瀝青路面壓實(shí)過(guò)程控制研究

摘要：瀝青路面發(fā)生早期損壞，經(jīng)常是由于壓實(shí)不足造成的。改善壓實(shí)工藝，保證混合料充分壓實(shí)是提高瀝青路面建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵。尤其是當(dāng)瀝青層層厚較薄，采用的混合料中的粗集料含量較多時(shí)，混合料溫度下降更快，可供碾壓的時(shí)間更短，對(duì)壓實(shí)的要求更高。本文通過(guò)分析瀝青路面壓實(shí)度的因素，研究了對(duì)瀝青路面壓實(shí)過(guò)程控制的要點(diǎn)，最后提出了改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；壓實(shí)；施工控制

前言

瀝青路面屬柔性路面，要提高瀝青路面的承載能力、穩(wěn)定性和使用壽命，必須對(duì)瀝青路面進(jìn)行充分壓實(shí)。瀝青路面壓實(shí)不充分，就達(dá)不到交通承載能力所需要提供的足夠的抗剪強(qiáng)度，容易失去密水性、過(guò)早氧化并出現(xiàn)裂縫和松散等早期破壞。甚至最優(yōu)設(shè)計(jì)的混合料，如果不充分壓實(shí)都會(huì)降低路面的使用性能。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)良好地壓實(shí)能有效地改進(jìn)一種不標(biāo)準(zhǔn)的混合料的結(jié)果。正由于這個(gè)原因，壓實(shí)被認(rèn)為是影響瀝青路面耐用性能最重要因素之一。

1.影響壓實(shí)因素

1.1材料性能

（1）集料性能

為了達(dá)到理想的壓實(shí)度，粗集料和細(xì)集料的一些性質(zhì)是非常重要的，如顆粒形狀、棱角、吸水率和表面構(gòu)造。級(jí)配混合料的最大集料尺寸、粗集料比例、砂用量、礦粉用量和類(lèi)型等對(duì)瀝青混合料的壓實(shí)度都有直接影響。

在與其它指標(biāo)相同的情況下，從粗到細(xì)均勻級(jí)配的混合料比單一尺寸集料級(jí)配的混合料或間斷級(jí)配混合料較易壓實(shí)，粗集料比例大的瀝青混合料，必須顯著增大壓實(shí)力，才能獲得所需的空隙率。另一方面，多砂的或細(xì)級(jí)配瀝青混凝土極易可塑，這種混合料仍難以達(dá)到適當(dāng)?shù)拿軐?shí)度。多砂的瀝青混合料在壓實(shí)作用下趨于推擠且難以壓實(shí)。

（2）瀝青性能

瀝青粘度影響瀝青混合料勁度，并與混合料的可壓實(shí)性有關(guān)。當(dāng)壓實(shí)瀝青混合料時(shí)，高粘度往往會(huì)牽制顆粒移動(dòng)；如果粘度太低，壓實(shí)時(shí)集料顆粒容易移動(dòng)。當(dāng)瀝青混合料較熱時(shí)，瀝青充當(dāng)克服集料顆粒間摩阻力的潤(rùn)滑劑，在混合料已冷卻時(shí)，瀝青充當(dāng)結(jié)合集料顆粒的結(jié)合料[1]。

圖1表示瀝青粘度對(duì)壓實(shí)路面混合料壓實(shí)度影響。從圖1可以看出，在給定的溫度下，低粘度的瀝青比高粘度的瀝青達(dá)到的密實(shí)度要高，通過(guò)升高壓實(shí)溫度，高粘度瀝青能達(dá)到與低粘度瀝青一樣高的壓實(shí)度，于是了解壓實(shí)溫度下瀝青粘度的狀態(tài)對(duì)促使瀝青路面良好的壓實(shí)具有重要意義。

圖1瀝青粘度對(duì)瀝青混合料壓實(shí)度影響度

（3）混合料的性能

事實(shí)上，瀝青混合料性能更大程度地影響瀝青路面壓實(shí)，當(dāng)瀝青混合料中瀝青用量較低時(shí)，易形成干澀、粗糙的混合料，這種混合料往往難于壓實(shí)。當(dāng)瀝青用量太大時(shí)，可形成過(guò)渡潤(rùn)滑混合料，使混合料在壓路機(jī)作用下，形成不穩(wěn)定而且可開(kāi)裂的混合料；對(duì)于低于最佳瀝青用量的混合料，可以通過(guò)增加壓實(shí)過(guò)程的效率來(lái)減少空隙率，達(dá)到一種滿意的程度，但如果瀝青用量高于最佳瀝青用量時(shí)，在壓實(shí)時(shí)幾乎不能防止瀝青混合料的極限變形[2]。

如果集料在烘干時(shí)含水量未達(dá)到規(guī)范最小值的要求，這種濕的瀝青混合料，在壓實(shí)過(guò)程呈現(xiàn)移動(dòng)的傾向，結(jié)果很難進(jìn)行壓實(shí)施工。

1.2施工對(duì)壓實(shí)的影響

（1）施工環(huán)境

主要包括：①大氣溫度；②風(fēng)速；③太陽(yáng)熱幅；④混合料的初始溫度；⑤基層的初始溫度；⑥面層的厚度。研究表明：損耗到基層的熱要超過(guò)大氣層，因此在壓實(shí)時(shí)，整個(gè)路表面隨時(shí)間的溫度分布是很重要的，基層溫度、攤鋪溫度、大氣溫度和表面溫度是影響冷卻速率的四個(gè)最重要的因素。

一般認(rèn)為，普通瀝青混合料在施工期間，想要在80℃條件下減少空隙能力，顯得更為困難。在瀝青混合料表面溫度達(dá)到80℃之前，若基層溫度或厚度適于短時(shí)間碾壓，那么就可使用振動(dòng)壓路機(jī)，以達(dá)到一定的壓實(shí)效果。

對(duì)一般瀝青混合料來(lái)說(shuō)，高攤鋪溫度，即大于150℃以上，可能有利于壓實(shí)，但從耐久性觀點(diǎn)來(lái)看，它有可能降低瀝青混合料的性質(zhì)。

（2）面層厚度

瀝青混合料路面的厚度，包含三個(gè)意義：一是壓實(shí)面層的絕對(duì)厚度：二是與混合料中骨料最大粒徑有關(guān)的厚度，三是厚度均勻性。

一般而言，面層越厚，混合料冷卻速度就越慢，在溫度下降到停止碾壓以前用于壓實(shí)的有效時(shí)間也就越長(zhǎng)，面層越薄，熱損耗越快，這就大大減小了壓實(shí)的有效時(shí)間。

當(dāng)力求達(dá)到所需要的壓實(shí)度時(shí)，集料的最大粒徑和面層厚度之間的關(guān)系是重要的，從密度和平整度來(lái)看，集料最大粒徑一般不能超過(guò)其厚度一半。

2.瀝青路面壓實(shí)控制研究

2.1碾壓流程及原則

2.1.1壓實(shí)程序

壓實(shí)流程分為初壓、復(fù)壓和終壓三道工序。初壓的目的是整干和穩(wěn)定混合料，同時(shí)為復(fù)壓創(chuàng)造有利條件，是壓實(shí)的基礎(chǔ)，因此要注意壓實(shí)的平整性；復(fù)壓的目的是使混合料密實(shí)、穩(wěn)定、成型，混合料的密實(shí)程度取決于這道工序，因此必須合理地選擇壓路機(jī)類(lèi)型和調(diào)整壓路機(jī)的振頻振幅；終壓的目的是消除輪跡，最后形成乎整壓實(shí)面，岡此這道工序不宜用重型壓路機(jī)在高溫下完成[3]。

2.1.2壓路機(jī)的錯(cuò)輪

無(wú)論何時(shí)壓路機(jī)都應(yīng)從外側(cè)低處向路中碾壓、二輪壓路機(jī)向前碾壓第一遍后，不應(yīng)在碾壓作業(yè)段前端錯(cuò)輪，應(yīng)原路退回碾壓第二遍，在碾壓作業(yè)段的后端進(jìn)行錯(cuò)輪，然后再碾壓下一個(gè)碾壓帶，相鄰碾壓帶應(yīng)重疊15cm左右。壓完全幅即為兩遍。壓路機(jī)應(yīng)在完全退出碾壓作業(yè)段后停止振動(dòng)并緩緩錯(cuò)輪，以免錯(cuò)輪過(guò)急造成瀝青混合料的推移和擠起混合料。

2.1.3碾壓過(guò)程中注意的問(wèn)題

碾壓過(guò)程需要注意以下幾點(diǎn)：碾壓作業(yè)段的起終點(diǎn)應(yīng)有標(biāo)識(shí)，最好插旗表示，以避免出現(xiàn)漏壓現(xiàn)象；在碾壓過(guò)程中，為了不使混合料溫度下降過(guò)快，下一個(gè)碾壓帶就要向攤鋪機(jī)靠近一些，使折回處不在同一橫斷面上，而是呈階梯形地隨攤鋪機(jī)向前前進(jìn)。在碾壓過(guò)程中，壓路機(jī)有瀝青混合料粘輪或被帶起現(xiàn)象時(shí)，可向碾壓輪灑少量水或加洗衣粉，嚴(yán)禁灑柴油；輪胎壓路機(jī)可不灑水，或在連續(xù)碾壓一段時(shí)間待輪胎已發(fā)熱后停下灑洗衣粉水。為保持碾輪的溫度，輪胎壓路機(jī)應(yīng)在熱的混合料上連續(xù)碾壓。低溫施工時(shí)可使用環(huán)形物圍住輪胎來(lái)阻擋冷空氣的直接侵襲；碾壓后的路面在冷卻前，任何車(chē)輛機(jī)械不得在路面上停放（包括加油、加水的壓路機(jī)）。并防止礦料、雜物、油料等落在新鋪的路面上，路面冷卻至50℃后才能開(kāi)放交通。

2.2不同壓實(shí)方法的有效性與適用性

為了壓實(shí)瀝青混合料，應(yīng)采用合適的壓力，無(wú)論何種類(lèi)型的瀝青路面壓路機(jī)都有作用力施加于接觸面，接觸面大小不清楚的話，實(shí)際的壓實(shí)力也就不知道。壓實(shí)過(guò)程中，混合料阻力并不清楚，但它是逐漸增大的，而壓路機(jī)的接觸面積逐漸減小，壓路機(jī)施加的接觸壓力在增大。壓實(shí)過(guò)程中理想的情況是粒料只向下移動(dòng)，但水平位移不可避免，可是這種水平位移代表了混合料位移，應(yīng)使它降低到最小，以避免發(fā)生裂縫。為了避免水平位移，所用壓路機(jī)不必施加過(guò)大的壓力，使混合料產(chǎn)生超過(guò)限額的應(yīng)力。對(duì)軟性混合料，以采用較低的接觸壓力與較大的接觸面積為宜，接觸面積較大能在較大范圍內(nèi)產(chǎn)生效果。按這些要求，通常采用較輕型的壓路機(jī)對(duì)軟性混合料壓實(shí)顯得更為合適[4]。

從原則上講，軟性混合料碾壓速度應(yīng)低于干硬性混合料，其原因?yàn)椋狠^高碾壓速度導(dǎo)致有較大的水平力作用于路面，會(huì)產(chǎn)生位移較大的危險(xiǎn)；較高碾壓速度對(duì)于振動(dòng)壓實(shí)有形成搓板路面的危險(xiǎn)。

2.3壓實(shí)工藝與規(guī)則

1）碾輪的噴灑水

為了阻止碾輪上粘有瀝青混合料，必須使碾輪保持足夠的濕度，但過(guò)量的灑水又會(huì)導(dǎo)致混合料不必要的降溫。因此，保持水箱和噴灑器良好的狀態(tài)，就顯得非常重要。在噴灑水之前應(yīng)確保水箱裝滿干凈水。

2）碾壓圖形

碾壓一個(gè)自由車(chē)道時(shí)，從車(chē)道外側(cè)開(kāi)始，碾輪的邊緣要凸出路面邊緣5～10cm，碾壓時(shí)壓路機(jī)按行車(chē)方向逐漸碾壓，如果路表面存在的橫向傾斜，碾壓時(shí)應(yīng)從路面最低側(cè)開(kāi)始。對(duì)于較厚的瀝青路面，每一次碾壓時(shí)應(yīng)從路邊緣向內(nèi)30～40cm處開(kāi)始，以防止瀝青混合料擠出，同時(shí)允許外側(cè)邊緣瀝青冷卻產(chǎn)生穩(wěn)定的剪切區(qū)，以利于壓實(shí)

3）接縫處壓實(shí)

一個(gè)良好的干坦的瀝青路面，在很大程度上取決于縱橫縫的施工質(zhì)量。橫向接縫在初次壓實(shí)時(shí)，應(yīng)使熱瀝青混合料重疊在冷瀝青路面上10～20cm，然后用壓路機(jī)壓實(shí)。

3.提高瀝青路面壓實(shí)度措施和方法

由于混合料具有熱塑性，在高溫下瀝青結(jié)合料起到潤(rùn)滑作用，易于壓實(shí)，隨著溫度的降低，壓實(shí)作業(yè)除了克服骨料間的內(nèi)摩擦力外，還要克服粘滯阻力，因此混合料的溫度特性，決定了混合料的碾壓溫度、碾壓開(kāi)始時(shí)間及碾壓距離等參數(shù)。而且對(duì)于不同的瀝青混合料類(lèi)型，為了有效地提高壓實(shí)效率，其壓實(shí)機(jī)具的選擇原則也不相同。

3.1確定碾壓溫度

由于不同的瀝青具有不同的粘性特性，因此為了使瀝青路面更好地壓實(shí)，應(yīng)首先通過(guò)試驗(yàn)確定，瀝青的粘度——溫度曲線，然后以280±30 時(shí)溫度為壓實(shí)溫度。

3.2不同壓實(shí)方法的效率

壓實(shí)過(guò)程中，理想的情況是粒料只向下位移，但水平位移不可避免，而這種水平位移代表混合料的位移，應(yīng)使它降低到最小，以免發(fā)生裂縫或壓實(shí)不足；為了避免水平位移，所用的壓路機(jī)不必施加過(guò)大的壓力，以使混合料產(chǎn)生超過(guò)限額的應(yīng)力。

對(duì)于硬性瀝青混合料，振動(dòng)壓路機(jī)能有效克服內(nèi)摩擦力，而用較重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓接觸壓力較小，在中間碾壓時(shí)用振動(dòng)碾壓來(lái)提高壓實(shí)力，也就是通過(guò)組合使用靜力與振動(dòng)碾壓產(chǎn)生可變的壓實(shí)力，這對(duì)必須在低溫碾壓的混合料來(lái)說(shuō)，特別重要。

振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)輪把額外的能量傳給混合料，對(duì)于硬性混合料來(lái)說(shuō)，它帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的，而對(duì)軟性混合料，通常最好采用低振幅（不大于0.4mm）。為了建立瀝青混合料工作穩(wěn)定性，有振動(dòng)壓路機(jī)工作之前，最好用靜力壓路機(jī)穩(wěn)壓，對(duì)不同混合料來(lái)說(shuō)，頻率對(duì)壓實(shí)效果的影響也較明顯，用于瀝青混合料壓路機(jī)頻率范圍通常為40～50HZ。對(duì)振動(dòng)和靜力壓路機(jī)來(lái)說(shuō)，有振動(dòng)滾輪是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，用驅(qū)動(dòng)滾輪把路面材料擠出的傾向減少后，將減少路面的位移。

4.結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，對(duì)瀝青路面壓實(shí)過(guò)程控制要做到以下幾點(diǎn)：在碾壓工藝上，當(dāng)路面碾壓厚度確定時(shí)，影響壓實(shí)效果的最重要因素是壓路機(jī)數(shù)量和型號(hào)配置；不同瀝青混合料有著不同的的壓實(shí)特性，應(yīng)區(qū)分不同情況選擇碾壓設(shè)備和施工工藝；瀝青混合料的壓實(shí)性能與混合料的溫度有很大關(guān)系，較低溫度時(shí)的壓實(shí)作業(yè)，很難達(dá)到要求的壓實(shí)度。

參考文獻(xiàn)：

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