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沥青路面施工过程中的离析分析【摘要】本文针对首先介绍沥青路面施工过程中的离析现象的特征，然后基于软球模型利用混合料颗粒模型分析沥青路面施工过程中离析现象产生的原因。
【关键字】：沥青；离析；软球模型；颗粒模型1.引言公路特别是高速公路等交通设施的快速发展推动着我国经济的快速发展，改革开发30年来，我国的交通基础设施建设，尤其是公路建设得到迅猛发展，对公路路面施工的提出了更高的要求。
而沥青路面施工过程中的离析现象容易导致沥青路面许多病害的发生，影响公路的安全性和功能性，可能造成人民生命和财产的严重损失，必须给予足够的。
本文针对首先介绍沥青路面施工过程中的离析现象的特征，然后基于软球模型利用混合料颗粒模型分析沥青路面施工过程中离析现象产生的原因。
2.沥青混合料离析的特征沥青面层的离析现象主要表现为六方面：(l)接缝离析；(2) 温度离析；(3) 随机性离析；(4) 块状离析；(5) 端部离析。
2.1接缝离析接缝离析主要是由于在沥青混和料的铺筑过程中往往采用两台摊铺机进行施工而造成的。
由于两台摊铺机的温度和摊铺厚度很难达到完全一致，所以在接缝处很容易产生离析。
一方面两台摊铺机的温度不一致的情况下，温度差异过大会造成接缝处出现离析现象，另一方面，在两台摊铺机摊铺厚度不一致的情况下，接缝处厚度较薄的部分难以压实，造成离析现象的发生。
在两台摊铺机的厚度和温度一致的情况下，接缝处沥青混合料过多和过少也会造成离析，当接缝处厚度过大时，接缝处两侧难以压实，造成离析现象的出现；当接缝处厚度过薄时，接缝处难以压实也会造成离析现象的发生。
2.2温度离析由于在沥青混合料运输储存过程中，沥青混合料的热量流失情况不同，这样就造成在路面铺设过程中路面沥青混合料的温度不同，造成温度离析现象的出现，温度离析必须通过仪器进行观测（图2-1）。
由于路面温度的不同，在温度较高的部位，路面容易压实，沥青混合料的孔隙率小，而在温度较低的部位，路面不易压实，沥青混合料的孔隙率大，这就造成颗粒分布不均匀，路面平整度的下降，并且十分容易造成路面水损现象的发生。
沥青混合料离析的问题早已引起国内外公路工程技术人员的高度重视,离析现象严重地影响了路面的强度、耐久性、平整度及表面质量,缩短了道路使用寿命,造成了巨大的经济损失。
事实证明,如果对施工过程进行科学合理的控制,则可以有效减少离析现象的发生,从而大大提高沥青路面的质量。
一、离析产生的原因1.沥青混合料的结构类型混合料类型是离析的内因,一般来说,混合料中集料最大粒径越大,离析的可能性越大;集料级配曲线接近最大密度线的混合料,离析的可能性小,与最大密度线成反S形交叉的级配最容易离析,间断级配比连续级配更容易离析。
2.原材料的加工、采购、堆放混合料离析同原材料稳定性密切相关,如果所用材料变异性大,导致混合料级配经常变化,就达不到配合比设计要求,因此对占混合料质量90%以上的矿料质量应引起高度重视。
3.沥青混合料的拌合方式(1)冷料仓的堵塞和粗细料分层由于冷料仓的结构采用漏斗型设计,往往造成瓶颈堵塞和粗细料分层,集料排放时致使同一时间的集料不均匀。
(2)混合料离析与细集料表面沥青膜厚度及拌合温度有关。
沥青膜越薄,粗集料间粘性越差,越易离析。
拌合温度也影响混合料粘性,温度越高,沥青粘性越差,越易离析。
(3)拌合速度、卸料高度以及拌缸拌轴转速等也是造成混合料离析的因素之一,转速越快,集料离析越严重。
但在同一时间内转速越低,和易性就越差。
另外,拌缸卸料到斗车的高度也会影响到集料的离析。
4.沥青混合料的摊铺设备及摊铺方式(1)汽车卸料。
摊铺过程中,在车厢两侧较为集中的粗集料卸入摊铺机料斗后,位于料斗两侧,摊铺机的收料斗使得这部分混合料因在最后摊铺,形成一块粗集料离析带。
(2)摊铺宽度。
摊铺机摊铺宽度越大,螺旋布料器运送混合料距离越长,不可避免地会造成粗细集料的离析。
(3)摊铺机收斗。
摊铺机受料斗两侧板上的混合料,一般来说在摊铺每一车料时,基本上停止不动而且粗粒料多、温度下降较快,存在着离析现象,如这部分粗的温度低的料最后在收斗时集中起来摊铺,必然会产生粗糙而离析的路面。
一、实验目的1. 了解沥青离析现象及其对沥青混合料性能的影响。
2. 掌握沥青离析试验方法，包括离析试验步骤、数据记录与分析。
3. 评价改性沥青与基质沥青的相容性。
二、实验原理沥青离析是指沥青混合料在运输、摊铺、碾压等过程中，由于各种原因导致混合料中不同粒径的骨料、沥青等组分发生分离现象。
沥青离析会导致路面性能下降，影响使用寿命。
本实验通过离析试验，测定改性沥青与基质沥青的相容性，为沥青混合料的生产和应用提供依据。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：改性沥青、基质沥青、SBS、SBR类聚合物改性沥青、PE、EVA类聚合物改性沥青。
2. 实验仪器：离析实验管、烘箱、低温试验箱、支架、剪刀、软化点试模、筛子、盛样管等。
四、实验步骤1. 准备离析实验管，将离析实验管装在支架上。
2. 将改性沥青用0.3mm筛过筛，然后加热、搅拌后注入竖立的离析实验管中。
3. 将离析实验管开口的一端捏成一薄片，并折叠两次以上；然后用小夹子夹紧，密闭；将实验管和支架一起放入烘箱中，在不受扰动的情况下静放48小时。
4. 加热完毕后，将离析实验管连支架一起从烘箱中轻轻取出，放入低温试验箱中，保持离析实验管竖立状态，使改性沥青试样凝为固体。
待全部固化后将离析实验管从试验箱中取出。
5. 待试样温度稍有回升发软，用剪刀将盛样管剪成相等的3截，取顶部和底部的各1/3试样分别放入样品盒或小烧杯中，再放入烘箱中融化，取出已剪断的铝管。
6. 搅拌后，分别灌入软化点试模中。
7. 对顶部和底部的沥青试样按规程T0606进行软化点试验，计算其差值。
8. 应进行两次平行试验，取平均值。
五、实验结果与分析1. 通过离析试验，分别测定了改性沥青与基质沥青的软化点差值。
2. 对比分析结果表明，SBS、SBR类聚合物改性沥青的软化点差值较小，说明改性剂与基质沥青的相容性较好；而PE、EVA类聚合物改性沥青的软化点差值较大，说明改性剂与基质沥青的相容性较差。
3. 离析试验结果对沥青混合料的生产和应用具有重要意义。
沥青混凝土路面离析的原因分析及处理对策摘要：沥青混凝土路面离析有着严重的危害性，其发生原因是多方面的，文章分析了沥青混凝土路面离析的形成原因，并提出了相应的技术和处理措施。
关键词：沥青混凝土路面；离析；原因；处理对策Abstract: the segregation of asphalt concrete pavement has serious harm, its occurrence reason is various, the paper analyzes the asphalt concrete pavement of the reasons for the formation of segregation, and puts forward the corresponding technology and treatment measures.Keywords: asphalt concrete pavement; Segregation; Reason; Treatment countermeasures沥青混凝土面早期破坏的一个主要原因是路面的不均匀性，而沥青混合料的离析问题是造成路面不均匀性的主要原因，是降低路面性能的顽症，混合料发生离析时，粗集料和细集料分别集中于铺筑层的某些位置，使沥青混凝土不均匀、配合比级配与原设计不符，导致路面产生破坏，缩短路面使用寿命。
多年来一直受到道路承包商、工程管理者和研究人员的广泛关注。
1 沥青混凝土路面离析的类型沥青混凝土路面离析就是指路面某一区域内沥青混合料主要性质的不均匀，平时看到的粗骨料集中的离析仅为离析最易觉察的类型，也是较普遍的类型。
沥青混合料离析可大致分为两种类型，即级配离析和温度离析。
级配离析即粗集料区域内过分集中或细集料区域内过分集中，更科学地说现场级配超出了级配允许控制范围的区域都是级配离析，细集料的离析区域是施工控制和监理检查中往往容易忽视的离析，粗集料的离析是离析类型中现场较易发现的。
沥青路面施工过程中的离析分析及解决对策的开题报告一、研究背景及意义沥青路面是道路基础工程中经常使用的材料，其施工过程需要严格控制施工质量，以确保道路的安全和耐久性。
然而，在沥青路面施工过程中，存在离析现象，即沥青与骨料之间的分离现象，导致路面质量下降，安全隐患增加，建设投资浪费等问题。
因此，探究沥青路面离析导致的问题和其解决对策具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容和方法本研究旨在探究沥青路面施工过程中的离析问题，并提出相应的解决对策。
研究主要内容包括：1.离析问题的成因分析，包括原材料、配比、施工工艺等方面的因素；2.现有测试方法的评估和改进，包括使用显微镜、红外光谱、热重分析等方法对离析现象进行实验测试，并对测试结果进行分析和评估；3.离析问题的解决对策，包括从原材料选择、配比设计、工艺管理等方面提出相应的解决对策，并进行实验验证和效果评估。
本研究采用实验分析和文献综述的方法，结合现有的研究成果，对离析问题进行深入探究，并提出相应的解决对策。
三、预期成果本研究预期将会达到以下成果：1.深入认识沥青路面离析问题的成因及其影响；2.优化离析测试方法，提高测试精度和效率；3.提出沥青路面离析问题的解决对策，为沥青路面施工质量的提升提供理论和实践依据。
四、论文结构本文将分为以下几个部分来详细介绍：第一章：研究背景和意义，介绍本研究的研究背景和研究意义。
第二章：文献综述，分析沥青路面离析问题的相关研究，以及现有的测试方法和解决对策。
第三章：离析问题的成因分析，从原材料、配比、施工工艺等方面分析离析问题的成因。
第四章：现有测试方法的评估和改进，介绍现有测试方法的优缺点，并提出改进方案。
第五章：解决对策的实验验证，实验验证提出的解决对策的可行性和效果。
第六章：结论与展望，总结本研究的成果，并展望未来的研究方向。
改性沥青离析稳定性的力学分析欧利锋1李洪亮1（1 深圳市路海威材料技术有限公司深圳 518000）（2 江西省高等级公路管理局南昌 330000）摘要：改性剂在沥青中的离析问题长期以来是改性沥青生产的一个难题，尽管现在已经有很多工艺手段可以解决这一问题，但人们对其原理始终没有明晰。
本文从物理学角度运用受力平衡的原理对改性剂在沥青中稳定时的状态进行了分析研究，提出了改性剂稳定的两种模式，并运用此理论对不同类型改性沥青中改性剂的稳定状态进行了描述。
关键词：道路工程；改性沥青；改性剂稳定；分子间作用力；受力平衡；布朗运动0 前言改性沥青在我国高等级路面建设中的应用日趋普遍，经过多年工程实际应用的探索，不同改性沥青生产厂家发展出了不同特色的生产加工设备和工艺配方技术，其最终目的都是为了充分发挥改性剂的性能，获得高性能的成品改性沥青并实现成品改性沥青的稳定存贮。
改性沥青的稳定存贮包涵两方面的意义：改性剂的离析稳定和改性沥青的性能指标稳定。
后者受到诸多因素的影响，而前者则是其中非常重要的一个因素，只有实现了改性剂在改性沥青中的离析稳定，追求改性沥青的性能指标稳定才具有实现的基础。
可见改性剂的离析稳定是改性沥青性能指标稳定的必要条件。
近几年一些科研工作者通过大量的试验研究和分析，从不同的领域对改性剂的离析稳定机理进行了深刻的研究，本文也试图运用物理学原理，结合其他研究成果来对改性剂的离析稳定机理进行探讨，提出不同类型改性沥青中改性剂稳定的物理机理，以期能提出新型改性剂或改性方式的研究思路。
1 改性剂在沥青中稳定的物理分析1.1 稳定现象的力学条件改性沥青的离析即改性剂从基质沥青介质中析出的现象，由于目前常用的聚合物改性剂比重通常都小于沥青，改性剂析出后在浮力的作用下向上迁移到基质沥青表面，表现为不同程度的表面结皮。
在这个过程中我们注意到使改性剂最终漂浮到沥青表面的是改性剂颗粒所受到的浮力，从物理学的角度讲即改性剂颗粒受到的浮力大于其重力，故其运动方向为向上到沥青介质的表面。
改性沥青是改性剂与沥青组成的两相共混物，改性剂颗粒处于沥青相的包围之中，它受到重力、浮力以及与沥青介质中各种化合物分子相互之间的分子间作用力（即范德华力），当其处于受力平衡状态时便表现为相对位置稳定，大量改性剂颗粒处于这种受力平衡状态时改性沥青宏观上就表现为改性剂的稳定。
通常情况下分子间作用力处于很小的数量级，相对于重力和浮力可以忽略。
所以要实现改性剂在沥青中的受力平衡就只有两个途径：1、改性剂的比重与沥青的比重相同；2、使沥青介质与改性剂颗粒之间的分子间作用力提升到相对于重力和浮力相同的数量级甚至更高。
第一条我们可以称之为等比重原理，而第二条则相当于使改性剂颗粒最终在沥青介质中以布朗运动作为主要的运动形式，不妨称之为热运动原理。
1.2 等比重原理对于改性沥青，如果通过等比重的原理实现改性剂的稳定，则需要在改性剂材料的生产时通过特殊处理来改变改性剂颗粒的比重，例如可以向聚合物改性剂分子中通过物理或化学手段嵌入比重相对较大的物质（如矿物微粒等），这时改性剂颗粒与沥青介质具有几乎相同的比重，只需把磨细的改性剂颗粒均匀混合到沥青介质中去即可，不再存在改性剂颗粒向上迁移运动的力学基础，自然解决了改性沥青中改性剂的离析稳定问题。
1.3 热运动原理我们知道处于液体中的微粒，当其所受到周围介质的分子间作用力与微粒所受到的重力及浮力基本平衡时，微粒将在液体分子热运动的碰撞下做不规则运动，即布朗运动，使微粒改变向液体表面迁移运动的趋势，从而实现稳定。
如见1所示：当F＋Σf i＝G 时，该分子处于平衡状态。
因此通过减小尺寸从而减小其重力与浮力可以实现微粒的布朗运动。
另一方面，微粒所受分子间作用力的大小决定于910图1微粒与介质之间接触面的大小，即微粒自身的比表面积。
因此，通过增加改性剂颗粒与沥青的接触面积，提高分子间作用力的数量级也可以达到平衡重力与浮力、实现改性剂颗粒布朗运动的目的。
常见聚合物改性沥青使用的改性剂，如SBS 、PE 及胶粉等在沥青中均可发生不同程度的溶胀，其实质是高分子聚合物内部空间大量吸收沥青介质中的轻组分，导致改性剂颗粒与沥青介质的接触面积显著增加，有利于改善改性剂在沥青中的离析稳定性。
如图2所示：溶胀前图22 聚合物改性剂与沥青的相容性根据沥青的四组分成分分析法，可以将沥青成分分为沥青质、饱和分、芳香分（环烷）、胶质（极性芳香分）四种。
其特性分别如下：1、沥青质是沥青胶结料中的稠化剂，环境温度下为固体或半固体；2、饱和分在环境温度下为液体，对沥青胶结料的温度敏感性有副作用；3、芳香分是沥青胶结料中的易老化组分，是软化组分，在环境温度下为液体；4、胶质也是沥青胶结料中的易老化组分，与沥青的延度密切相关，环境温度下为固体或半固体。
在四种组分当中，芳香分与改性剂和沥青的相容性密切相关。
相容性主要是由沥青的组分决定的，芳香分多时则相容性好，沥青质越多相容性越差⑴。
聚合物与沥青相容的微观表现是：芳香分及其他成分的分子与改性剂分子上的聚合物片断具有较好的相互吸附能力（与接触点处极性有关），则该部分芳香分分子与改性剂分子以化学键的形式吸附，从而使大量沥青软组分进入改性剂颗粒内部，使改性剂颗粒体积膨胀，即实现了溶胀的过程。
溶胀越充分，改性剂分子与沥青介质的接触面积越大，则对单个的改性剂颗粒而言其所受沥青介质的分子间作用力数量级也越大。
通过对SBS 改性沥青进行显微镜观察可以显著观察到这一过程：刚完成剪切的SBS 颗粒尺寸通常在1μm ～5μm ，经过充分溶胀形成稳定体系后，改性剂分子由于吸收大量软组分充分膨胀，在视野中很难观察到明显的改性剂颗粒，而未稳定的体系则可以看到大量改性剂颗粒存在其中。
3 改性沥青中改性剂稳定情况3.1 SBS 改性沥青热塑性橡胶类的SBS 改性沥青是目前高等级路面建设中应用最普遍的，具有良好的高低温性能，SBS 改性剂是以丁二烯和1、3苯乙烯为单体，采用阴离子聚合制得的嵌段共聚物，聚苯乙烯链段（S ）在两端，分别聚集在一起，形成物理交联区域，即硬段；而聚丁二烯链段（B ）则形成软段，呈现高弹性⑵。
SBS 改性剂进入沥青后，沥青中的芳香分等软组分在适当的外部条件作用下被改性剂分子充分吸收，改性剂颗粒体积膨胀，并在沥青中形成三维网状结构，当溶胀后的改性剂分子与沥青接触面积增加到足够大满足本文前述的力学平衡条件时，表现为改性剂在沥青中的稳定。
但由于沥青本身是非常复杂的物质，不同油源的沥青其成分大相径庭，同一油源的沥青也会因炼制工艺和生产环节工艺参数的波动而有所不同，因此SBS 与沥青还存在配伍性的问题。
配伍性好则改性剂分子就容易达到实现稳定的力学条件，而配伍性不好时则需要采取特殊的手段来促进改性剂的溶胀。
工程实践中有时会向沥青中加入石油产品炼制过程中生成的一些中间产物，其组成成分以芳香分等软组分为主，起到促进改性剂溶胀的作用，另一方面，还可以加入特制的稳定剂达到使改性剂分子实现力学平衡的目的。
稳定剂可以使改性剂分子与沥青组分发生硫化反应，可以通过硫化作用在改性剂分子上接入大量沥青组分中的大分子有机物，在客观上起到增加改性剂颗粒与沥青接触面积的作用。
与其他聚合物改性剂相比较，SBS 由于其存在软段结构，能够大量吸附沥青中的软组分，在沥青中更容易充分溶胀，相对而言比较容易实现稳定。
3.2 PE 改性沥青热塑性树脂类的PE 改性沥青在高等级路面建设中也有广泛的应用，能显著改善沥青混合料的高温稳定性。
PE 是以乙烯单体在高压下经压缩、聚合而成的聚乙烯均聚物，常用于沥青改性剂的是低密度聚乙烯，具有很好的柔软性、伸长率和耐冲击性，溶解度参数较宽，容易与沥青共混。
经过改性沥青胶体磨的加工后能粉碎成小于5μm～7μm的细微颗粒⑵，但由于聚乙烯分子排列规整，很少有支链，空间结构紧密，同时对沥青轻组分的吸收能力差，本身几乎很难充分溶胀，改性剂在沥青中极易离析，通常需要及时生产及时使用，存储时必须不间断搅拌，使用不便，极大地影响了PE改性沥青的应用。
基于PE改性剂的自身特点，最理想的稳定方法无疑是利用前述的等比重原理，通过对PE改性剂进行特殊处理，在其中嵌入较大比重的矿物质或其他材料，使其自然处于受力平衡状态便可实现改性剂在沥青中的稳定。
3.3 SBS+PE复合改性沥青基于对SBS改性和PE改性各自优点的认识，一些工程项目的改性沥青采用了SBS+PE复合改性的方式，这种改性方式同样存在改性剂的稳定问题。
实践中发现SBS和PE的掺量必须在一定的比例范围内时才能实现改性剂的稳定。
由于SBS在沥青中溶胀后相互交联形成空间网状结构，而PE颗粒则以很微小的颗粒存在于沥青中，SBS在沥青中的分布对PE颗粒起到了粘滞阻挡的作用，当SBS经过溶胀扩大了与沥青介质的接触面积，分子间作用力足以平衡自身的浮力以及PE颗粒受到的浮力时，改性剂整体表现为稳定。
也即是说SBS+PE复合改性时改性剂的稳定其实质还是SBS的溶胀带来力的平衡。
从这个角度出发，假设可以将SBS的分子片段通过材料学的工艺手段接枝在PE表面，则相当于在SBS分子中增加了一个硬段，这样就是一种兼具SBS和PE两种改性剂的有点的新型改性材料，而其实现稳定的原理与传统的SBS改性剂的稳定并无不同。
3.4 胶粉改性沥青使用胶粉作为改性剂可以解决资源再利用以及环保等多方面的问题，已越来越受到我国道路科研工作者的重视。
胶粉改性沥青的稳定性与胶粉的降解程度有直接关系，降解程度越好则胶粉改性沥青越稳定，该现象是由胶粉不同表面状态所引起的⑶。
不同目数的胶粉均能达到稳定，但目数较低的达到稳定更快一些⑶。
这是因为目数较低的胶粉在加工过程中更容易在剪切力的作用下相互摩擦而充分降解。
胶粉降解的实质是其中的交联键断裂，降解后的胶粉表面成毛刺状，使胶粉具有较大的比表面积，进一步吸收沥青中的轻组分，增大了与沥青介质的接触面积，从而提高颗粒与沥青间的分子间作用力，实现胶粉颗粒的受力平衡状态。
因此胶粉改性的稳定原理可以用前述的热运动原理进行解释。
3.5 其他改性沥青除以上几种常见的改性沥青外，在云南省曾推广使用过硅藻土改性沥青。
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要是由中世纪时期约10万至1500万年以前积存在海洋、湖泊中的微生植物 (一种单细胞的水生藻类)遗骸和软泥固结而成的沉积矿，化学成分为非晶体二氧化硅。
硅藻土具有孔隙度高、比表面积大、吸附性强、质轻等特性，并且直径很小一般只有几微米到十几微米，表面有许多微孔，孔径仅有7-125纳米，是天然纳米微孔材料，具有极强的吸附能力。
从改性剂材料本身的特点看，其比重大于沥青，对改性剂颗粒而言属于重力大于浮力的类型，添加到沥青中后容易发生改性剂沉淀的问题。
