中，應(yīng)注意以下原則：
1、對于中、粗料混合料應(yīng)嚴(yán)格限制攤鋪寬度，避免集料離析，
2、溫差離析是導(dǎo)致瀝青路面早期局部破壞的重要原因，特別是對于低溫下施工的路面，除了采取運(yùn)輸保溫措施外，攤鋪前工地二次拌和工藝是消除溫差離析的必要措施。
3、應(yīng)以等粘溫度與攤鋪溫度相符作為基本標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)考慮瀝青性質(zhì)、混合料類型和施工環(huán)境溫度，確定碾壓溫度。
4、碾壓機(jī)械選配不僅要考慮壓實(shí)度指標(biāo)，還要考慮對路面內(nèi)在的質(zhì)量影響。
5、路面實(shí)際空隙率依賴于壓實(shí)度和設(shè)計空隙率，應(yīng)在不低于規(guī)范壓實(shí)度的前提下，設(shè)計計算工地壓實(shí)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，保證實(shí)際空隙率處于允許范圍之內(nèi)。
參考文獻(xiàn)
1、中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTJ032-94）北京：人民交通出版社
2、李小明關(guān)于瀝青路面施工質(zhì)量控制的幾個問題的分析。陜西路橋，1992（2）。