大噸位振蕩壓路機(jī)與振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)效果對(duì)比分析

劉邦輝+夏磐夫+謝娟娟+孫祖望

摘 要：針對(duì)振蕩壓路機(jī)在上、中、下面層施工中的應(yīng)用情況，研究了大噸位振蕩壓路機(jī)對(duì)碾壓不同鋪層厚度瀝青混合料的適應(yīng)性，通過振蕩壓路機(jī)與同噸位振動(dòng)壓路機(jī)的對(duì)比試驗(yàn)，評(píng)估了兩者的壓實(shí)效果，為將振蕩壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展至中、下瀝青面層的壓實(shí)，以及進(jìn)一步確定大噸位振蕩壓路機(jī)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用領(lǐng)域提供了一定參考。

關(guān)鍵詞：振蕩壓路機(jī)；振動(dòng)壓路機(jī)；中下面層施工；空隙率

中圖分類號(hào)：U415.52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1000-033X（2016）05-0099-04

Abstract： Aimed at the application of oscillatory roller on different surface courses of asphalt pavement， the adaptability of large-tonnage oscillatory roller compacting asphalt mixture with different thickness. The compaction effect was evaluated by comparing with vibratory roller of the same tonnage， which provides reference for application of oscillatory roller on middle and bottom course of asphalt pavement and helps to determine the advantageous application field for large-tonnage oscillatory roller.

Key words： oscillatory roller； vibratory roller； middle and bottom course of asphalt pavement； porosity

0 引 言

振蕩壓路機(jī)通過振蕩輪對(duì)地面的水平揉搓作用實(shí)現(xiàn)對(duì)路面的壓實(shí)，長期以來一直被用于薄層路面尤其是橋梁鋪裝的壓實(shí)[1]。而隨著振蕩壓路機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及大噸位振蕩壓路機(jī)的出現(xiàn)，大大擴(kuò)展了振蕩壓路機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域[2]。本文針對(duì)道路上、中、下面層的施工，將大噸位振蕩壓路機(jī)與振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行對(duì)比，探討大噸位振蕩壓路機(jī)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用領(lǐng)域。

1 振蕩壓路機(jī)與振動(dòng)壓路機(jī)在下面層應(yīng)用的對(duì)比與分析

1.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)樣機(jī)為徐工XD132OS振蕩壓路機(jī)，對(duì)比機(jī)型為國外某品牌13 t高頻振動(dòng)壓路機(jī)。壓實(shí)對(duì)象為8 cm的GAC-25普通瀝青下面層，試驗(yàn)路段長為100 m，寬為15 m。其中半幅由XD132OS振蕩壓路機(jī)碾壓，碾壓工藝為靜壓1遍、振壓6遍；另半幅由高頻振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，碾壓工藝為不計(jì)遍數(shù)緊跟攤鋪機(jī)碾壓。

2種工況統(tǒng)一按75 m的鋪層長度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。完成壓實(shí)作業(yè)，待鋪層完全冷卻后，用密度儀按縱向5 m、橫向1 m的網(wǎng)格對(duì)鋪層的壓實(shí)度進(jìn)行拉網(wǎng)檢測(cè)，并得到原始數(shù)據(jù)。

1.2 原始數(shù)據(jù)處理

拉網(wǎng)檢測(cè)得到的原始數(shù)據(jù)采用鉆芯取樣法進(jìn)行標(biāo)定：選擇具有不同密度的若干個(gè)有代表性的測(cè)點(diǎn)；重新用密度儀按4個(gè)方向測(cè)定鋪層密度后，在測(cè)點(diǎn)中心取芯；測(cè)定芯樣的厚度，并用表干法測(cè)定芯樣的毛體積密度，然后根據(jù)芯樣的毛體積密度對(duì)使用密度儀得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)密度儀標(biāo)定換算的拉網(wǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，按實(shí)驗(yàn)室馬歇爾密度和最大理論密度計(jì)算2種工況各測(cè)點(diǎn)的馬歇爾壓實(shí)度和鋪層空隙率，并按不同工況對(duì)鋪層各測(cè)點(diǎn)的密度、壓實(shí)度、空隙率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，得到如圖1和表1所示的對(duì)比結(jié)果。

1.4 試驗(yàn)分析

根據(jù)試驗(yàn)得到的具體數(shù)據(jù)，對(duì)2種工況的壓實(shí)度、鋪層空隙率分布和透水性進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論。

（1）同樣壓實(shí)遍數(shù)下，2種機(jī)型均能滿足理論壓實(shí)度大于93%的要求。XD132OS振蕩壓路機(jī)獲得的平均理論壓實(shí)度為95.25%，高于對(duì)比機(jī)型的94.56%。

（2）XD132OS振蕩壓路機(jī)在期望的3.5%～6%的空隙率占了97%，而對(duì)比機(jī)型在相同范圍內(nèi)的空隙率只占78%，相對(duì)而言，采用振蕩壓實(shí)能獲得均勻性更好的鋪層。

（3）XD132OS振蕩壓路機(jī)碾壓后的鋪層，空隙率不小于6%的比例僅為3%，而對(duì)比機(jī)型有14%的鋪層空隙率不小于6%，相對(duì)而言，經(jīng)對(duì)比機(jī)型壓實(shí)的鋪層存在著更多透水風(fēng)險(xiǎn)。

2 振蕩壓路機(jī)與振動(dòng)壓路機(jī)在中面層應(yīng)用的對(duì)比與分析

2.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)設(shè)備不變，壓實(shí)對(duì)象為5.5 cm的GAC-20改性瀝青中面層，試驗(yàn)路段長為400 m。2種機(jī)型布置在同樁號(hào)鋪層的兩側(cè)，碾壓工藝均采用不計(jì)碾壓遍數(shù)緊跟攤鋪機(jī)碾壓。

壓實(shí)作業(yè)完成后用密度儀按縱向5 m、橫向0.9 m的網(wǎng)格對(duì)鋪層的壓實(shí)度進(jìn)行拉網(wǎng)檢測(cè)，并得到原始數(shù)據(jù)。

2.2 原始數(shù)據(jù)處理

原始數(shù)據(jù)采用與下面層相同的方法取芯進(jìn)行中面層密度儀標(biāo)定。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)溫度修正和密度標(biāo)定換算的拉網(wǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)的馬歇爾壓實(shí)度和鋪層空隙率，并按鋪層對(duì)各測(cè)點(diǎn)的密度、壓實(shí)度、空隙率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到如圖2和表2所示的對(duì)比結(jié)果。

2.4 試驗(yàn)分析

對(duì)2種工況的壓實(shí)度、鋪層空隙率分布和透水性進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論。

（1）原始數(shù)據(jù)采集量不宜過大，否則需考慮環(huán)境變化的影響。

（2）同樣壓實(shí)條件下，2種機(jī)型均能滿足理論壓實(shí)度要求，XD132OS振蕩壓路機(jī)獲得的平均理論壓實(shí)度為96.59%，低于對(duì)比機(jī)型的97.08%。

（3）2種機(jī)型碾壓后的鋪層密度、壓實(shí)度和空隙分布明顯向密實(shí)方向偏移，且空隙率為3.5%～6%測(cè)點(diǎn)所占比例明顯減小，平均空隙率指標(biāo)不斷下降。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是碾壓工藝，它使得空隙率不大于3%（理論壓實(shí)度不小于97%）的測(cè)點(diǎn)比例大幅上升。

（4）2種機(jī)型碾壓后的鋪層空隙率不小于6%的比例均很小，都可以有效規(guī)避透水風(fēng)險(xiǎn)。

3 振蕩壓路機(jī)與振動(dòng)壓路機(jī)在上面層應(yīng)用的對(duì)比與分析

3.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)設(shè)備不變，壓實(shí)對(duì)象為4.5 cm的GAC-16改性瀝青上面層，碾壓工藝均采用不計(jì)碾壓遍數(shù)緊跟攤鋪機(jī)碾壓。為減少誤差，采用2種壓路機(jī)平行進(jìn)行碾壓的方案，根據(jù)中面層壓實(shí)情況將上面層壓實(shí)的試驗(yàn)路段的長度縮短為100 m。

考慮到路面壓實(shí)與橋面鋪裝壓實(shí)之間可能存在的差異，上述試驗(yàn)工況將在橋面和路面上分別進(jìn)行。壓實(shí)作業(yè)完成后，對(duì)鋪層的壓實(shí)密度進(jìn)行拉網(wǎng)檢測(cè)，得原始數(shù)據(jù)，網(wǎng)格的縱向間隔為2.5 m，橫向間隔為1 m，每個(gè)工況橫向布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)。

3.2 原始數(shù)據(jù)處理

拉網(wǎng)檢測(cè)得到的原始數(shù)據(jù)采用鉆芯取樣法進(jìn)行標(biāo)定。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

同樣進(jìn)行路面壓實(shí)工況和橋面鋪裝壓實(shí)工況的統(tǒng)計(jì)分析，得到如圖3、4和表3、4所示的對(duì)比結(jié)果。

3.4 試驗(yàn)分析

（1）同樣壓實(shí)條件下，2種機(jī)型均能滿足理論壓實(shí)度的要求，無論是路面壓實(shí)工況還是橋面鋪裝壓實(shí)工況，XD132OS振蕩壓路機(jī)的平均理論壓實(shí)度都高于對(duì)比機(jī)型。

（2）2種機(jī)型在不計(jì)碾壓遍數(shù)的緊跟碾壓工藝下，對(duì)上面層壓實(shí)的情況存在著明顯差別。對(duì)振蕩壓實(shí)來說，鋪層的密度、壓實(shí)度和空隙率都向密實(shí)的方向偏移，增大了空隙率不小于3.5%的比例，同時(shí)大于6%的比例仍保持在很低的水平上，因此空隙率的分布范圍也保持在較小的范圍內(nèi)。但對(duì)高頻振動(dòng)壓實(shí)來說，空隙率分布在2.5%～9%，保持在很寬的范圍內(nèi)，空隙率超過6%的測(cè)點(diǎn)中，橋面壓實(shí)占40.2%，路面壓實(shí)占34.5%；而空隙率超過7%的測(cè)點(diǎn)中，橋面壓實(shí)占10.3%，路面壓實(shí)占8.3%。造成這種狀況的原因是，多余的振動(dòng)能量使鋪層發(fā)生局部振松。

（3）將上面層空隙率分布與中面層空隙率分布作對(duì)比，可以清楚地看到：同樣是振幅為0.3 mm、頻率為67 Hz的高頻振動(dòng)壓路機(jī)，相同的振動(dòng)能量在碾壓鋪層厚度為5.5 cm的中面層時(shí)，施加給鋪層的壓實(shí)功是適度的，空隙率的分布集中在2.0%～5.5%；在碾壓鋪層厚度為4 cm的上面層時(shí)，則由于施加給鋪層的振動(dòng)能量超過了鋪層吸收的能力而發(fā)生明顯的局部振松。

4 結(jié) 語

振蕩壓實(shí)與振動(dòng)壓實(shí)對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果表明，在足夠的振動(dòng)能量下，將大噸位振蕩壓路機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展至鋪層厚度為6～8 cm的上、中、下面層是完全可能的。振動(dòng)壓實(shí)對(duì)施加于鋪層振動(dòng)能量的敏感性要比振蕩壓實(shí)高得多。在不計(jì)碾壓遍數(shù)的過度壓實(shí)情況下，振蕩壓實(shí)仍能保持較好的壓實(shí)均勻性而不會(huì)發(fā)生表面振松的問題，這是振蕩壓實(shí)技術(shù)的一項(xiàng)重要優(yōu)勢(shì)。相信隨著道路施工越來越注重壓實(shí)質(zhì)量，大噸位的振蕩壓路機(jī)將有著更廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊東來，孫祖望.薄層路面與橋面鋪裝壓實(shí)新技術(shù)[J].建筑機(jī)械，2007（21）：12-16.

[2] 張紅春.瀝青路面組合式碾壓機(jī)理及壓實(shí)效果研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2011，28（10）：227-231.

[責(zé)任編輯：杜敏浩]