摘要：沥青混合料离析是沥青路面早期破坏的主要原因。该文从集料级配离析、混合料温度离析以及运用非常规检测仪器检测等几个方面进行分析，找到影响离析的主要因素，通过在实际工程中加以控制，从而减少路面结构的不均匀性，提高路面的质量和耐久性，防止路面早期破坏的产生。
关键词：沥青路面；离析；红外热像仪；无核密度仪；质量
0前言
随着沥青路面在高速公路建设中的广泛应用，在施工过程中出现了许多质量问题，其中离析现象是最常见问题之一，它对路面质量好坏有着重要影响。如果不进行有效控制，会降低沥青混合料的力学性能和沥青路面的使用性能，缩短路面使用寿命，因此，要引起同行的足够重视。
沥青路面施工过程中一旦出现离析现象，在车辆荷载和雨水的同时作用下，易发生路面渗水，加速路面的损坏，严重影响道路的使用寿命和行驶安全，同时也带来了巨大的经济损失。由于离析现象的出现，路面的预期使用寿命甚至只有设计寿命的50%。因此，对沥青路面离析的研究具有重要的工程意义和经济价值。沥青路面施工中，离析问题的发生原因是有多方面，其中混合料级配、施工机械和温度控制等因素占主导作用。
1集料级配离析
热拌沥青混合料在生产、运输、摊铺过程中的不当操作造成混合料粗细集料分布不均，产生离析。粗骨料较为集中的地方沥青路面的空隙率较大、沥青含量低，导致沥青路面产生水损害及耐久性降低，从而产生疲劳裂缝、坑洞以及剥落等其它病害；细集料较为集中的区域沥青路面的空隙率小、沥青含量大，容易产生车辙、泛油等病害。
级配离析有多种形式：表面离析带（横向）、纵向级配的离析、局部离析。
1.1横向离析
使得混合料空隙率在横向分布上存在很大的不均匀，过细的地方由于粗骨架较少，很容易形成软弱混合料；过粗的地方造成空隙率过大，更容易产生水损害；对于排水型沥青混合料则容易产生阻水带，影响了排水效果。
1.2纵向离析
使得混合料空隙率在纵向分布上不均匀，形成了水的通道，由于水分的存在从而加速了路面材料和结构的破坏。
1.3局部离析
局部混合料空隙率过大，更加容易产生水损害，或造成局部混合料不成型，影响了路面结构的整体强度。
级配的离析原因也有多种：级配设计、施工工艺等。主要从混合料级配设计的均匀性、混合料运输、摊铺机参数调整等几个方面进行防离析的控制。
2混合料温度离析及控制
2.1红外热像仪
红外热像仪是利用探测器接受物体所发出的红外线，通过光学成像系统反映到探测元件上，并进行光电转换、信号放大、数字化处理等技术，最终形成多媒体图像并在终端显示设备上出被测物体的温度场，即红外热图像
2.2结合实体工程的温度离析跟踪检测
温度离析主要是热拌沥青混合料在运输、摊铺的过程中，由于不同位置的混合料温度下降不一致，导致摊铺、碾压沥青混合料的温度差异，产生温度离析。结合实体工程项目，采用红外热像仪对沥青混合料的出厂直到碾压完毕过程中的温度变化进行跟踪检测，包括对装料、卸料、摊铺、碾压等关键位置和步骤进行观测取像研究。
沥青混合料在拌合站卸料过程中，沥青混合料温度比较均匀，为175~185℃。随着拌合站的放料装车，运输车辆边侧温度有所升高，但仍与混合料本身的料温形成一个较大的温差，这也是贴近车厢的混合料温度有所散失的原因。
运输车到达现场，揭开覆盖措施后，进行了红外热成像数据的采集，沥青混合料表面的温度在170~175℃，如图1所示。随后在运输车起斗后，发现内部沥青混合料温度仍维持在180~185℃。这说明，做好足够的保温措施的沥青混合料在运输过程中，整体温度几乎无损耗，只是表面或者贴近运输车车厢等局部的混合料有轻微的热传递现象。
通过运用红外热像仪对沥青混合料在施工过程中装料、卸料、摊铺、碾压各个环节温度场的观测及红外热成像图的分析，可以发现，沥青混合料的温度损失主要发生在摊铺和碾压过程中，且下降速度较快，直接影响到沥青混合料的路用性能。另外，红外热像仪作为一种新型的无损检测工具，与传统检测方法相比有着较大的优势，将红外热像仪应用于沥青路施工中，能够适时地检测沥青混合料温度变化状况，并通过红外热成像图的分析，及时对温度离析变化进行评定，对沥青路面施工质量的提高意义重大。
3基于PQI的路面施工横、纵向离析分析
3.1无核密度仪PQI
沥青路面无核密度仪(Asphalt PavementQuality Indicator)，是美国Trans Tech公司的第三代产品，简称PQI。PQI的工作原理是通过底部的感应板产生螺旋形的探测磁场来测试介电常数，仪器的电子部件再将场信号转换成材料的密度读数显示在屏幕上。其检测原理是向被检测材料中发射电磁波，电磁波在材料中传播时，其能量发生吸收和损耗，材料对电磁波能量的吸收和损耗取决于材料的介电常数。因此，无核密度仪由于其快速无损及大数据库的检测特点，在沥青路面的施工控制和质量验收环节中应用越来越广泛。
3.2纵向非均匀性检测分析
运用红外热像仪对某一施工段落的摊铺温度进行持续性监测，将每车沥青混合料的铺筑段落均分成6份，并在同一纵断面上进行摊铺后温度检测。路面铺筑完毕后期检测时，在取芯标定过后，运用无核密度仪PQI进行压实度检测，结果如下。
表1 第一车测点
图5连续两辆运输车混合料摊铺温度监测
沥青混合料摊铺时，运用红外热像仪对连续两辆运输摊铺段落进行了温度监测。通过温度分布直方图可以得出：
1）运输车初始卸料时，沥青混合料摊铺过后温度是偏低的。因为在初始卸料时，运输车尾部和部分顶部表面混合料先被倾倒至摊铺机料斗，这部分混合料在运输过程中温度损失是最大的。第二车初始测点的温度偏低，则是由于前一辆运输车卸料完毕后摊铺机料斗中残留的混合料温度散失造成的。因此，每辆运输车初始卸料摊铺的温度都是偏低的。
2）随着卸料、摊铺的持续进行，沥青混合料的温度在不断提升，并达到一个最高点。这部分沥青混合料位于车厢中部，与空气及车厢的内壁接触面少，在运输过程中一直保持较高的温度。
图7密度代表值横向分布
从横向检测结果可知，路面密度的横向非均匀性也是比较明显的，在点1和点7处密度相对较小，分别为2.413g/cm3和2.419g/cm3，在点4处密度最小，为2.405g/cm3。
分析发现，点1和点7处于摊铺横断面的边缘处，而点4处于两台摊铺机并机联铺的接缝处，这些地方密度偏低的原因主要是施工过程中纵向接缝的温度损失及边部压实机械不易压实导致的压实不足。
可见，沥青路面所表现出的横向非均匀性主要出现在路面的边缘以及摊铺机的连接处，因此，在施工过程中应加强对摊铺机边部以及并机联铺连接处的施工质量控制，发现密度不足及时进行补压。同时还应合理地调整摊铺机螺旋布料器，减少摊铺机收料斗收料次数，尽量采用全幅摊铺取代并机联铺的方式。
4结语
（1）本文介绍了混合料级配离析、温度离析以及相应的非常规检测手段，通过对现场数据的采集，分析了离析对沥青路面施工质量造成的影响及施工控制；
（2）红外热像仪对沥青路面施工的温度检测有实时性、准确性、全面性等诸多优点，可以时时反映出沥青路面施工过程中存在的混合料温度离析，利于施工方及时采取改进措施，保证沥青路面的施工质量；
（3）PQI密度和芯样密度具有较好的相关性，基于无核密度仪PQI的路面施工离析检测和评价，方法简便、快捷，检测结果合理，可直观反映检测路段的施工离析状况，便于施工质量的控制。还可以在短时间内采集大量数据样本，对沥青路面的施工质量评价提供客观依据。
总之，在沥青路面施工过程中，对于存在的一些质量问题以及可能产生的各种不良后果要有明确的认识，做好对离析问题的处理，掌握科学合理的施工方案，最终确保路面工程整体质量和使用寿命。
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论文作者:周丽平
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
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