沥青混合料施工运输中的温度离析与控制.docVIP

沥青混合料施工运输中的温度离析与控制 　　摘要：本文从沥青路面建设中常见现象沥青混合料的温度离析入手，分析运输中沥青混合料温度变化机理，温度离析形成的原因，并针对温度离析提出一些控制措施，为沥青路面建设实现高质量提供保证。 　　关键词：沥青路面，沥青混合料，运输，温度离析 　　中图分类号：U416.217文献标识码： A 文章编号： 　　0引言 　　沥青混合料离析是指在沥青路面某一区域内沥青混合料某些主要性质的不均匀，包括沥青含量、路面的孔隙率等。现行的沥青路面施工工艺是将拌合设备生产的沥青混合料通过自卸车直接倒入沥青摊铺机的料斗中，然后进行摊铺作业和压实作业[1-2]。通过对国内外施工路面分析可知, 通过这种工艺成型的路面在使用一段时间后，路面会形成早期破损现象，出现一些坑槽，翘曲等，其中最主要原因是施工中混合料的离析造成。对一般的沥青混合料而言，分为集料离析和温度离析。而温度离析会影响摊铺和压实，造成路面局部压实不均匀，某些铺层局部孔隙高,易于被破坏[3-5]。混合料温度的变化在施工的整个阶段都存在，因此沥青混合料温度的离析的控制变得很重要，尤其是最易产生温度变化的运输过程。 　　1 沥青运输中沥青混合料温度离析 　　1.1 温度变化机理 　　如图1所示为沥青在运输过程中在运输车中的一个三维模型，对于车厢内的沥青混合料可以假定为无限大平板，要考虑3个维度方向上的沥青混合料的温度变化对沥青混合料温度的影响，即沥青混合料的温度场是三维非稳态。此种状态下，沥青混合料与车厢的5个面接触，分别为3个边挡板和1个底板存在导热热损失，沥青混合料的上部与外界大气之间形成对流和辐射热损失。 　　 　　图1 运输中沥青混合料的三维模型 　　依据沥青混合料的三维模型，建立三维坐标系，能够确立沥青混合料温度场变化的数学求解模型，如公式(1)所示[3]。设定初始条件（包括沥青混合料初始温度，沥青混合料导热系数，沥青混合料的导温系数，沥青混合料的换热系数），运输车挡板和底板的温度，以及车厢长b，宽a，高h尺寸。根据上述因素及条件能够确定沥青混合料在运输过程中，随着时间的推移任意位置沥青混合料的温度场的变化。 　　 　　 　　1.2 温度离析形成原因 　　由运输过程中沥青混合料的温度场变化的机理可知，在沥青混合料从拌合站运送到摊铺作业场的过程中，沥青混合料与运输车车厢四壁和底板直接接触，而挡板和外界直接接触, 其温度等同于外界温度, 其属于一个典型的热传导热量交换, 从而导致沥青混合料的温度会明显降低；另一方面，沥青混合料上部裸露的部分与空气形成对流和辐射，降温也明显；同时沥青和骨料又属于低传热系数的材料，其最终结果就是靠近箱板周围以及裸露部分的沥青混合料温度低，而车厢中心堆积的沥青混合料的温度就不会有太大的变化，从而形成温度离析。 　　 　　图2 沥青混合料运输图3 运输过程中沥青混合料温降 　　图2所示是沥青混合料的运输，整个运输过程与三维模型相对应。图3是运输过程中某一时刻对沥青混合料距离上表面不同深度的温度，显示离上表面越近，降温越快，相应的靠近挡板和底板也有同样的温降效果。 　　因此，沥青混合料运输过程中造成温度离析的因素主要有：1）沥青混合料的出料温度；2）环境状况（环境温度、风速及太阳强度等）；3）运料车的容积尺寸大小；4）运输距离的长短和运输车的速度；5）运输车是否被隔热层所覆盖；6）施工机械是否优化配置导致的运料车等候时长。 　　2 沥青运输中沥青混合料温度离析的危害及控制措施 　　基于沥青混合料在运输过程中造成温度离析的因素可知，在沥青混料运输和待卸料过程中不可避免会使混合料温度下降。如果此过程中温度下降太多，低于规定的最佳摊铺温度会造成废料。如果整车沥青混合料的温度下降不均匀, 整车料表面的料温比中部的料温要低20℃左右, 但符合摊铺温度，就会造成温度离析[2]。而摊铺机在分料、刮料及铺料工序中无法使混合料的温度充分平衡，在压实过程中将会导致低温的料不易压实，最终不能获得应有的压实度, 造成路面局部压实不均匀，某些铺层局部孔隙高,易于被破坏，为路面在后期使用中形成病害埋下基础。 　　因此，运输中减少或是避免沥青混合料的离析就显得相当重要。其主要控制措施为：1）沥青混合料拌合站位置应优化选择，做到能实现短距离，高效率运输；2）在满足沥青混合料特性的情况下，尽量保证最高的出料温度；3）尽量选在环境状况好的周期时段施工；4）选用大容积量运输车并做好裸露料及挡板的热保温；5）优化施工效率及设备配置，减少运料车卸料等待时间。 　　3 结束语 　　沥青混合料的温度离析是沥青路面建设中不可避免的，防止沥青混合料在运输过程中温度离析是保证路面建设质量一个重要环节。依据沥青混合料运输中温度场变