□文/王偉廣 李正中 楊鳳雷 滿 偉

造成道路路面形成破壞的重要原因在于瀝青路面的離析[1～2]。本文對(duì)天津市某高速公路多個(gè)斷面瀝青混合料進(jìn)行級(jí)配分析，紅外溫度、路面滲水系數(shù)檢測(cè)以及無核密度試驗(yàn)，總結(jié)瀝青路面離析規(guī)律并提出相應(yīng)的解決措施。

1 級(jí)配分析

拼縫、收斗、路緣石、掛桿等處是離析現(xiàn)象發(fā)生的典型位置。為得到這些地方離析程度的定量認(rèn)識(shí)，對(duì)天津市某高速中面層AC-20型瀝青混合料進(jìn)行取樣和試驗(yàn)。取樣位置包括攤鋪機(jī)后拼縫、掛桿、收斗、距中央30 cm處和正常處等典型位置。采用特制取樣板取樣，再運(yùn)至試驗(yàn)室進(jìn)行抽提篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 不同斷面處級(jí)配曲線

由圖1可得，現(xiàn)場(chǎng)5處典型位置取樣的級(jí)配偏差主要體現(xiàn)在4.75、2.36 mm通過率上，以4.75、2.36 mm為離析判別的關(guān)鍵篩孔，再對(duì)關(guān)鍵篩孔通過率進(jìn)行進(jìn)一步分析，見圖2和圖3。

圖2 不同斷面4.75 mm通過率

圖3 不同斷面2.36 mm通過率

由圖2可見：混合料4.75 mm通過率可劃分為三個(gè)層次，拼縫和距中央分割帶30 cm處兩個(gè)位置最低，收斗處次之，掛桿與正常處最高；拼縫和距中央分割帶30 cm處比掛桿與正常處的4.75 mm通過率低超過3%。由圖3可見：混合料2.36 mm通過率可分為二個(gè)層次，拼縫和距中央分隔帶30 cm處兩個(gè)位置偏低，收斗、掛桿與正常處較高；拼縫和距中央分隔帶30 cm處較掛桿與正常處的2.36 mm通過率低1%～2%。拼縫、距中央分割帶30 cm處和收斗處從視覺觀察中粗集料集中、構(gòu)造深度大，可以認(rèn)為離析易發(fā)位置。

拼縫和距中央分割帶30 cm處關(guān)鍵篩孔通過率比正常路段低，級(jí)配偏粗。理論上來說，收斗處是粗集料容易集中的地方，但受取樣時(shí)機(jī)影響，事先埋設(shè)取樣器難以恰好取到收斗攤鋪離析之處，故關(guān)鍵篩孔4.75、2.36 mm通過率并沒有明顯偏低。另外，掛桿位置的級(jí)配與正常路段相差無幾，現(xiàn)場(chǎng)視覺觀察也發(fā)現(xiàn)掛桿位置較為均勻，可以看作正常的非離析區(qū)域。

2 溫度離析檢測(cè)

溫度離析通常是指瀝青混合料在拌和、運(yùn)輸及攤鋪過程中溫度出現(xiàn)較大差異的現(xiàn)象。瀝青混合料的各項(xiàng)性能與溫度之間有密切的關(guān)系，所以，溫度離析將影響瀝青混合料的密度、空隙率，從而影響到路面強(qiáng)度及其耐久性，而JTGF 40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)于溫度離析沒有相應(yīng)的要求。

溫度離析對(duì)路面的平整度與壓實(shí)度的均勻性產(chǎn)生影響。只有鋪面的整體被同等程度的壓實(shí)才能產(chǎn)生均勻的密度，低溫區(qū)域的混合料不能被有效壓實(shí)，造成表面粗糙，空隙率偏大，出現(xiàn)水損壞現(xiàn)象，甚至對(duì)路面強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。此外，低溫區(qū)域的瀝青混合料影響臨近高溫區(qū)域的瀝青混合料的壓實(shí)，改變高溫區(qū)的瀝青混合料的壓實(shí)效果。

本文采用了紅外攝像技術(shù)對(duì)攤鋪現(xiàn)場(chǎng)的溫度進(jìn)行檢測(cè)。其原理：所有物體都以熱量形式發(fā)射紅外線波，當(dāng)它被紅外線溫度記錄儀探測(cè)到時(shí)，就會(huì)將其轉(zhuǎn)換成電波，產(chǎn)生一張物體熱量可視圖片；圖片上的不同顏色代表不同溫度，如藍(lán)色代表溫度較低區(qū)域，紅色代表溫度較高區(qū)域等[3]。

面層的壓實(shí)將會(huì)改變表面熱量的特征，氣候特征、碾壓遍數(shù)、碾壓時(shí)機(jī)以及噴水量等都會(huì)改變鋪面的溫度分布情況，然而對(duì)于鋪設(shè)溫度來講，可以排除碾壓等外界因素的干擾，能夠?qū)旌狭蠝囟入x析形成精確評(píng)價(jià)。因此，在實(shí)際的實(shí)施過程中應(yīng)在混合料第一次壓實(shí)后采集紅外攝像溫度試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

在施工過程中對(duì)攤鋪機(jī)斷面的溫度離析情況進(jìn)行研究。攤鋪機(jī)寬度在6 m左右，為了解攤鋪溫度在該范圍內(nèi)分布，對(duì)該區(qū)域的溫度進(jìn)行測(cè)量，見圖4。由圖4看出，攤鋪后，溫度整體呈現(xiàn)兩邊低，中間高的規(guī)律分布趨勢(shì)，拼縫處存在最低溫度，與最高溫度相比，二者間存在著20℃以上的極差。

圖4 攤鋪機(jī)后溫度分布

3 滲水系數(shù)檢測(cè)

瀝青路面的離析可通過滲水系數(shù)進(jìn)行表征，滲水系數(shù)試驗(yàn)屬非破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)本身操作快捷簡(jiǎn)便，可以較為迅速地對(duì)鋪設(shè)路面的質(zhì)量狀況做出反應(yīng)，對(duì)于瀝青路面離析的快速檢測(cè)和評(píng)定極為適合[5]。

對(duì)AC-20中面層進(jìn)行橫斷面滲水測(cè)試并采用網(wǎng)格法繪制滲水系數(shù)圖，其中邊緣加密區(qū)測(cè)試3點(diǎn)，拼縫位置為4.5～5.5 m，測(cè)試4點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果見圖5。

圖5 某高速AC-20S中面層滲水系數(shù)等高線

滲水系數(shù)的分布規(guī)律符合設(shè)計(jì)方案的預(yù)期，即在邊緣和拼縫1 m范圍屬于滲水區(qū)，其他區(qū)域?yàn)椴粷B水區(qū)，從而證明了網(wǎng)格法劃分原則的正確性，可將滲水系數(shù)用于離析檢測(cè)，滲水系數(shù)離析判定標(biāo)準(zhǔn)還有待探討

4 無核密度檢測(cè)

很大程度上，路面的不均勻程度與其密度具有一定的相關(guān)性。通常，對(duì)于瀝青面層來講，集料離析嚴(yán)重時(shí)，粗集料含量會(huì)相對(duì)高，空隙率相對(duì)較大，導(dǎo)致密度較小，同理，對(duì)于均勻的瀝青面層，其密度會(huì)相對(duì)較大。傳統(tǒng)的瀝青面層密度測(cè)定方法是通過路面取芯，再通過室內(nèi)試驗(yàn)來測(cè)定，試驗(yàn)過程長(zhǎng)，而且試驗(yàn)結(jié)果受試驗(yàn)人員和設(shè)備等影響誤差較大。

無核密度儀用于測(cè)量瀝青路面壓實(shí)度，速度快且對(duì)路面無任何損傷。使用過程中應(yīng)保證檢測(cè)路段不被雨淋濕并且不受任何污染，同時(shí)，在對(duì)混合料密度進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)進(jìn)行相關(guān)標(biāo)定，檢測(cè)過程中保證路面平整無缺陷。選擇主線與橋面兩段，利用無核密度儀測(cè)量全斷面的密度分布，見圖6。

圖6 主線和橋面無核密度分布

由圖6可見，主線段的密度比橋面的密度大一些且其全斷面的密度分布有一定規(guī)律，即在路兩側(cè)邊緣密度偏小，其他位置密度在較小范圍內(nèi)波動(dòng)。橋面密度分布則無明顯規(guī)律，沿橫向方向上下波動(dòng)幅度較大。

此外，對(duì)兩段路面進(jìn)行的滲水試驗(yàn)表明，橋面斷面滲水系數(shù)的平均水平顯著高于主線段。由此推斷，施工階段，橋面瀝青混凝土的碾壓不如主線段有序和充分，鋪面的均勻性不好且壓實(shí)功普遍不足，反映到檢測(cè)性能指標(biāo)上，則表現(xiàn)為密水性稍差，密實(shí)度偏小。

5 結(jié)論

在斷面兩邊和攤鋪機(jī)拼縫處，芯樣體積指標(biāo)差異性較大，表明離析狀況明顯；此外，該段滲水系數(shù)的檢測(cè)結(jié)果也反映全斷面滲水系數(shù)大部分超標(biāo)。對(duì)于離析判別指標(biāo)，芯樣體積指標(biāo)中的油石比、級(jí)配、密度或空隙率等及與滲水系數(shù)之間存在一定的相關(guān)性，它們關(guān)于離析屬性、程度的判別具有一致性。因此，在瀝青路面施工時(shí)，尤其要注意對(duì)斷面兩邊1 m范圍內(nèi)以及攤鋪接縫位置1～2 m范圍內(nèi)的施工質(zhì)量控制。