影響瀝青混合料壓實(shí)的因素分析

張建光

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西太原 030006)

1 概述

瀝青混合料壓實(shí)是瀝青面層施工的關(guān)鍵步驟，也是瀝青面層質(zhì)量形成的重要組成部分。由于瀝青混合料類型和其結(jié)構(gòu)的不同，壓實(shí)工藝也有區(qū)別。綜合分析影響瀝青路面壓實(shí)的因素，主要有壓實(shí)機(jī)械、瀝青混合料、壓實(shí)工藝、外界環(huán)境等幾個(gè)方面?，F(xiàn)將這幾個(gè)方面的因素作以下分析。

2 壓實(shí)設(shè)備

壓路機(jī)是影響路面壓實(shí)的重要因素。根據(jù)瀝青混合料的特點(diǎn)，不同的壓實(shí)階段應(yīng)選擇不同的壓路機(jī)。瀝青路面常用的壓路機(jī)主要有:鋼輪壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)、振動(dòng)雙鋼輪壓路機(jī)。

2.1 鋼輪壓路機(jī)

鋼輪壓路機(jī)屬靜作用壓實(shí)機(jī)械，它主要利用其自身重量對(duì)混合料進(jìn)行壓擠，減少混合料的空隙率，使混合料中的集料之間進(jìn)一步靠近從而提高密實(shí)度。鋼輪壓路機(jī)的壓實(shí)層厚度較小，其作用范圍一般小于7.5 cm。

鋼輪壓路機(jī)適用于各類瀝青混合料的初壓和終壓。初壓是初步穩(wěn)壓，提高平整度;終壓主要是消除輪跡。用于初壓時(shí)行進(jìn)速度一般控制在 1.5 km/h～2 km/h，終壓一般為 2.5 km/h～3.5 km/h，1.5 km/h ～2 km/h。碾壓段落一般控制在80 m 以內(nèi)。

2.2 膠輪壓路機(jī)

膠輪壓路機(jī)通過(guò)揉壓的方式與下承層一起作用給混合料一個(gè)變化的擠壓力。壓實(shí)過(guò)程中，膠輪與膠輪之間以及膠輪下的混合料被膠輪擠壓，壓實(shí)范圍內(nèi)的整體處于高壓受限制的狀態(tài)，從而使瀝青路面更加密實(shí)、穩(wěn)定。膠輪壓路機(jī)壓實(shí)行進(jìn)速度一般控制在3.5 km/h ～4.5 km/h。

膠輪壓路機(jī)的輪胎氣壓非常影響壓實(shí)效果，氣壓高時(shí)，接地面積會(huì)減小，因此傳遞到鋪層上的單位面積壓力越大，膠輪壓路機(jī)適用于密級(jí)配瀝青混合料的復(fù)壓，可增加混合料的泌水性。

2.3 振動(dòng)雙鋼輪壓路機(jī)

振動(dòng)雙鋼輪壓路機(jī)是通過(guò)自身重量加上鋼輪的振動(dòng)沖擊力來(lái)提高混合料的壓實(shí)效果，由于增加了振動(dòng)沖擊的作用，大大提高了對(duì)瀝青混合料的壓實(shí)效率，從而減少了壓實(shí)的遍數(shù)和壓實(shí)時(shí)間。雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)可以振動(dòng)壓實(shí)，也可關(guān)閉振動(dòng)靜壓，因此可以用于各種條件的瀝青路面各個(gè)壓實(shí)階段的壓實(shí)，尤其是粗骨料為主的混合料，更宜采用振動(dòng)壓路機(jī)復(fù)壓。其振動(dòng)頻率一般為35 Hz～50 Hz，振幅為0.3 mm ～0.8 mm。

3 瀝青混合料

瀝青混合料中的集料與瀝青對(duì)壓實(shí)有著重要的影響。

3.1 集料

在瀝青混合料中，集料顆粒間的摩阻力是影響壓實(shí)的重要阻力，也是影響瀝青面層穩(wěn)定性的重要因素?；旌狭现屑?xì)集料過(guò)多時(shí)，施工和易性好，但是不易碾壓容易出現(xiàn)裂縫;混合料的中間細(xì)集料過(guò)多時(shí)會(huì)使混合料變脆，影響混合料的穩(wěn)定性，容易過(guò)壓;粗集料過(guò)多時(shí)，混合料中的空隙大，也不易達(dá)到要求的壓實(shí)度。

因此混合料中集料的各種技術(shù)指標(biāo)要符合要求。混合料的配比經(jīng)設(shè)計(jì)配合比、生產(chǎn)配合比、驗(yàn)證配合三階段后接近完善，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況準(zhǔn)確控制混合料的配比，確?；旌狭吓浔鹊臏?zhǔn)確和出料品質(zhì)的穩(wěn)定。

3.2 瀝青

瀝青膠結(jié)料的用量也對(duì)混合料的壓實(shí)有直接影響。瀝青用量過(guò)大時(shí)，混合料中瀝青膠粘材料游離于集料之間，粒料摩阻力減小，容易出現(xiàn)大范圍推移，混合料穩(wěn)定性差，難以壓實(shí);瀝青用量過(guò)少時(shí)，混合料中缺少膠結(jié)材料，混合料松散，耐久性差，也不易壓實(shí)。因此混合料中瀝青用量的控制也是確保混合料壓實(shí)的重要環(huán)節(jié)。

3.3 層厚

通常來(lái)說(shuō)，較厚的鋪層保溫時(shí)間長(zhǎng)，有足夠的時(shí)間碾壓，但需要較大的壓實(shí)功，進(jìn)行更多次的壓實(shí);層厚較薄則降溫快，需要壓路機(jī)盡可能快地壓實(shí)。因此薄層(4 cm以下)混合料的初壓溫度要高，厚層(7 cm以上)可以適當(dāng)降低初壓溫度。瀝青路面結(jié)構(gòu)層的厚度應(yīng)與混合料的最大公稱粒徑相匹配，對(duì)于常規(guī)的瀝青混合料，層厚宜不小于混合料最大公稱粒徑的3倍，且一般層厚不大于10 cm。

3.4 混合料的溫度

混合料溫度是影響熱拌瀝青混合料壓實(shí)的重要指標(biāo)，混合料的壓實(shí)溫度控制應(yīng)該保證有足夠的時(shí)間完成壓實(shí)。太高的溫度會(huì)導(dǎo)致瀝青的老化，在壓路機(jī)的作用下混合料會(huì)出現(xiàn)推移;太低的溫度會(huì)導(dǎo)致混合料缺少流動(dòng)性變硬而不易壓實(shí)。一般瀝青混合料的初壓溫度應(yīng)控制在125℃ ～145℃，終壓溫度不低于60℃ ～80℃。改性瀝青通常宜較普通瀝青混合料的生產(chǎn)溫度提高10℃～20℃，初壓溫度不低于150℃，碾壓終了溫度應(yīng)不低于90℃。

4 外界環(huán)境因素

施工氣溫、風(fēng)級(jí)和日照強(qiáng)度、下承層溫度都是直接影響瀝青混合料溫度的因素，對(duì)路面壓實(shí)的影響明顯。

1)氣溫低于5℃時(shí)，由于混合料溫度下降過(guò)快而來(lái)不及壓實(shí)，不宜施工薄層瀝青路面(厚度小于5 cm)。2)外界氣溫偏低或者風(fēng)力較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高瀝青混合料的碾壓溫度，壓實(shí)設(shè)備應(yīng)跟進(jìn)壓實(shí)。3)下承層的溫度是導(dǎo)致混合料冷卻的另外一個(gè)因素，下承層溫度過(guò)低會(huì)快速吸收熱拌瀝青混合料中的熱量，使攤鋪的面層底部迅速冷卻而難以壓實(shí)，因此下承層最適宜的溫度為15℃～20℃。低于此范圍時(shí)，應(yīng)提高壓實(shí)溫度或增加壓路機(jī)數(shù)量以加快壓實(shí)速度，確保較短時(shí)間內(nèi)碾壓到要求的密實(shí)度。

5 碾壓工藝

熱拌瀝青混合料施工中，混合料路面的攤鋪、壓實(shí)必須保持緊密的銜接，盡量減少停頓，使面層施工連續(xù)勻速進(jìn)行，保證壓實(shí)質(zhì)量的穩(wěn)定。

1)壓實(shí)機(jī)械的組合。選擇合適的壓實(shí)機(jī)械組合是瀝青混合料壓實(shí)的重要環(huán)節(jié)。正確的壓實(shí)機(jī)械組合既可節(jié)省機(jī)械投入和臺(tái)班費(fèi)用，又可保證壓實(shí)的質(zhì)量，否則可能會(huì)事倍功半，既造成資源的浪費(fèi)又達(dá)不到壓實(shí)效果。

2)壓實(shí)工藝。壓實(shí)施工一般遵循“先靜后振，先輕后重”的壓實(shí)順序，從外側(cè)向中心、由低處向高處進(jìn)行壓實(shí)。壓實(shí)時(shí)主動(dòng)輪面向攤鋪機(jī)進(jìn)行碾壓。a.初壓。初壓是壓實(shí)作業(yè)的第一步，是對(duì)所攤鋪的混合料進(jìn)行的初步穩(wěn)壓。初壓一般采用鋼輪壓路機(jī)或振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1遍～2遍，通常不采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行初壓。初壓時(shí)應(yīng)將壓路機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪面向攤鋪機(jī)，以減少?gòu)膭?dòng)輪對(duì)混合料的水平推移。壓實(shí)段落一般控制在30 m～60 m。b.復(fù)壓。復(fù)壓是獲取壓實(shí)度的關(guān)鍵過(guò)程，應(yīng)緊跟初壓進(jìn)行，并在合適的溫度范圍內(nèi)完成。一般可采用靜作用鋼輪、膠輪與振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，一般壓實(shí)4遍～6遍，振動(dòng)壓路機(jī)通常采用高頻低振幅，相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/2輪寬。c.終壓。終壓主要是提高路面平整度，消除壓實(shí)機(jī)械在壓實(shí)過(guò)程中形成的輪跡，通常采用鋼輪壓路機(jī)或振動(dòng)壓路機(jī)靜壓。終壓應(yīng)在混合料低于80℃前完成。

6 影響壓實(shí)的其他因素

除以上幾個(gè)主要方面外，影響瀝青混合料壓實(shí)的因素還包括:下承層的平整度、混合料攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的穩(wěn)定性、接縫部位、人工攤鋪等。

6.1 下承層的平整度

下承層的平整度直接影響新鋪瀝青面層的厚度和平整度。下承層起伏較大時(shí)，會(huì)造成新鋪面層個(gè)別部位出現(xiàn)過(guò)厚和過(guò)薄現(xiàn)象。壓實(shí)時(shí)，過(guò)厚部位往往達(dá)不到要求的壓實(shí)度，出現(xiàn)欠壓，而過(guò)薄部位出現(xiàn)過(guò)壓、面層損壞現(xiàn)象。

6.2 攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的穩(wěn)定性

攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的穩(wěn)定性包括攤鋪機(jī)夯錘與熨平板對(duì)混合料的振壓效果，攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的連續(xù)性以及攤鋪混合料的均勻性。攤鋪時(shí)振壓均勻使壓實(shí)機(jī)械更容易進(jìn)行壓實(shí);攤鋪在作業(yè)時(shí)出現(xiàn)停頓，使已鋪混合料與后鋪混合料出現(xiàn)較大溫差，也影響壓實(shí)效果，尤其是攤鋪機(jī)停頓部位在壓路機(jī)經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)出現(xiàn)“跳車”現(xiàn)象;攤鋪的混合料不均勻、出現(xiàn)的離析現(xiàn)象，也嚴(yán)重影響混合料的局部壓實(shí)。

6.3 接縫部位

接縫的壓實(shí)是碾壓工序中重要的一環(huán)，無(wú)論橫縫還是縱縫，應(yīng)采用搭接碾壓，即從已鋪路面逐步向新鋪路面進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)務(wù)求均勻、細(xì)致、到位。

6.4 人工攤鋪部位

部分?jǐn)備仚C(jī)無(wú)法到達(dá)的部位采用人工攤鋪施工。人工攤鋪容易出現(xiàn)攤鋪的混合料不均勻、平整度差、攤鋪后混合料溫度偏低的現(xiàn)象，要求壓實(shí)作業(yè)緊湊、多次進(jìn)行，人工及時(shí)補(bǔ)料、精細(xì)整平，以保證其壓實(shí)。

7 壓實(shí)工藝與參數(shù)的確定

良好的壓實(shí)工藝既要求均勻、高效地使瀝青混合料路面達(dá)到要求的密實(shí)度，而且要確保壓實(shí)作業(yè)與攤鋪效率相配套。碾壓工藝應(yīng)依據(jù)鋪設(shè)試驗(yàn)路段進(jìn)行確定，通過(guò)試驗(yàn)路段應(yīng)確定有關(guān)壓實(shí)工藝和相關(guān)參數(shù)，包括:壓路機(jī)械的型號(hào)與組合、壓實(shí)的順序、次數(shù)，碾壓鋪層全寬所需的時(shí)間，碾壓段落長(zhǎng)度，壓實(shí)速度，壓實(shí)溫度等等。

8 結(jié)語(yǔ)

影響瀝青混合料壓實(shí)的因素是多方面的，只有根據(jù)瀝青混合料性質(zhì)正確選擇壓實(shí)設(shè)備，選擇正確的壓實(shí)工藝，按照試驗(yàn)段確定的壓實(shí)參數(shù)，嚴(yán)格控制影響壓實(shí)的各個(gè)因素，才能事半功倍地確保瀝青混合料路面的壓實(shí)質(zhì)量。

［1］ 中國(guó)公路建設(shè)行業(yè)協(xié)會(huì)，重慶交通學(xué)院，長(zhǎng)沙理工大學(xué).公路工程施工項(xiàng)目管理實(shí)務(wù)［M］.北京:人民交通出版社，2010:39-40.