瀝青混凝土路面空隙率在路面使用性能中的重要性

王志強(qiáng)

(秦皇島保神交通建設(shè)監(jiān)理有限公司)

瀝青混凝土路面空隙率在路面使用性能中的重要性

王志強(qiáng)

(秦皇島保神交通建設(shè)監(jiān)理有限公司)

瀝青路面空隙率的大小直接影響路面的使用性能,從設(shè)計(jì)對空隙率的選定、現(xiàn)場對空隙率的控制、壓實(shí)度和溫度對空隙率的影響等方面闡述了瀝青路面空隙率指標(biāo)的重要性。

瀝青混凝土路面;空隙率;使用性能;重要性

1 瀝青混凝土路面不同層位空隙率的選定

瀝青混凝土路面表面層、中面層、底面層都應(yīng)該是密實(shí)的,只是根據(jù)各自的功能不同,確定的現(xiàn)場空隙率也略有不同。表面層現(xiàn)場空隙率為 6%,相應(yīng)的壓實(shí)度≥98%,開放交通后通過行車不斷壓密,最終空隙率為 3%;中面層、底面層現(xiàn)場空隙率為 7%～8%,相應(yīng)的壓實(shí)度≥97%。所以各層位空隙率采用的標(biāo)準(zhǔn)不同,是依據(jù)每層瀝青混凝土層不同的功能而確定的。表面層除了具有行車功能性作用外,還應(yīng)具有良好的抗?jié)B水能力,防止水滲入結(jié)構(gòu)層造成水破壞;中面層主要負(fù)擔(dān)抵抗剪切形變和抗車轍的功能。底面層主要是抵抗拉應(yīng)力和壓應(yīng)力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的同時(shí)作用。由于表面層的最佳空隙率可有效防止雨水滲入,并且表面層和中面層界面處增設(shè)防水層,這樣中面層和底面層的功能就可以充分地發(fā)揮出來,確保了瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層不變形,表面層的行車功能(平整、舒適、抗滑、安全等)得到了保證。

2 現(xiàn)場空隙率最大臨界值(普通密集配瀝青混凝土)

經(jīng)試驗(yàn)得出結(jié)論:現(xiàn)場空隙率小于 8%時(shí)透水性不大。當(dāng)空隙率大于 8%時(shí),透水性增加很快;當(dāng)現(xiàn)場空隙率小于6%時(shí),易產(chǎn)生車轍推擠和泛油現(xiàn)象?，F(xiàn)場空隙率大于 8%不但易透水而產(chǎn)生水破壞,空氣也容易通過孔隙進(jìn)入結(jié)構(gòu)層中加速瀝青氧化,從而產(chǎn)生松散、裂縫、形變過大過早破壞。

3 空隙率與壓實(shí)度的關(guān)系

(1)壓實(shí)層最大厚度不宜大于100mm,瀝青穩(wěn)定碎石基層不宜大于 120mm,但當(dāng)采用大功率壓路機(jī)且經(jīng)試驗(yàn)證明能達(dá)到壓實(shí)度規(guī)定值時(shí),允許增大到 150mm(對密集配瀝青混合料美國規(guī)定不得大于100mm,日本規(guī)定不大于 70mm,瀝青穩(wěn)定碎石基層不大于100mm)。

一般碾壓分為初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)階段。初壓起穩(wěn)定和初步壓實(shí)作用,復(fù)壓時(shí)達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度,終壓主要是清除輪跡找平。根據(jù)壓實(shí)的三個(gè)階段選擇不同的機(jī)械數(shù)量和組合。碾壓速度要慢、穩(wěn)、均速才能達(dá)到最佳的壓實(shí)效果。一般初壓 2～3 km/h,復(fù)壓 3～5 km/h,終壓 3～6 km/h。薄層壓實(shí)時(shí)宜采用靜態(tài)剛性碾,而輪胎壓路機(jī)適宜不同厚度的壓實(shí)層,輪胎壓路機(jī)具有特別好的揉搓作用,密水性效果好,有利于防止水滲入,并有較大的溫度適應(yīng)范圍。而振動(dòng)壓路機(jī)更適合粒徑大的混合料,尤其是瀝青穩(wěn)定碎石基層壓實(shí)。而用振動(dòng)壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)結(jié)合壓實(shí)效果會更好。

(2)壓實(shí)效果與攤鋪方式有關(guān),一臺攤鋪機(jī)攤鋪寬度以6～7.5m為宜(日本限制為 7m,歐洲 6m,美國 3.5～4m)。攤鋪過寬易造成粗、細(xì)集料離析而滲水,也易產(chǎn)生拖痕,形成表面層縱縫。攤鋪過寬時(shí)兩側(cè)混合料因溫度離析易造成壓實(shí)度不同。過寬后夯錘振動(dòng)力減小影響到初始壓實(shí)效果,攤鋪機(jī)接長部分(是應(yīng)我國要求而生產(chǎn)的)沒有中間部分相同的振搗裝置,與中間部分初始壓實(shí)程度不一樣,攤鋪看似平整,其實(shí)碾壓后影響橫向平整度。攤鋪機(jī)攤鋪的初始壓實(shí)要到位,要保持規(guī)定的攤鋪速度,普通瀝青2～6m/min,改性瀝青混合料、SMA混合料放慢至 1～3m/min,攤鋪寬度要窄要慢是鋪筑重載交通路面的重要質(zhì)量保證措施,這一點(diǎn)對當(dāng)今我國的現(xiàn)實(shí)情況很重要。攤鋪機(jī)連續(xù)、緩慢、勻速是提高平整度,減少混合料離析的核心。攤鋪速度超過規(guī)范控制速度將影響壓實(shí)效果,初始壓實(shí)不足、密實(shí)性差都將影響瀝青結(jié)構(gòu)層的防滲入功能而產(chǎn)生水損壞。目前一些工地為了進(jìn)度而超速碾壓、超速攤鋪,這是對質(zhì)量不負(fù)責(zé)任,應(yīng)引起注意。

4 溫度與空隙率的關(guān)系

《瀝青混凝土施工技術(shù)規(guī)范》中表5-2.2-2規(guī)定了不同瀝青標(biāo)號熱拌瀝青混合料的施工溫度(改性瀝青應(yīng)增加10℃)。如攤鋪?zhàn)畹蜏囟?、開始碾壓的混合料內(nèi)部最低溫度、碾壓終了的表面最低溫度、混合料的廢棄溫度、開放交通的路表溫度等。

從普通瀝青的粘溫曲線得知,AH-70普通瀝青合理的拌和溫度為 155～161℃,碾壓溫度為 144～149℃。王旭東博士的試驗(yàn)表明混合料的擊實(shí)溫度在 125～130℃范圍內(nèi)試件密度逐步增大而空隙率減小,當(dāng)溫度為 145～150℃時(shí),試件密度達(dá)到最大,同時(shí)空隙率降低到最小。如溫度繼續(xù)升高,試件密度不再增加反而減小,同時(shí)空隙率增大。這些都說明施工時(shí)瀝青混合料的壓實(shí)溫度一定要按照規(guī)范規(guī)定的溫度界限范圍實(shí)施才能達(dá)到預(yù)定的壓實(shí)度和空隙率。

在一定的溫度范圍內(nèi)碾壓是提高碾壓效果的重要手段,必須按照規(guī)范規(guī)定施工。規(guī)范還介紹了一些資料供參考:美國施工指南對普通瀝青提出一個(gè)難于壓實(shí)的溫度范圍 93～115℃,稱為“敏感區(qū)”(或稱不穩(wěn)定區(qū))的理論,在此溫度范圍壓路機(jī)能夠把集料壓下去,但壓路機(jī)一離開,壓下去的集料又基本恢復(fù)了原位,像是彈簧,又像是橡皮筋,因此在 93～115℃溫度范圍內(nèi)不能得到很好的壓實(shí)效果。在“敏感區(qū)”溫度范圍內(nèi),只能用輪胎壓路機(jī)碾壓,通過輪胎的反復(fù)揉搓作用,到達(dá)部分壓實(shí)的目的。碾壓工序在溫度下降到溫度“敏感區(qū)”之前完成最理想,此時(shí)碾壓瀝青會起到潤滑劑的作用。當(dāng)溫度下降至溫度“敏感區(qū)”以下時(shí)碾壓,是利用壓路機(jī)的壓力產(chǎn)生的剪切應(yīng)力使集料強(qiáng)制變位,來達(dá)到穩(wěn)定和密實(shí)的狀態(tài)。低溫狀態(tài)下應(yīng)限制振動(dòng)壓路機(jī)反復(fù)碾壓以防將集料壓碎,有的學(xué)者認(rèn)為溫度低于 90℃瀝青混合料已不可能進(jìn)一步壓實(shí)。

[1]公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)[M].人民交通出版社,2004.

[2]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破杯現(xiàn)象及預(yù)防[M].人民交通出版社,2001.

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