高 林

河南中检工程检测有限公司，河南 郑州 450001

沥青混合料凭借自身施工简单、环境友好程度高、行车舒适等特点，在工程实践中表现出了突出的优势。施工时一般将沥青、集料等原材料按照预定的配比在一定条件下充分拌和，并使其在路基之上均匀摊铺，经过碾压等作业后即可形成具有一定承载能力的路面结构。沥青混合料作为其中的主要成分，施工人员应对其进行严格控制、全程监管，若其发生质量变异将易导致路面结构强度的折损。研究表明，我国路面结构的损坏大多发生在薄弱位置，而这些薄弱位置的产生主要是变异现象导致的，这就对设计人员提出了更高的要求，需要充分考虑到变异问题的应对策略并预留足够的裕度，同时在设计中也应对工程中存在的变异因素进行全面分析，采取相应措施加以控制，以此提高建设质量，降低路面结构变异程度以及损坏风险，在最大程度上保障其预定功能的实现，延长道路使用寿命。

1 沥青混合料质量变异的原理

沥青路面自身物理及力学性质受到沥青混合料质量变异问题的影响十分显著，一般而言，我国工程实践中常见的沥青混合料质量变异可大致分为级配变异与温度离析两个方面。在沥青路面的施工过程中，由于受到外界复杂环境作用，混合料常常会出现各种各样的离析问题，并进而引发开裂、凹陷等路面损坏。实践经验表明，沥青离析问题的主要原因是混合料内部各组分分布不均匀，且一般混合料的不均匀程度越大沥青材料性质的折损就越严重，其强度也越低。此外，若混合料中粗骨料的离析现象较为突出，则混合料中将出现许多细小的空隙，导致沥青路面结构的渗水性显著提升，并间接加快路面老化速度，降低行车舒适性，诱发其他病害的发展。因此，为了尽可能抑制沥青混合料质量变异的发生，应严格控制混合料离析问题的发生，将其维持在相对均匀的状态。

在我国工程实践中，级配情况对路面结构力学性质的影响是直接且显著的。总体而言，影响混合料性能改变的因素主要有以下几个方面：组分材料性质、细骨料含水率、冷料仓的工作参数选定、级配组成等。在对不同级配下沥青混合料进行性质测定时发现，级配变异程度与集料变形程度大致存在正相关关系，即级配变异对混合料性质之间存在着十分显著的关联。在路面的初步铺设工序结束后，应及时安排管理人员对其开展检测与验收工作，在检测时应对路面的压实程度、表面平整度作严格要求，前者间接决定着沥青路面的承载强度以及抗水损性能，而后者间接影响着车辆行驶的平稳性与舒适性。

文章在混合料级配变异与平整度、压实度两个指标的关系研究中，主要采用灰色理论法来完成量化分析。两个指标之间的相关程度一般采用关联度指标来表征，且在不同的表述对象以及时间下该指标数值大小一般不相同。如果两个指标表现出朝同一方向发展的趋势，即可认为这两者之间互相影响的程度较高，其关联度较大，反之则较小。

2 沥青混合料级配变异的影响

2.1 沥青混合料级配变异对压实程度的影响

一般可认为，沥青路面的压实度、空隙率两个指标共同表征其结构的压实程度。其中，影响压实度指标的条件较为复杂，文章主要针对空隙率、混合料级配两者之间的关联展开论述。研究表明，在沥青混合料中变异性最突出的组分为细集料，在不同级配条件下结构空隙率的情况如表1所示。

表1 关键筛孔通过率与空隙率的对应表 单位：%

根据灰色理论法对表1中数据进行分析可得，在以上筛孔中对于空隙率影响显著的有4.75mm、0.15mm以及0.075mm三个等级的孔径。其中，在4.75mm孔径的筛孔下，混合料的通过率大约在48%～52.4%；在0.15mm孔径的筛孔下，混合料的通过率大约在6.3%～7.5%；在0.075mm孔径的筛孔下，混合料的通过率大约在4.4%～5.9%。

在对沥青路面平整度指标进行研究时，同样可以采用灰色理论法完成分析，由此可以得到结果：4.75mm、1.18mm两个筛孔孔径下集料用量的变化所产生的路面平整度变化较为突出。

根据对空隙率、平整度两个指标的研究分析可知，4.75mm筛孔孔径对于路用性能的影响最显著和关键。经综合分析，沥青混合料的集料控制应以50.4%～52.4%的通过率为关键点。

2.2 沥青混合料级配变异对力学性能的影响

在上述研究中可知，应严格控制4.75mm筛孔孔径下的集料用量，因此，该研究主要选用4.75mm的筛孔展开马歇尔试验，对其与级配离析之间的关联进行分析研究，探究级配变异对混合料力学性能的影响。

在将基准配比4.75mm通过率减少6%的级配水平下，混合料内部空隙率将显著提升，远远低于5%的要求，难以适应工程要求。在基准配比4.75mm通过率±6%的级配条件下，饱和度指标可基本满足64%～74%的要求，如其在这一范围之外则可视为不符合工程需求。此外，稳定度指标的试验结果与饱和度大致相似，其在基准配比4.75mm通过率+10%的条件下有着良好的稳定度，但在该试验多级级配的中间部分，稳定度指标有所下降。

受到级配变异影响最显著的指标为抗车辙性能等高温指标，根据以上试验结果可知，在不变异情况下，抗车辙性能最优，而级配变异下抗车辙性能将显著折损，且变异程度越高抗车辙性能劣化越明显，劣化速度也越来越快。

在细集料变异时，混合料的水稳性、残留稳定度、冻融劈裂强度反而有所加强；但在粗集料变异时，混合料的水稳性呈现出大幅度下降的趋势。

3 温度离析对沥青混合料的影响

研究表明，沥青结构自身的空隙率对于道路运营早期路面病害的发展有直接影响，但受到施工技术、客观环境等的影响，施工中沥青的实际空隙率往往与设计空隙率存在一定的偏差，且实际空隙率一般较大。因此，在压实工序后采取有效措施尽可能地降低沥青空隙率就成为一项抑制路面病害发展的重要手段。实践经验表明，沥青空隙率受压实度的变异影响较为显著，同时又由于沥青材料在不同温度环境下性质变化较大，一般可认为温度离析程度越大压实程度越低，因此在沥青空隙率的控制手段上也应对温度离析予以重视。为了充分了解温度离析对沥青混合料性质的影响，文章主要对各级温度条件下沥青混合料的击打试验结果展开分析，以此研究沥青混合料空隙率与环境温度之间的关系。

相关试验结果表明，沥青混合料的密实程度随着环境温度的升高而增大，且其密度也更大；在较低温度下，沥青混合料则更难以受压压缩，因此其密度也更小。温度、密实度这两个各指标之间存在很强的关联性，温度通过对混合料的密度产生影响进而间接改变其空隙率，当温度从105℃上升至165℃时，其空隙率将从7.7%下降至3.6%，即温度升高的同时将引起其密度提升，进而降低空隙率。

4 结论

（1）沥青混合料级配变异的控制方法如下：①沥青混合料制备环节中应严格管控其各组分材料的状态。对于不同类型的原材料，采用分堆储存、分别管理的方式，防止其相互混杂而导致出现材料的离析问题。②若沥青混合料中的集料部分来源发生改变，则应重新对其进行筛分，并改变材料的拌和参数以及组分配比。③加强混合料控制。在铺设路面时，如果施工到一半因为外界因素而导致沥青混合料发生变化，那么将对沥青路面的性质产生严重影响。因此，在铺设作业正式开始前应确保混合料的制备量至少能够满足一般工程量的需求。

（2）沥青混合料温度离析的控制方法如下：①混合料的制备过程中，应严格控制拌和参数，尤其是应将环境温度控制在合理范围内，用于拌和的原材料在投放前应反复检查，其温度不宜过高。此外，应考虑拌和作业时天气因素的影响，控制拌和出料的温度。②混合料制备完成运输时，应采取覆盖等措施进行保温处理。