沥青混合料离析的检测及技术处理

■余 斌 ■大理子龙机械化工程有限公司，云南 大理 671000

1 沥青混合料离析概述

沥青路面是我国公路路面结构的主要形式，沥青混合料在施工过程中的离析是造成沥青路面早期损坏的主要原因之一。经过摊铺压实后的沥青面层，在一定区域范围内材料组成与设计不符并且性质发生了变化，例如沥青混合料的空隙率、级配组成、沥青含量、碾压温度等存在差异，导致成型路面表现出不同的路用性能，这就是沥青混合料的离析，包括集料离析和温度离析两大类型。

组成集料的移动，是导致沥青混合料集料离析的主要原因。从我们日常沥青混合料处理的实践来看，离析形成的原因是多方面的，主要包括:沥青混合料设计本身不良，生产了热拌沥青混合料，沥青混合料的装卸方法失当，摊铺机操作的失范不合规，摊铺后的沥青混合料存在较大的温度差异等。按照国外学者的观点，沥青混合料离析的机理是:混合料下落的过程中，由于粗集料移动的距离相比细集料的明显较大，所以在这个过程中粗细集料就分开了。

2 沥青混合料离析的检测方法

结合沥青路面养护维护实践，这里主要谈以下几种检测方法:

2．1 视觉观察法

视觉观察法就是通过肉眼观察，来判断事物是否变化的方法。从沥青混合料离析的角度看，就是通过目测并结合以往经验，判断路面表面状况是否发生了离析，这是一种直观的判断方法，和判断者的经验有很大关系。而且，视觉观察法对路面离析程度的判定确定定量的依据，主观性过强，缺乏统一标准。视觉观察法在我们工作实践中，更多的是用来判断大粒径及较粗的沥青混合料的集料离析，而小粒径和细级配的沥青混合料集料离析、密度变异的判定则不适宜用视觉观察法。因为目前公路的沥青混合料结构形式越来越多，很多是难以通过肉眼的主观判断来检测的，所以目前这个方法使用的范围很小。

2．2 铺砂法

沥青面层集料离析区域与非离析区域的表面纹理深度会有明显的变化。铺砂法就是“沥青混合料表面构造深度试验”，通过把标准砂铺设在沥青面层上填补表面空隙，以填补的面积大小来计算构造深度，其中对砂子的粒径是有严格要求的，一般是要求25ml粒径为0．15-0．3mm的砂子。检测时，工作人员先要把空隙表面和附近的面层用刷子或扫把清扫干净，然后把定量的符合要求的砂子用人工砂铺仪铺到待检测的路面上。当砂子摊铺到要求的程度时，用专业工具如钢尺、卷尺或构造深度尺测量构造深度值，通过对比要求的集料离析标准，就可以知道离析的程度如何。铺砂法方法原理简单，测量方便，造价十分低廉，仍是目前最常用的检测构造深度的方法，也是最简单、最直观的判别集料离析的手段。当然，这种法也会受许多主观因素和客观因素的影响，例如其中所用砂子的干燥洁净程度、受检路面含水量的大小、摊铺砂表面的凹凸程度、铺砂区的形状等，使检测结果受测试者主观意志和测试方法的左右，而且比较费时，劳动强度大。

2．3 无核密度仪

根据集料离析的原理，密度大小对沥青路面离析的影响较大，例如密度较小的路面，其集料离析程度也会较大，因为其中粗集料含量高、空隙大;反之，密度较大的沥青层，其路面离析的程度就会较小。美国率先研发并生产的无核密度仪，在过去很多年一直是世界很多地方检测土工材料密度最广泛的方法，目前的新产品PQI密度仪已出第二代产品，该仪器以微处理机为核心，专门用于测量沥青路面压实度，速度快、准确性高。沥青路面结构层的上、中、下面层的沥青路面材料密度，PQI密度仪都可以测量，其测试的沥青路面厚度约为25．4mm-152．4mm;对于旧的沥青路面，尽管其表面平整没有污染，PQI密度仪也有测定其密度的功能。当然，目前国内也有相似功能产品，例如NSWH801无核密度仪，只是使用范围还不够广。

2．4 核子密度仪法

除了上述无核密度仪外，核子密度仪也同样可以检测路面的密度。原理是根据检测路段路面密度的变化范围，来确定被检测路段沥青面层集料离析程度的等级。路面无破损检测是以往离析检测的难点之一，而20世纪80年代核子密度仪使用后，不仅检测快速、操作简单，而且同样对路面不会产生任何损坏，因此该法在路面无破损检测中具有重要地位。核子密度仪依靠微处理器，只需要简单操作就可以得到结果，结果在液晶屏上直接显示出来;该法适合测量建筑材料和现场土体等的密度及含水率。使用核子密度仪测量沥青路面离析也有一些要求:路表面应平整无明显缺陷，如果纹理深度较大则不适合使用;检测时检测方向和路面水分有一定要求。所以，核子密度仪法也有一定局限性，其检测结果有一定的离散性，加之对人体有潜在的危害，所以这种方法的使用不被广泛推广。

2．5 热图像分析法

热图像分析法是从沥青混合料温度变化的角度来判别其温度离析状况。热图像分析使用红外成像仪，利用仪器的录像能力和其对特定区域的成像能力，得出沥青混合料的温度差异结果。此外，红外成像仪可以处理图像，对整个施工路面的热量分布图进行绘制，然后对摊铺面的温度离析状况进行评价，从而能够预防施工中出现的温度差别，为及时处理存在的离析问题提供检测依据。

2．6 激光构造仪法

顾名思义，激光构造深度仪的功能主要是检测构造深度。该方法的原理是:运用仪器的高速脉冲半导体激光器产生红外线投射到道路表面，线形布里的光敏二极管上会接收到自投影面上的散射光线的透镜聚焦光线，通过判断接收光线最多的二极管位置到道路表面的距离，就可以计算出构造深度。检测过程中，速度一般为5km/h。这种方法适合测定沥青面层干燥表面的构造深度，对于路面坑槽多、裂缝多、过于粗糙的路段则不适合应用。

2．7 数字图像路面表面离析分析法

数字图像路面表面离析分析法也是测定沥青面层构造深度的一种方法。原理是:采用高清数码相机对沥青面层表面状况进行拍摄，然后分析所摄像区域的数字图像，最后得出构造深度值，已得到的具体数值判断沥青面层是否产生了离析问题。数字图像路面表面离析分析法具有操作简单、成本低廉、检测精度高、可以永久保存形象化图像信息等方面的优点，可进一步开发可以采用数码摄像机实现路表面构造的连续检侧，进而实现工程质量的无风险验收。

2．8 钻芯取样法

钻芯取样法就是直接取样，对沥青面层的芯样材料和密度进行分析，以此判断沥青面层集料离析的程度。这种方法相对别的方法要耗费很多时间和力气，而且只有在沥青路面表层有明显离析状态时才适合使用，不然会对面层造成破坏。钻芯取样法在使用过程中，会受到沥青用量、芯样密度和集料离析处级配等指标变化的影响，所以在评定时这几个指标都可以作为离析的判断指标。

以上检测方法在实践中可以单独使用或结合使用，并没有完美的能检测各种离析情况的方法，所以我们应根据不同情况作出选择。例如，铺砂法、核子密度仪法可与视觉观察法相结合应用于路面离析的无破损检查与评定，当存在争议时可用取芯法做最终的判断。

3 沥青面层离析的技术处理

前面分析了沥青路面离析的检测方法，那么检测以后如果发现离析情况、判定了离析程度，应该如何处理呢?因为如果发现沥青面层产生离析后，不及时采取必要的工程技术措施进行处理，就会给沥青面层带来质量缺陷，影响到该段路面的整体服务寿命，给道路交通安全带来隐患，所以我们必须及时处理发现离析的沥青面层，采取有效的技术措施应对。

3．1 沥青混合料集料离析后的技术处理

沥青混合料的离析包括集料离析和温度离析，所以这里分别探讨这两种类型离析发生后的技术处理。首先分析集料离析的技术处理:

3．1．1 沥青混合料碾压成型前的处理方法

在工程实践中，如果沥青混合料碾压还未成型，一般采取如下技术处理措施:(1)如果松铺的沥青混合料只是局部出现块状，粗骨料集中于上下部位时，这时应果断采取换料处理措施。换料后要确保松铺厚度和密实度与原松铺层一致，同时进行局部挖除。(2)当粗骨料大面积有规律的集中出现并不可排除，在局部可以采用人工翻伴法来处理上粗下细的粗骨料，人工翻伴应注意只适合在温度不低、无大风的情况下进行;如果已初压成型，那么就要添加混合料在其中，让细料去填补大骨料的空隙。(3)若抽取的沥青混合料处于细料集中部位，那么抽提后要分析级配:如果己超出规定的级配范围，就要对施工机械和施工工艺进行权衡考虑，并采取适当的技术措施。

3．1．2 成品路面的处理方法

沥青混合料碾压成型后，路面已经是成品，这时的集料离析处理技术主要有:(1)进行路面渗水试验，对渗水严重的部位进行详细记录。当中面层渗水系数大于250ml/min、渗水系数下面层在300ml/min以上，就行考虑采取措施进行处理;反之暂时不用处理。(2)如果集料离析属于表层或局部块状离析，可以先进行简单处理，即喷洒乳化沥青粘层油，再用石屑洒布机适当洒布石屑并适当碾压。碾压完成过后必须把多余的石屑清楚掉，确保路面平整。(3)如果集料离析属于较大区域或带状离析，首先要对离析情况进行压实度检验。对于不合格的检验结果，需要用切割机垂直切除标出的范围，并用新拌沥青混合料补充、碾压密实。(4)此外应注意，路面的上面层不适合采用后期的离析处理方法，在处理时应采用级配较为均匀的沥青混合料。

3．2 沥青混合料温度离析后的技术处理

沥青混合料在运输和摊铺过程中操作不当，是引起沥青混合料的温度离析的重要原因。当摊铺后的沥青面层温度相差较大时，可能会导致碾压后的沥青面层压实度分布不均匀，例如温度较低区域的压实度低于设计要求，使路面上形成有质量缺陷的面积，最终导致整个沥青面层的平整度达不到要求。因此，必须及时采取处理措施，避免这种情况的发生。

(1)换料处理的情况。当温度离析区域宽度大于碾压轮宽度的1/4，路面温度较低区域过大(最低温度低于110-120℃)，这时应对已摊铺的沥青混合料进行换料处理。(2)不需换料处理的情况。当温度离析区域宽度小于碾压轮宽度的1/4，路面温度较低区域较小(最低温度高于110-120℃)，这时可以不做换料处理，可以通过增加碾压遍数的方法来进行技术处理。但应注意的是，碾压过程中，必须严格控制洒水量，避免在碾压过程中对沥青混合料的温度下降带来影响;为使其密实度符合要求，现场可用PQI跟踪检测。

［1］沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防［M］．北京:人民交通出版社，2001．

［2］黄晓明．沥青与沥青混合料［M］．南京:东南大学出版社，2005．