张颖雯

（深中通道管理中心，广东 广州 510000）

1 自重作用下的混合料颗粒运动分析

混合料的运动是颗粒间相互碰撞、运动的结果，是颗粒体在重力作用和内部应力变化时，发生的类似于流体的运动状态。目前处理颗粒碰撞的基本模型有硬球模型和软球模型，硬球模型是考虑二体碰撞的模型，软球模型是考虑多体碰撞的模型。在硬球模型中，碰撞后的颗粒速度、角速度由碰撞前的颗粒运动状态以及恢复系数与摩擦系数确定。在软球模型中，颗粒被处理为具有弹性的球，颗粒间的相互作用有一定的接触时间，而且允许一个颗粒和多个颗粒同时接触。当颗粒发生接触时，颗粒间就有接触力。通过交替运用Newton第二定律和接触力计算公式完成位移的计算。在软球模型中，颗粒间的相互作用通过下图的力学系统来模拟。其中接触力根据弹性、阻尼以及滑移机理计算，弹性模拟变形效应，阻尼模拟缓冲效应。

由颗粒运动的碰撞理论可知，混合料是由不同级配组成的颗粒混合物，在相互碰撞和运动的过程中，介质的作用力在颗粒表面很难对称分布。在颗粒群系统里，颗粒总是选择阻力最小的途径运动和最小的势能位置，在运动过程中相互约束、相互协调而形成一种稳定状态。影响混合料离析的影响因素有：

1）颗粒几何特性混合料的离析与颗粒的几何特性有着密不可分的关系，不同的粒径，可能发生的离析程度不同。颗粒特性主要包括颗粒的大小、形状系数和比表面积等。对于比表面积较大的颗粒，因粘附沥青，使滚动速度减小，形成不易发生离析的混合料；形状系数好的混合料，不易形成离析的混合料。

2）混合料的级配，在混合料的组成级配中，包含不同粒径的颗粒体，粒级的表示方法主要以粒群质量比来表示，也可用颗粒的个数来表示。主要有峰值直径、中位直径、频率直径和几何平均直径。中位直径是指对应粒度分布函数曲线50%处颗粒直径。频率直径是指各筛孔的平均粒度与其通过率的乘积除以累计通过率。

在面层的施工中，采用改性沥青，也是通过改变颗粒间的接触条件，使颗粒间有较好的接触，从而形成优良的路用性能。因此在选择混合料或辨别混合料时，宜选择产生接触力大、力矩较小的沥青混合料。在实际工程应用中，可通过加强颗粒间的接触，来减小混合料发生离析。

3）混合料的沥青含量，对于同一级配、在相同的温度条件下，沥青用量小的混合料较沥青用量大的混合料易发生离析。比如SMA，由于碎石用量多，容易造成离析，为了使颗粒间产生较大的接触力和较小的力矩，相应增加了较多的矿粉、沥青用量和纤维稳定剂，使混合料在运输和摊铺过程，颗粒不易翻滚，从而减少混合料造成的离析。

除了上述的直接影响因素之外，由于混合料的施工温度较低，颗粒间的接触点少，仅靠沥青的粘性将颗粒连接在一起，施工流动性降低，易造成混合料离析；有时未按规范程序操作，也会引起沥青混合料的离析。

2 外力作用下的混合料颗粒运动分析

混合料在摊铺过程，通过带有螺旋叶片的传动轴在料槽内旋转，使混合料横向输送，沥青混合料是在螺旋分料器的外力作用下，将混合料均匀地分布到熨平板前一定的宽度上，实现混合料的横向运输和摊铺。

通过对混合料在外力作用下的离析分析，除了自重作用下的离析影响因素外，还受下列因素的影响。

1）摊铺机的参数，混合料在摊铺过程，如果螺旋离地过高，物料得不到充分搅拌，大颗粒的集料极易滚落，形成摊铺离析。在横向输料的过程，如果螺旋分料器的转速过大，使混合料向后方抛射，形成一股颗粒物料流，造成沥青混合料的离析。如果转速过小，不能达到输送混合料的目的。

2）摊铺机的构造，由于摊铺机的构造不同，在驱动盒两侧没有设置隔板和挡板，使混合料抛向后方，形成摊铺离析；在施工过程，由于在螺旋布料器支承处没有设置反向螺旋叶片，使沥青混合料经过螺旋布料器输送至支承处，暂时中断，只能靠后面的混合料推挤至支承外侧，以致在支承处沥青混合料产生较大离析。

3 结语

1）通过现场测试和现场取样分析了现场施工温度、沥青用量和各筛孔通过率的变化值与路面离析等级的关系，从而建立混合料离析与路面离析的关系。2）沥青混合料是由不同粒径组成颗粒混合物，它的运动是不同粒径颗粒间相互碰撞和运动的结果，是颗粒体在外力作用和内部应力变化时，发生的类似于流体的运动状态。运用Newton定律计算颗粒的运动速度和位移，通过矢量叠加计算颗粒受到的接触合力与合力矩。3）从颗粒运动学和动力学可知，混合料在外力作用下，除了自重作用下的离析影响因素外，还受摊铺机的使用参数和摊铺机的构造因素的影响。