基于碾壓遍數(shù)的瀝青路面壓實(shí)度檢測(cè)技術(shù)研究

田建軍

（中交一公司第三工程有限公司，北京 100000）

瀝青混凝土面層壓實(shí)度是保證路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命極其重要的一個(gè)指標(biāo)，壓實(shí)質(zhì)量的好壞直接影響到材料整體的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及耐疲勞特性，尤其在路面大面積攤鋪時(shí)，易受到人員、機(jī)械等因素影響[1-2]。傳統(tǒng)的方法主要是在施工現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣，在實(shí)驗(yàn)室里利用表干法、水重法和蠟封法等進(jìn)行密度測(cè)定，無(wú)法模擬現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)壓實(shí)度沒(méi)有實(shí)際的指導(dǎo)意義。而無(wú)核檢測(cè)技術(shù)（PQI）彌補(bǔ)了以往檢測(cè)技術(shù)的缺陷，能夠較好地應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)施工動(dòng)態(tài)檢測(cè)，在路面碾壓過(guò)程中可以實(shí)時(shí)監(jiān)控路面密度，隨時(shí)了解碾壓效果，及時(shí)指導(dǎo)施工。因此，本研究對(duì)某高速公路瀝青路面中面層AC—20進(jìn)行測(cè)試，選用PaveTrackerTMPlus2701—B（以下簡(jiǎn)稱“2701—B”）測(cè)試值反映瀝青面層施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)的情況，結(jié)合這些實(shí)測(cè)的密度數(shù)據(jù)換算壓實(shí)度，并繪制碾壓遍數(shù)與密度值和碾壓遍數(shù)與溫度的關(guān)系圖進(jìn)行綜合分析。

1 試驗(yàn)方案

利用無(wú)核密度儀2701—B開(kāi)展瀝青路面壓實(shí)度無(wú)核檢測(cè)技術(shù)研究，目的是針對(duì)目前國(guó)內(nèi)瀝青路面在道路建設(shè)中應(yīng)用得到越來(lái)越多的情況，評(píng)價(jià)在大面積同時(shí)施工時(shí)混合料壓實(shí)度與壓實(shí)溫度不均勻性對(duì)路面性能的影響，具體試驗(yàn)方案如下。

首先，根據(jù)攤鋪機(jī)攤鋪的實(shí)際情況，每隔60m選取一橫斷面，在橫斷面上每隔2.5m選取測(cè)試點(diǎn)。為不影響施工，每個(gè)橫斷面上取6點(diǎn)。在碾壓前用噴漆的方式在每個(gè)測(cè)試位置做好記號(hào)，使用油漆時(shí)注意繪制直徑大約為150mm的圓弧形（因?yàn)?701—B磁盤直徑是150mm），以確保下次測(cè)試與上次測(cè)試方向基本保持一致。

然后，對(duì)標(biāo)記位置采用2701—B現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法迅速讀取數(shù)據(jù)并記錄，其中壓路機(jī)靜壓一遍前測(cè)試數(shù)據(jù)記錄并注明為“碾壓前”，之后進(jìn)入初壓階段，每來(lái)回碾壓一遍記錄一次數(shù)據(jù)，直至終壓結(jié)束，這樣一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)才算記錄完成。但并不是每碾壓一個(gè)來(lái)回就測(cè)試一次密度。為取得大量數(shù)據(jù)，在膠輪碾壓之后每?jī)杀闇y(cè)試一次密度，測(cè)試密度的同時(shí)也要測(cè)試每次碾壓后的溫度。7遍碾壓結(jié)束后整理對(duì)應(yīng)橫斷面每隔2.5m的密度測(cè)試數(shù)據(jù)，分析整個(gè)斷面的壓實(shí)均勻情況及溫度隨壓實(shí)遍數(shù)增加而下降的情況。為使研究數(shù)據(jù)具有代表性，本文隨機(jī)選取4個(gè)橫斷面的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖1。

圖1 密度與碾壓遍數(shù)之間的關(guān)系

2 碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度的關(guān)系

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)分析，隨著碾壓遍數(shù)增加，測(cè)試密度隨之增大，測(cè)試溫度逐漸減小，最終密度控制在2.37～2.45g／cm3范圍內(nèi)，溫度控制在80℃左右，但不同碾壓遍數(shù)下密度與溫度的變異性存在較大變化。

2.1 測(cè)試密度與碾壓遍數(shù)的關(guān)系

膠輪碾壓后測(cè)試密度減小，在1～4遍內(nèi)密度呈直線型增加，其后變化不明顯（見(jiàn)圖1）。斷面1～4在攤鋪過(guò)程中通過(guò)攤鋪機(jī)的熨平板自重使混合料達(dá)到一定的嵌擠壓實(shí)狀態(tài)，測(cè)試密度平均值約在2.0g／cm3以上，但經(jīng)過(guò)膠輪壓路機(jī)的揉搓碾壓之后，混合料表面不規(guī)整，甚至有明顯的輪跡，造成測(cè)試密度大幅度降低至1.9g／cm3左右，呈直線型下降，說(shuō)明膠輪壓路機(jī)在對(duì)瀝青混合料揉搓碾壓的過(guò)程中，一方面使得粗細(xì)集料更好、更均勻地分布，另一方面也使得混合料互相擠壓，出現(xiàn)明顯的輪跡分布規(guī)律，造成混合料表面不平整，影響2701—B測(cè)試。因此，建議在對(duì)瀝青混合料進(jìn)行膠輪碾壓時(shí)，一方面要控制碾壓速度，因?yàn)槟z輪壓路機(jī)噸位比較大，速度過(guò)快可能造成混合料推擠，使得路面出現(xiàn)質(zhì)量隱患；另一方面要根據(jù)所采用的瀝青混合料類型及施工情況選擇適合的膠輪壓路機(jī)。

隨著碾壓遍數(shù)的增加，密度明顯隨之增大。其中膠輪碾壓1～4遍時(shí)密度明顯呈直線型增加，平均密度變化值約在0.15g／cm3以上，碾壓5～7遍時(shí)，密度漸漸趨于穩(wěn)定，變化幅度較小，平均密度變化值約在0.1g／cm3以下。已知AC—20混合料的最大理論密度為2.545g／cm3，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得出，初壓時(shí)壓實(shí)度達(dá)到85%以上，復(fù)壓時(shí)達(dá)到95%左右，尤其在碾壓2～4遍時(shí)壓實(shí)度增加明顯，最終趨于平衡時(shí)能達(dá)到最大理論密度98%以上，滿足規(guī)范要求。

對(duì)AC—20混合料施工時(shí)，碾壓溫度及碾壓有效時(shí)間對(duì)保證壓實(shí)度至關(guān)重要，應(yīng)在保證碾壓溫度且不出現(xiàn)推移的前提下實(shí)施碾壓，遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則。初壓以穩(wěn)定為主；復(fù)壓以形成壓實(shí)度為主，碾壓遍數(shù)以5～7遍為宜，不宜過(guò)多，避免出現(xiàn)過(guò)壓而對(duì)路用性能產(chǎn)生影響，保證AC—20路面的密實(shí)度和平整度；終壓以消除路面輪跡為目的，保證路面平整度。

2.2 成型后測(cè)試密度在橫斷面的分布狀態(tài)

測(cè)試斷面的兩端密度比中間小，中間密度分布不均勻（見(jiàn)圖2）。通過(guò)對(duì)碾壓7遍后測(cè)試密度在橫斷面內(nèi)分布狀態(tài)的分析可知，斷面1～4有著共同的分布規(guī)律，即先增加后減小的趨勢(shì)，其中位置1和位置6的測(cè)試密度與位置2～5的測(cè)試密度相比較小，最小為2.25g／cm3，壓實(shí)度明顯不合格。該區(qū)域處于壓路機(jī)碾壓的薄弱地帶，說(shuō)明在橫斷面范圍內(nèi)密度分布呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，可能與施工工藝、施工機(jī)械等有關(guān)。但目前，這種現(xiàn)象具有一定的代表性，是大多數(shù)施工項(xiàng)目普遍存在的問(wèn)題。因此，建議在路邊緣、熨平板加長(zhǎng)連接處及攤鋪機(jī)搭接碾壓區(qū)域著重調(diào)節(jié)壓路機(jī)碾壓工藝或有針對(duì)性地在高溫條件下適當(dāng)增加碾壓遍數(shù)以補(bǔ)償特殊區(qū)域不易壓實(shí)的現(xiàn)象。

圖2 密度測(cè)試斷面分布狀態(tài)

3 結(jié)論

3.1 利用PQI進(jìn)行瀝青路面動(dòng)態(tài)施工檢測(cè)可及時(shí)掌握路面壓實(shí)狀況，查找容易忽視的碾壓區(qū)域，進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝。壓實(shí)遍數(shù)對(duì)路面內(nèi)部壓實(shí)度的形成具有主要作用，隨著壓實(shí)遍數(shù)的增加，密度也隨之增大，且密度變化幅度受到壓路機(jī)類型、碾壓遍數(shù)和溫度等因素影響。

3.2 膠輪碾壓在對(duì)瀝青混合料進(jìn)行揉搓并重新均勻分布的同時(shí)，也對(duì)PQI產(chǎn)生了較大影響。膠輪碾壓應(yīng)用不當(dāng)會(huì)造成路面出現(xiàn)明顯輪跡，不利于后期壓實(shí)度質(zhì)量控制。因此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況對(duì)膠輪碾壓做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和控制。

3.3 施工溫度控制對(duì)路面壓實(shí)質(zhì)量起到關(guān)鍵性作用。溫度與測(cè)試密度之間不存在顯著的相關(guān)性，碾壓過(guò)程中溫度分布不均勻，整體變異性隨碾壓遍數(shù)增加呈先增加后減小趨勢(shì)。建議采用合理的碾壓工藝，加強(qiáng)碾壓，進(jìn)一步消除由于溫度差異帶來(lái)的離析現(xiàn)象。

[1]JTG E60—2008，公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程[S].

[2]戴文斌.瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)與壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)[J].公路，2001，46（10）：52-56.

[3]陳少幸，張肖寧.應(yīng)用PQI評(píng)價(jià)瀝青路面離析的研究[J].公路交通科技，2006，23（5）：11-15.