芻議公路瀝青混合料路面壓實(shí)施工技術(shù)

黃育周

（廣州市市政工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

在公路建設(shè)過(guò)程中，瀝青路面施工是關(guān)鍵的部分，對(duì)混合料成型，增強(qiáng)混合料強(qiáng)度有著關(guān)鍵的作用，基于混合料以及工藝配合，能夠極大地增強(qiáng)路面的性能。在有關(guān)施工技術(shù)中，壓實(shí)施工是關(guān)鍵的方法，接下來(lái)將基于壓實(shí)工藝進(jìn)行探討。

1 瀝青混合料碾壓施工

壓實(shí)屬于路面施工不可或缺的工序，針對(duì)瀝青混合料進(jìn)行壓實(shí)操作能夠切實(shí)提升混合料強(qiáng)度、可靠性以及密實(shí)程度，壓實(shí)處理為路面施工的關(guān)鍵所在。相關(guān)研究顯示，路面空隙率提高1%，并且疲勞壽命還會(huì)減少35%。圖1 為滲透性和壓實(shí)關(guān)系。壓實(shí)不到位，造成空隙率變大，基于渠化交通作用下，可能產(chǎn)生車(chē)轍，且推動(dòng)瀝青老化。不過(guò)壓實(shí)過(guò)度還會(huì)導(dǎo)致集料破碎，減小強(qiáng)度，偏小的空隙率可能發(fā)生泛油以及穩(wěn)定性較低。所以要選取合適的壓實(shí)設(shè)備、溫度、快慢以及遍數(shù)等。

圖1 滲透性和壓實(shí)的關(guān)系

1.1 碾壓設(shè)備的選擇

實(shí)際開(kāi)展公路橋梁施工時(shí)，常常會(huì)借助鋼輪、輪胎及振動(dòng)壓路機(jī)開(kāi)展施工建設(shè)。對(duì)于鋼輪壓路機(jī)來(lái)說(shuō)，往往會(huì)用來(lái)開(kāi)展切壓及收光，它有兩種類(lèi)型，分別是雙軸雙輪及三輪式。雙軸雙輪的質(zhì)量通常都是6~8t，而三輪式壓路機(jī)基本是8~15t。三輪式壓路機(jī)是近些年產(chǎn)生的，噸位非常大，可以結(jié)合路面的凹凸?fàn)顩r，對(duì)滾輪的負(fù)荷能力開(kāi)展科學(xué)調(diào)整，因此，往往會(huì)將其運(yùn)用于公路路面壓實(shí)施工，對(duì)平整度有著較高的要求。從輪胎數(shù)來(lái)看，應(yīng)結(jié)合其壓路機(jī)大小，為其配備5~11 個(gè)橡膠輪胎，這將對(duì)輪胎壓力的能力進(jìn)行優(yōu)化，它的運(yùn)行質(zhì)量通常是12~25t[1]。對(duì)于輪胎壓路機(jī)來(lái)講，其噸位非常大，往往是復(fù)壓作業(yè)中使用的機(jī)具，能夠運(yùn)用其開(kāi)展接縫處理，對(duì)外道部位實(shí)施預(yù)壓，以規(guī)避裂縫的出現(xiàn)，對(duì)攤鋪層開(kāi)展壓實(shí)處理。就壓路機(jī)而言，往往借助振動(dòng)，讓材料形成共振，降低材料顆粒之間的摩擦力，進(jìn)一步增強(qiáng)壓實(shí)效果。它主要有3 種類(lèi)型：①自行式單輪；②串聯(lián)振動(dòng)；③復(fù)合式振動(dòng)，它的質(zhì)量通常在2~14t。對(duì)于振動(dòng)壓路機(jī)，往往被運(yùn)用在初始?jí)簩?shí)作業(yè)中，可以結(jié)合瀝青層結(jié)構(gòu)上的差異，選取科學(xué)的振幅。若是厚度在6mm 以下，應(yīng)借助振幅在0.35~0.6mm 的振動(dòng)壓路機(jī)，若是厚度在10mm 以上，應(yīng)借助高振幅振動(dòng)壓路機(jī)。

1.2 碾壓組合

從行走方式來(lái)看，存在拖式以及自行式，就現(xiàn)代壓路機(jī)而言，基本都是自行式的，它的結(jié)構(gòu)質(zhì)量非常小，并且還十分機(jī)動(dòng)靈活，具有良好的壓實(shí)成效。根據(jù)滾輪材料性質(zhì)劃分，主要有鐵輪及輪胎兩種，前者主要為鋼制金屬輪，它的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，造價(jià)也比較低，有著廣泛的運(yùn)用；對(duì)于輪胎壓路機(jī)來(lái)看，其滾輪為特制的輪胎，基于其彈性作用，它的壓實(shí)面是非常均勻及密實(shí)的，同時(shí)其接地面積還非常寬，可以獲得良好的壓實(shí)成效[2]。根據(jù)滾輪形狀分類(lèi)，主要包含3 種類(lèi)型，依次是鋼制、仰角式以及凸爪式。根據(jù)壓實(shí)原理進(jìn)行劃分，包括靜碾壓及動(dòng)碾壓兩種類(lèi)型，前者通常是采用滾壓的方式完成，后者一般運(yùn)用液壓及夯實(shí)方法完成。

應(yīng)選用科學(xué)的壓路機(jī)組合方式，按照有關(guān)流程標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展操作，這樣才能獲得良好的壓路效果。對(duì)于瀝青混合料開(kāi)展壓實(shí)施工，應(yīng)借助靜態(tài)壓路機(jī)，同時(shí)和輪胎壓路機(jī)開(kāi)展行組合使用，在進(jìn)行初壓作業(yè)時(shí)，要注重提升面層橫向平整度。對(duì)于壓路機(jī)使用數(shù)量，需結(jié)合生產(chǎn)效率進(jìn)行確定。從整個(gè)壓實(shí)程序來(lái)看，主要包含3 道工序，依次是初壓、復(fù)壓及終壓。對(duì)于初壓來(lái)看，主要是為了對(duì)混合料進(jìn)行平整，以促進(jìn)復(fù)壓作業(yè)有效開(kāi)展，為其奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)。在進(jìn)行初壓過(guò)程中，通常會(huì)借助6~8t 雙輪壓路機(jī)開(kāi)展一至二遍碾壓作業(yè)。就初壓作業(yè)來(lái)看，需基于高溫下開(kāi)展攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，這樣可以避免推移現(xiàn)象的出現(xiàn)。

當(dāng)初壓結(jié)束之后，應(yīng)第一時(shí)間開(kāi)展復(fù)壓，以確?；旌狭献銐蛎軐?shí)及穩(wěn)定，這在瀝青路面壓實(shí)作業(yè)中是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。通常會(huì)借助重型壓路機(jī)開(kāi)展多次壓實(shí)，若是借助輪胎壓路機(jī)進(jìn)行作業(yè)，要求其總質(zhì)量要在15t以上，并且輪胎允許壓力應(yīng)超過(guò)0.5MPa，對(duì)于厚層碾壓，應(yīng)盡可能地借助20~25t 的壓路機(jī)完成。若借助振動(dòng)壓路機(jī)開(kāi)展施工作業(yè)，應(yīng)對(duì)其振動(dòng)頻率開(kāi)展有效控制，盡量在35~50Hz。對(duì)于振動(dòng)壓路機(jī)倒車(chē)操作，需先避免振動(dòng)，朝著相反方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)完成相關(guān)操作后再進(jìn)行振動(dòng)，如此才能避免混合料出鼓包問(wèn)題。

在進(jìn)行碾壓過(guò)程中，壓路機(jī)行駛方向需與路中心線(xiàn)保持平行，從一側(cè)路邊逐漸往路中間前進(jìn)。針對(duì)輪胎式壓路機(jī)來(lái)看，也應(yīng)開(kāi)展重疊碾壓；然而輪胎式壓路機(jī)是可以對(duì)輪胎內(nèi)壓進(jìn)行調(diào)整的，獲得所需接觸壓力，從而實(shí)現(xiàn)集料的有效擠合，確保其均一密實(shí)度。根據(jù)工程實(shí)踐可知，它能夠全面增強(qiáng)密實(shí)度2%~3%，由此，應(yīng)盡可能選取輪胎式壓路機(jī)開(kāi)展復(fù)壓碾壓作業(yè)。

對(duì)于瀝青混合料終壓來(lái)看，應(yīng)在復(fù)壓之后開(kāi)展，主要是對(duì)輪跡進(jìn)行消除，最終建立平整的壓實(shí)路面[3]。該道工序應(yīng)避免借助重型壓路機(jī)完成，如若不然將對(duì)平整度造成不良影響?？山柚p軸雙輪壓路機(jī)開(kāi)展，并且要碾壓兩遍以上，直到?jīng)]有輪跡。對(duì)瀝青混合料開(kāi)展碾壓施工時(shí)，在每實(shí)施一遍碾壓作業(yè)之后，需把壓路機(jī)往前移動(dòng)一點(diǎn)，如此就能防止達(dá)到整個(gè)攤鋪寬度，防止因?yàn)閾Q向而導(dǎo)致壓痕問(wèn)題。在對(duì)碾壓道進(jìn)行變換時(shí)，需基于壓實(shí)區(qū)冷的一端開(kāi)展，同時(shí)暫停振動(dòng)裝置。利用壓路機(jī)開(kāi)展碾壓作業(yè)，需從路邊逐漸往路中進(jìn)行，對(duì)于鄰近的碾壓帶，需具備重疊寬度，同時(shí)把驅(qū)動(dòng)輪往攤鋪機(jī)方向移動(dòng)。

2 壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)

壓實(shí)質(zhì)檢要按照文件要求與施工標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展，通常檢測(cè)內(nèi)容包含壓實(shí)度與平整程度等，路面表觀(guān)要均勻。檢測(cè)期間出現(xiàn)部分較大的質(zhì)量不足，例如，松散與厚度不夠要第一時(shí)間停工，即便混合料已成型也要進(jìn)行返工處理。對(duì)于壓實(shí)度及其厚度，一般采取鉆孔取芯手段來(lái)開(kāi)展檢測(cè)，對(duì)于壓實(shí)度的控制，核子密度儀也屬于可行的手段，不過(guò)在實(shí)踐之前要認(rèn)真標(biāo)定。對(duì)于密實(shí)度的控制，要確保結(jié)果的精準(zhǔn)，通常選擇馬歇爾密度將其當(dāng)作控制標(biāo)準(zhǔn)，不過(guò)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)空隙率，需要確保處于3%~7%。表1 為馬歇爾體系指標(biāo)技術(shù)要求。

表1 馬歇爾體系指標(biāo)技術(shù)要求

3 施工溫度控制

路面施工期間，溫控屬于影響作業(yè)質(zhì)量的核心因素。混合料施工期間要充分控制溫度，在所有工序中混合料溫度沒(méi)有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，均要報(bào)廢重新開(kāi)展。針對(duì)改性瀝青路面的建設(shè)，和常規(guī)的HMA 路面除了作業(yè)溫度上要結(jié)合粘度合理提高，整體上區(qū)別不大。對(duì)于溫度增加多少，應(yīng)根據(jù)改性劑的種類(lèi)以及劑量來(lái)進(jìn)行明確，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定[4]。通常情況下，可基于常規(guī)混合料施工溫度增加10~20℃。若是SMA 混合料，因?yàn)橐砑右欢ǖ睦涞V粉，則適當(dāng)增加拌合溫度。不僅施工這樣，針對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)也要增加溫度開(kāi)展。表2為溫控技術(shù)要求。

表2 溫控要求

4 實(shí)例分析

壓實(shí)屬于路面施工不可或缺的環(huán)節(jié)，壓實(shí)質(zhì)量高低同路面強(qiáng)度、使用壽命等息息相關(guān)。伴隨經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展，國(guó)內(nèi)交通量持續(xù)增加，交通渠化與重載等情況突出，路面若壓實(shí)不到位，會(huì)造成路面孔隙率變大，車(chē)輛荷載影響路面，而過(guò)于壓實(shí)會(huì)造成集料破碎，路面發(fā)生泛油等，所以充分管控壓實(shí)作業(yè)質(zhì)量，選取科學(xué)的壓實(shí)工藝，對(duì)路面使用壽命有著很大的意義。

4.1 瀝青混合料的壓實(shí)機(jī)制與特性

（1）壓實(shí)機(jī)制。壓實(shí)過(guò)程是把混合料從松散慢慢過(guò)渡成粘聚態(tài)，在此期間，壓實(shí)像黏土變形和再次組合，伴隨粘度變低，內(nèi)聚力慢慢下降，另外，壓實(shí)好比非粘聚性材料，顆粒再次組合被摩擦力影響，棱角性不大的易于壓實(shí)。伴隨壓實(shí)開(kāi)展，集料顆粒再次排列，基于壓實(shí)功影響，混合料跟著流動(dòng)，直至全部?jī)?nèi)外力實(shí)現(xiàn)平衡。

（2）壓實(shí)特性。通常指路面施工以及使用期間體積參數(shù)的改變以及可靠性，決定壓實(shí)特性的因素較多，其中包括材料、設(shè)備與環(huán)境因素。就材料來(lái)看，其中涉及摻量以及混合料種類(lèi)等；而對(duì)于機(jī)械因素來(lái)說(shuō)，其中涉及機(jī)械的碾壓頻次以及快慢等；而對(duì)于環(huán)境因素，通常包括作業(yè)環(huán)境溫度與風(fēng)速等。所以，在各種路面作業(yè)條件下，相應(yīng)的壓實(shí)特性也有所差異，當(dāng)明確壓實(shí)方案時(shí)，應(yīng)該加以分析壓實(shí)特性，提升作業(yè)質(zhì)量。

4.2 原材料

（1）集料。粗集料基于彼此嵌擠，可以發(fā)揮骨架作用，提供強(qiáng)度；細(xì)集料基于填充空隙，可以確?；旌狭献銐蛎軐?shí)，繼而促使其更加穩(wěn)定；其中填料的作用是，可以填充空隙，也能夠吸附瀝青，增強(qiáng)粘附力。為增強(qiáng)路面作業(yè)質(zhì)量，選取玄武巖碎石以及人工砂，將前者當(dāng)作粗集料，后者當(dāng)作細(xì)集料，而對(duì)于填料則選擇礦粉。

（2）瀝青。瀝青發(fā)揮膠結(jié)作用，為了提高黏結(jié)性，選擇SBS 改性瀝青將其當(dāng)作膠結(jié)劑，它的制備方法：把基質(zhì)瀝青加熱至170~180℃，在全面熔融之后添加SBS 改性劑，通過(guò)剪切機(jī)轉(zhuǎn)速剪切45min，然后在170℃下發(fā)育半小時(shí)。

（3）級(jí)配。選擇AC-13 型混合料對(duì)上面層開(kāi)展鋪筑，表3 為級(jí)配設(shè)計(jì)。

表3 級(jí)配設(shè)計(jì)

4.3 工程實(shí)踐

（1）工程概況。試驗(yàn)路位于某一公路K32+520—K49+355 路段，路面設(shè)計(jì)寬度是12.15m，結(jié)構(gòu)設(shè)成6cm下面層+5cm 中面層+4cm 上面層。

（2）壓實(shí)方案選取。為了分析壓實(shí)工藝和作業(yè)質(zhì)量的關(guān)聯(lián)，選擇以下工藝對(duì)試驗(yàn)路開(kāi)展建設(shè)，對(duì)于K32+520—K40+150 段選擇振蕩壓實(shí)，對(duì)于K40+150—K49+355 段選擇振動(dòng)壓實(shí)。

（3）壓實(shí)過(guò)程施工質(zhì)量措施。為保證施工完成后路面的使用情況，在開(kāi)展路面壓實(shí)作業(yè)時(shí)，應(yīng)全面根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，對(duì)施工質(zhì)量開(kāi)展科學(xué)控制。具體措施如下：①對(duì)施工溫度進(jìn)行有效控制，在開(kāi)展初壓過(guò)程中，路面溫度要在150℃以上，在碾壓結(jié)束之后，還應(yīng)保證路面溫度超過(guò)90℃[5]。②就壓路機(jī)碾壓長(zhǎng)度來(lái)看，需確保同攤鋪機(jī)速度保持一致，實(shí)際進(jìn)行碾壓時(shí)，應(yīng)避免中途暫停和制動(dòng)，在開(kāi)展來(lái)回碾壓作業(yè)時(shí)，對(duì)于停留地點(diǎn)之間的距離，應(yīng)在10m 以上。③壓路機(jī)要避免停留于溫度超過(guò)75℃的且碾壓結(jié)束的混合料上，在這一過(guò)程中，應(yīng)對(duì)壓路機(jī)作業(yè)過(guò)程中的油漬等開(kāi)展清理。④實(shí)際進(jìn)行碾壓時(shí)，想要避免產(chǎn)生粘輪問(wèn)題，應(yīng)對(duì)其膠輪噴涂一定的豆油。⑤壓路機(jī)在起步及停車(chē)過(guò)程中，應(yīng)盡可能地保證平穩(wěn)，避免急剎及快起步而導(dǎo)致混合料出現(xiàn)鼓包問(wèn)題，從而不利于路面壓實(shí)效果。

（4）路面檢測(cè)包括以下3 個(gè)方面：①壓實(shí)度。其屬于路面質(zhì)控核心指標(biāo)，可以體現(xiàn)壓實(shí)度，按照相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程，通過(guò)鉆芯取樣手段對(duì)兩種工藝的試驗(yàn)路開(kāi)展檢測(cè)。得知壓實(shí)度都能符合標(biāo)準(zhǔn)，選擇振蕩壓實(shí)方案壓實(shí)度均值是96.9%，低于振動(dòng)壓實(shí)的97.5%，選擇第二種工藝壓實(shí)效果更好。②平整度。其屬于體現(xiàn)平整性的指標(biāo)，該指標(biāo)和行車(chē)安全、舒適息息相關(guān)，通過(guò)平整度儀對(duì)兩種工藝作業(yè)后試驗(yàn)段開(kāi)展檢測(cè)。得知采用兩種工藝對(duì)路面作業(yè)之后，平整度都能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，第一種工藝平整度標(biāo)準(zhǔn)差，低于振動(dòng)壓實(shí)的，選擇第二種工藝路面平整度更佳。③路面厚度。其是體現(xiàn)路面施工質(zhì)量的核心控制指標(biāo)，采取鉆心取樣手段對(duì)上面層厚度開(kāi)展檢測(cè)。得知采取兩種工藝對(duì)路面作業(yè)后，上面層厚度都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇振蕩壓實(shí)路面厚度是39.6mm，高出第二種工藝的38.2mm，前者路面厚度控制更佳。

5 結(jié)語(yǔ)

壓實(shí)屬于路面施工過(guò)程中的關(guān)鍵工序，較高的路面質(zhì)量最終需基于碾壓來(lái)達(dá)到。建設(shè)單位要瀝青壓實(shí)機(jī)制，針對(duì)瀝青混合料路面，要充分掌握相應(yīng)的壓實(shí)工藝流程，且加以關(guān)注壓實(shí)注意事項(xiàng)，以充分保障路面施工質(zhì)量。