概述

随着我国高速公路里程建设的不断攀升，汽车持有量也在陆续的增加，使得道路使用寿命不容乐观，进而容易形成早期的松散、剥落、坑槽等病害。有研究表明热拌沥青混合料施工过程中温度的大幅变化是导致路面破坏的潜在原因，温度差异从沥青混合料的拌和就已经开始，直到运输和摊铺的整个过程，因此如何预防和控制温度离析是目前提高公路施工质量急需解决的问题。

本课题主要围绕沥青混合料表层温度分布的均匀性做出评价，对沥青混合料摊铺碾压过程中，不同部位产生的温度差进行描述，认识薄弱环节的不足，提高路面品质的均匀性中国沥青网sinoasphalt.com。

沥青混合料温度采集方法的确定

通过对渗水系数分布的研究，得出路面压实后的现场渗水系数存在一定规律性分布。温度离析是否也具有相似的规律或者温度离析与级配离析是否存在一定的关系，是本课题研究的一个重要方面。课题组首先确定采用何种方法进行摊铺现场温度的快速测定以评价是否发生温度离析。

红外摄像技术

红外线温度记录仪在国外应用较为广泛，其原理为：所有物体都以热量形式发射红外线波，当它被红外线温度记录仪探测到时，就会将其转换成电波，产生一张物体热量可视图片。图片上的不同颜色代表不同温度，如蓝色代表温度较低区域，红色代表温度较高区域等。该技术可用于沥青混凝土路面的质量控制，在沥青混凝土路面铺筑的过程中使用。2000年，奥本大学国家沥青技术研究中心在总结现有沥青混凝土路面离析评价方法的基础上，提出使用红外热像仪去识别评价路面离析的严重程度。报告根据红外照相机的记录，划分了不同离析程度时的温度范围。运用此项技术的优点：能够绘出整个摊铺路面的热量分布特征；该技术能够在施工过程中被应用，有利于承包商对出现的问题进行及时补救；有成熟的软件提供进程控制图，业主利用其去接受或识别那些需要进一步试验或检测来判定离析类型和程度的区域。

在宁靖盐高速公路施工过程中对摊铺机的温度离析情况进行了研究。施工中一台摊铺机宽度在6m左右，为了解摊铺温度在该范围内分布，在施工中对该区域的温度进行测量。摊铺后温度整体上呈现中间高、两边低有规律的分布趋势，其中两台摊机拼缝处温度最低，其温度与最高温度的极差能够达到20℃以上。

玻璃温度计

玻璃温度计属于膨胀式温度计。与红外摄像仪相比，玻璃温度计测量的温度为混合料的内部温度，两者性质不完全一致，其差值与摊铺层厚度，施工当时的气温、风速等有关。

在宁靖盐高速公路沥青路面施工期间，对红外摄像仪与玻璃温度计测温进行了比较。红外摄像仪所测量的是区域温度，故以图示矩形小区域的平均温度代表红外摄像仪温度数据与玻璃温度计所测的点温度数据进行比较。

可见，本次红外摄像仪测量结果比玻璃温度计低一些，差值波动范围在1℃~7℃。可见，在摊铺阶段，红外摄像仪测量温度比玻璃温度计低一些，表明摊铺的表面温度低于混合料内部温度；在碾压阶段，玻璃温度计测得的内部温度下降缓慢，而红外摄像仪测得的表面温度迅速下降，大大低于内部温度。

从红外摄像仪、玻璃温度计的测试结果来看，在摊铺、初压阶段，沥青混合料表面、内部温度差值基本稳定，差值在10℃以内。

考虑到面层的压实改变了表面热量的特征，压路机喷水量、碾压时机、碾压遍数，气候特征等都在改变铺面的温度分布情况，国此，红外摄像温度试验数据最好在混合料第一次压实前取得，因为摊铺温度可以排除碾压中各种因素的干扰，精确地评价混合料温度离析。

为利于快速采集温度数据，建议对于不同施工阶段、不同位置的温度离析分析仍采用红外摄像仪，温度试验数据最好在摊铺后立即取得。

数据分析

为了进一步了解摊铺机后断面的温度分布情况，针对特殊区域采取局部拍摄方式进行深入研究。观测位置选择为通常认为较可能发生离析情况的摊铺机中央、边缘和拼缝等处。

摊铺机螺旋布料器中温度

一般认为摊铺机螺旋布料器具有二次搅拌沥青混合料的功效，而混合料经过摊铺机螺旋布料器的过程是否存在温度损失及温度分布状况如何，仍缺乏深入了解。为此，对螺旋布料器中混合料输送过程中的温度进行了测量。

可以看出：(1)沥青混合料从摊铺箱进入螺旋布料器中时，温度较为均匀；(2)在向边缘运输过程中，混合料温度有降低趋势，但降温速率并不大，整体温度得以维持，损失不大，中心部位混合料温度差在10℃以内，温度离析整体不明显，而温度降低较多的主要是靠近槽壁和螺旋叶片等金属部位；(3)在螺旋布料器的远端，混合料温度下降较快，温度差异最大达到了50℃，与中间部位相比，边缘部位混合料已出现了温度离析，这种温度离析主要与输送过程中的降温、最远端混合料少、地面热传递影响等有关。

因此，由以上分析可知，沥青混合料螺旋布料器输送过程中，除最远端外，整个断面温度差异较小，在10℃以内，温度离析现象并不明显；可认为在摊铺过程中，如没有摊铺机机械方面或施工方面的原因，摊铺机后铺面整体温度差异应该比较小，在10℃内，而实际施工过程中，由于摊铺机中缝离析、两台摊铺机摊铺时间差异、摊铺机收斗、摊铺机边缘处最远端处温度较低等原因，使得上述部位发生温度离析的机率变大，为此，针对上述位置分别进行了温度测试，以对温度离析评价方法和评价标准进行研究。

摊铺机中缝处温度

摊铺机中缝处是路面施工的薄弱环节，易产生条带状离析，虽可采取加装反向螺旋叶片的措施减少条带状离析，但这种条形离析带仍然很难避免。那么，在这一位置上是否也会存在温度离析，是否会与级配离析共同影响铺面的最终质量呢？为此，课题组拍摄了大量的温度图片，来分析在摊铺机接缝2m范围内温度分布情况，摄像机位置正对着摊铺机中间位置。

从以上温度分布图看出：(1)正常施工阶段，摊铺机中缝处温度分布较为有规律，摊铺机中缝位置，即螺旋变速箱处，温度较两边略低，刚摊铺完后温度差异大多为5℃~10℃，与前面分析结果一致，但受级配离析影响，部分局部地带温度差异超过了10℃；(2)受级配离析影响，中缝位置温度下降速度较其他部位快更快，距摊铺机约1m开外的局部点位温度降低达到10℃以上；(3)对于摊铺机收斗位置温度分布来看，现场温度分布不规则，收斗处产生了明显的块状、带状温度差异区域，温度差异普遍达到10℃以上，最大的达到了40℃，温度离析现象明显。

根据以上分析，课题组认为，受现场级配离析影响，摊铺机中缝2m范围内易发生温度离析，而对于摊铺机收斗处，其温度离析明显` [结合前面研究结论及工程经验，课题组建议可采用温度差作为温度离析判别指标，以10℃为临界点，温度差在20℃以上的可认为发生了中等程度离析，而温度差在30℃以上的可认为发生了严重程度离析。

摊铺机边缘处温度

前面分析已得出，沥青混合料在螺旋布料器的输送过程中，摊铺机最远端已出现了温度下降的现象；从网格法分析来看，路面边缘是路面质量薄弱环节，那么在这个区域是否也存在温度离析呢？故对两侧摊铺机边缘(即路肩)2m范围内进行了温度分析。

可以看出，正常施工阶段，越靠近边缘地带，温度越低，但温度差异并不大，最边缘1m范围内的温度平均值较中间部分1m范围内的温度平均值低5℃~10℃，整个2m范围内的断面温度极差值最大的为12℃，最小的为8℃；说明温度离析并不明显，现场表现出来的边缘地带路面均匀性差可能不是温度离析引起的。

为进一步了解边缘处温度分布情况，采用玻璃温度计对刚摊铺完的路边缘100cm进行了温度测量，同时利用红外摄像仪对摊铺机边缘处进行温度测量。可以看出，与2m范围内温度测试结果相类似，整个断面上，混合料内部温差和各部温差均在10℃以内，温度离析不明显。

综合以上分析，建议对于边缘地带1m范围内温度离析的评定标准可借鉴摊铺机中缝温度离析的评定标准，即以10℃温度差作为临界值。

摊铺机拼缝处温度

摊铺机拼缝处也是沥青路面施工的薄弱环节，应重点监控。摊铺机拼接处温度分布情况(两台摊铺机间距为5m)。来看，可得出如下结论：(1)在拼缝处，后台摊铺机处铺面温度要明显高出前台，白天施工时，温度差异在10℃~15℃，而夜间施工时，这种温度差异可达到15℃~20℃，离摊铺机越近，温度差异越明显；(2)拼缝处为铺面最低温度带，与新铺沥青混合料相比，温度差异在20℃左右，而与原沥青混合料相比，温度差异在10℃内；(3)摊铺后温度下降速度很快，距离摊铺机熨平板后6~7m处，铺面温度下降了10℃。

江苏省沥青路面施工过程中，两台摊铺机间距已调整到最低要求，现场也确实做到了这点，在这种情况下，摊铺机后铺面温度差异仍然大于10℃，此时若仍以10℃作为离析判定的标准可能会过于严格，结合夜间施工资料，课题组建议可以以摊铺后铺面温度差异值20℃作为拼缝处离析判定的临界标准。同时为充分利用温度资源，保证路面压实度，摊铺后应做到紧跟碾压、及时碾压。

为进一步了解拼接处经碾压后的温度变化情况，近距离进行了测试分析。可知，碾压后摊铺机拼缝处温度差异非常明显，刚摊铺完混合料的铺面温度较已摊铺并初压后的相临铺面温度高出20℃以上，甚至更高，在两铺面的交接处出现温度极低值。为了寻找原因，课题组针对摊铺完铺面的侧面进行了拍摄。

看出，刚摊铺完的侧面温度远远低于摊铺表面温度，极值差别大致在30℃~40℃。经过压路机初压之后，铺面表面温度下降更快，而摊铺侧面极值温度仍较摊铺表面温度低20℃以上。

宏观上分析，摊铺外侧面处于无约束状态，直接暴露于大气之中，受到大气温度、风速的影响而导致其温度下降很快，超过了表面温度下降速度。在碾压过程中，外侧温度与表面温度下降的因素也有所不同，其下降程度与周围环境有关，并不取决于碾压遍数。这可以解释为什么在横断面的温度分布规律中，两台摊铺机的拼缝处为温度最低的地带。

从以上分析可知，碾压过程中，外界因素对温度差异产生了影响，此时不宜采用温度差作为离析判定标准。结合上述分析结果，建议对于接缝处温度离析的评价应采用摊铺后未经压实的铺面温度数据。

温度衰减规律

在正常施工条件下，对刚摊铺完的中面层沥青路面进行持续红外摄像温度测量。结果表明在不碾压状态下，路表温度在6min下降了10℃。

此外，还对上面层沥青混合料温度进行跟踪调查。从以上数据分析，沥青混合料在螺旋布料器输送过程中温度基本无衰减；在摊铺与初步振捣之后，沥青混合料的温度有10℃左右的下降，并且在横断面上呈不均匀分布状态；从钢轮压路机初步碾压以后，沥青混合料温度下降速度开始加速。

结语

通过不同施工阶段、不同薄弱环节的温度分布数据分析可得出以下结论，并提出相应的技术标准。

(1)红外摄像仪测量温度为表面温度，而玻璃温度计测定的是内部温度，结果表明，沥青混合料铺筑后，其内部温度约高于表面温度10℃左右；

(2)沥青混合料在螺旋布料器的输送过程中，沥青混合料温度下降不明显，除最远端外，整个断面温度差异较小，在10℃以内，温度离析现象并不明显；

(3)路面碾压过程中，会有较多因素影响铺面温度分布，为减少这种因素影响，课题组建议对于温度离析的评价应采用摊铺后立即测试的断面温度数据；

(4)通过对摊铺机中缝、摊铺机拼接处、摊铺机边缘处及摊铺机收斗处等薄弱环节分析可知，采用断面温度差作为温度离析评定指标是可行的，但不同位置的评定标准应有所区别；

(5)为减少温度离析产生，施工过程中两台摊铺机间距应保持在5m以内，摊铺后应及时、紧跟碾压，碾压过程中应尽量减少钢轮喷水等对温度资源保护的负面影响。