1 问题提出
近几年，有些高速公路刚刚通车就开始损坏。剖开检查，发现沥青面层和水稳基层都出现了严重的离析现象。离析处路边和下层大粒料多、细粒料少，或是呈现一窝一窝的大粒料。这样不能形成大小粒料填充镶嵌、相互咬合的板块结构，路面丧失了承载能力，导致早期损坏。离析到底是什么原因造成的，是否路面摊铺宽度过大就必然产生离析？
2 研究分析
温度离析、配比离析、储料离析、装料离析、运输离析、卸料离析等在物料倒入摊铺机料斗之前所产生的各种离析，都与摊铺宽度没有因果关系。摊铺机在摊铺过程中，无论铺宽铺窄，抗离析研究的重点应为大粒料是如何分离出来的，原来均匀的物料为什么在摊铺后会呈现离析。
物料从料斗到熨平板前沿有三个运输环节：一是刮板向螺旋纵向送料，二是螺旋向熨平板前沿横向分料，三是料斗中剩余的物料经料斗收合向刮板上集料。
摊铺机摊铺路面时物料离析有四种情况：一是横向离析，二是竖向离析，三是纵向带状离析，四是窝状离析。横向离析最容易产生，危害程度最大。
2.1横向离析
摊铺机螺旋输料的工作原理是：带有螺旋叶片的传动轴在料槽内旋转，使进入料槽的物料沿料槽向输送方向运移，并不停地向螺旋下面落料，同时向熨平板前沿塞料，整个工作过程是在摊铺机的行进中进行的。与摊铺机螺旋输料不同而又相似的是螺旋输送机，螺旋输送机的叶片随轴一起旋转，物料是在一封闭的料槽内向输送点输送，其充满系数影响着输送过程和能量的消耗，一般取充满系数小于0.5。
对于螺旋输送机，学者们研究得比较多。有学者从动力学分析认为，在充满系数较大时，被输送的物料在料槽中的分布可近似地认为沿料槽的圆弧呈扇形分布。越靠近螺旋轴的物料颗粒，螺旋升角越大，圆周力越大。当圆周力大到一定程度，使物料摩擦力及自重无法平衡时，就开始随螺旋轴翻滚。该研究结论指出，水平螺旋输送机的充满系数是最主要的技术参数，对物料的输送效果影响最大。当充满系数超过0.4时，物料容易引起翻滚。有学者从运动学分析认为，靠近螺旋轴的物料圆周速度要比外层的大，但该处的轴向输送速度却显著降低。所以使内层的物料较快地绕轴进行转动，较早地到达表面，这就产生了一个附加的物料流。当充满系数较小时，物料颗粒在垂直于输送方向的附加物料流不严重；反之，在圆周方向的运动将比输送方向的运动强。螺旋在达到一定的转速前，对物料颗粒运动的影响不显著；但是，当超过一定的转速时，物料颗粒便开始产生在垂直于输送方向内沿径向方向跳跃。
在研究了螺旋输送机的机理以后，再对摊铺机螺旋输料进行分析。摊铺机螺旋输料，当充满系数小于"，即物料未满埋螺旋叶片输料时，与螺旋输送机有相似之处。如果不考虑由物料围成的料槽与被输送的物料之间的内摩擦阻力对螺旋叶片直径处物料颗粒的影响，也不考虑在输料过程中部分物料改变输送方向向下面落料，仅从两者相似之处考虑，用螺旋输送机的研究成果对摊铺机螺旋输料的过程进行分析，将有助于分析产生离析的原因。
从动力学分析可知，充满系数超过0.4小于1时，物料容易引起翻滚。从运动学分析可知，充满系数较大时，物料在圆周方向的运动要比输送方向的运动强，容易产生垂直于输送方向上的附加物料流。两者都认为，在靠近螺旋轴的物料比外层的物料容易跳跃翻滚，较早地到达物料表面。这就是摊铺机作业时产生横向离析的根本原因。
如果充满系数小于0.4，螺旋输送的生产率将很低，需要成倍提高螺旋转速，这样既不适应摊铺机的作业要求，又不现实。已往使用摊铺机时一般充满系数都超过了0.4而小于1，国外某摊铺机公司还刻意要求物料埋螺旋直径的3/2（即充满系数0.7）输料。这样在输料过程中必然会将物料大颗粒分离出来，输向路边，造成横向离析，严重影响路面质量。
按螺旋输送机计算螺旋的最大许用转速，对于摊铺机来说仍然偏小。所以，当充满系数小于$时，横向离析现象是客观存在的；当物料将螺旋分料器全部掩埋，即保证充满系数等于$时，不会出现横向离析现象。
2.2竖向离析
用钻芯法从路面上取样芯，如果样芯的最下部是一层大粒料，说明此处路面出现竖向离析。用挖剖路面的方法观察剖面，也能发现竖向离析。经过观察分析，竖向离析产生的原因是由于螺旋前面导料板高度不合适造成的。导料板下沿离地应有一个间隙，以适应通过性能的要求。从通过性能考虑一般离地间隙在180mm以上，但是这个被通常认可的离地间隙，从螺旋输料效果考虑，显得过大。螺旋在输料时，物料从这个间隙挤出，大粒料极易滚落，铺散在基层上，形成一层大粒料，这就是摊铺机作业时产生竖向离析的主要原因。此外，如果螺旋离地过高，物料得不到充分搅拌，也会造成摊铺层表面细料过多，产生竖向离析。
2.3纵向带状离析
纵向带状离析产生在熨平板的中缝和每个螺旋支撑处。究其原因，这是由于向螺旋链轮箱（中置驱动链轮箱）下方填料不足及螺旋支撑阻滞料流，大粒料易析出产生。
2.4窝状离析
摊铺机在摊铺作业时，如果料斗中剩余的料不足以刮板满载输料，就需要收合料斗向刮板上集料。在料斗收合的过程中，大粒料顷刻间向刮板上滚落，集成堆，经刮板输往螺旋，由螺旋横向分料，再经过熨平板熨平后，摊铺层上就形成了一窝大料。这就是摊铺机作业时由摊铺机自身产生的窝状离析的原因，但产生窝状离析的主要原因是料车卸料时产生的。
3解决办法
针对这些产生离析的原因，抗离析应采取以下措施：1采用螺旋叶片全埋输料方法，大小粒料能被均匀输送，使摊铺层宽度方向上粒料均匀，以避免横向离析。"螺旋前面导料板的离地间隙应可调整，能减少粒料向基层表面滚落，使摊铺层厚度方向上粒料均匀，以避免竖向离析。2螺旋高度应多级调整，可对摊铺层表层的粒料起到再次连续搅拌作用，使摊铺层厚度方向上粒料均匀，以避免竖向离析。3合理设计反向叶片、料槽宽度、螺旋支撑，改善输料阻滞现象，以避免纵向带状离析。4合理设计刮板宽度和料斗形状，减少料斗收合时的集料量，减少大粒料滚落成堆，以避免窝状离析。
4实际效果
根据以上研究分析，经过几年的努力，摊铺机抗离析研究工作已初见成效，1998年作者在西筑公司参与开发了履带式LT1200型摊铺机，2000年作者在中大公司参与开发了轮胎式DT600型多功能摊铺机，2002年又参与开发了履带式DT1300型多功能摊铺机。这些摊铺机都较好地解决了稳定土摊铺的离析问题，其抗离析效果都得到了业主和监理的认可。如在西（安）—户（县）高速公路摊铺二灰碎石时，测试了路边与路中的离析程度（按大颗粒质量计），其结果不大于#&，优于业主自检标准8%。现在，摊铺机抗离析研究工作仍需继续深入，抗离析的新工艺、新方法、新标准急待进一步研究。
