公路瀝青路面壓實(shí)度變異分析與質(zhì)量控制技術(shù)研究

摘要：從集料、瀝青面層厚度和瀝青混合料溫度等方面，分析公路瀝青路面壓實(shí)度壓實(shí)度變異的主要原因，從施工過程控制、攤鋪厚度和壓實(shí)速度的控制和瀝青路面壓實(shí)方法控制等方面，闡述公路瀝青路面壓實(shí)質(zhì)量控制技術(shù)，通過模擬測(cè)試，驗(yàn)證本文所述公路瀝青路面壓實(shí)質(zhì)量控制技術(shù)的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；壓實(shí)度；變異分析；質(zhì)量控制技術(shù)

0 引言

在我國公路網(wǎng)不斷完善的背景下，人們對(duì)公路工程的質(zhì)量要求越來越高[1]。公路瀝青路面的施工質(zhì)量，是關(guān)系到能夠承載對(duì)應(yīng)交通運(yùn)輸量的關(guān)鍵因素[2]。隨著車流量和大噸位貨運(yùn)車輛的快速增加，公路瀝青路面的使用性能和使用壽命都在不同程度上出現(xiàn)下降趨勢(shì)[3]。因此，從壓實(shí)度的角度對(duì)公路瀝青路面施工進(jìn)行嚴(yán)格控制，成為了至關(guān)重要的工作環(huán)節(jié)之一[4]。

要實(shí)現(xiàn)對(duì)公路瀝青路面壓實(shí)度施工質(zhì)量的有效控制，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真分析公路瀝青路面壓實(shí)度變異的影響因素?；诖耍疚恼归_公路瀝青路面壓實(shí)度變異分析與質(zhì)量控制技術(shù)的研究，并結(jié)合分析與研究結(jié)果，進(jìn)一步對(duì)公路瀝青路面壓實(shí)施工技術(shù)進(jìn)行研究，并以公路瀝青路面工程項(xiàng)目為例，通過模擬對(duì)比測(cè)試方式，驗(yàn)證本文所述質(zhì)量控制技術(shù)的應(yīng)用效果。

1 公路瀝青路面壓實(shí)度變異分析

1.1 變異分析的三個(gè)方面

公路瀝青路面壓實(shí)度的變異，主要從集料、面層厚度以及混合料溫度等3個(gè)方面展開詳細(xì)的分析與研究。公路瀝青路面壓實(shí)度變異分析的三個(gè)方面如圖1所示。

1.2 集料的影響因素

1.2.1 集料的摩阻力

集料之間的摩阻力會(huì)影響瀝青路面壓實(shí)度的變異，而集料顆粒的形狀是影響集料摩阻力的主要原因之一，集料顆粒的形狀還會(huì)影響公路瀝青路面的壓實(shí)度[5]。研究集料之間的摩阻力時(shí)發(fā)現(xiàn)，該摩阻力主要是集料的構(gòu)造紋理相互作用形成的，因此集料的形狀和棱角性對(duì)其影響比較明顯。一般情況下，集料的棱角性越大，對(duì)提高路面壓實(shí)強(qiáng)度越有利[6]。

1.2.2 集料的級(jí)配

若集料的級(jí)配中粗集料較多且壓實(shí)功無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，會(huì)誘發(fā)公路瀝青路面壓實(shí)度發(fā)生變異[7]。從壓實(shí)功的角度出發(fā)，單一對(duì)集料的粗細(xì)程度進(jìn)行控制，也可能導(dǎo)致瀝青混合料的穩(wěn)定性下降，即在過壓作用會(huì)使得公路瀝青路面壓實(shí)度發(fā)生變異[8]。

在瀝青混合料中，填料適當(dāng)也能夠起到增強(qiáng)瀝青混合料粘聚力的作用。如果填料量較少，會(huì)造成瀝青混合料粘聚力，難以滿足集料顆粒在碾壓作用下的聚攏需求，將導(dǎo)致瀝青路面壓實(shí)度發(fā)生變異。如果填料量過多，會(huì)增加瀝青混合料的硬度以及壓實(shí)施工階段的難度。

1.3 攤鋪層厚度的影響

一般情況下，攤鋪層較厚條件下對(duì)應(yīng)的壓實(shí)效果更加理想。但較厚的瀝青混合料在降溫階段所需時(shí)間較長，且瀝青路面成本相對(duì)較大。當(dāng)瀝青混合料面層過薄時(shí)，在壓實(shí)功的作用下，瀝青混合料出現(xiàn)離析的可能性會(huì)大幅增加，即增加了壓實(shí)度的變異性。

1.4 瀝青混合料溫度的影響

瀝青膠漿的勁度主要受瀝青混合料溫度的影響，對(duì)應(yīng)的壓實(shí)度也明顯受到瀝青混合料溫度的影響。對(duì)于不同的瀝青混合料而言，為了能夠滿足瀝青路面壓實(shí)施工階段的設(shè)計(jì)要求，需要結(jié)合集料摩阻力、瀝青粘度、混合料級(jí)配以及體積大小，確定瀝青混合料的最佳壓實(shí)溫度，這也是控制公路瀝青路面壓實(shí)度變異的關(guān)鍵。

2 公路瀝青路面壓實(shí)質(zhì)量控制技術(shù)

2.1 施工過程控制

2.1.1 瀝青混合料的溫度控制

在開展瀝青路面壓實(shí)施工的過程中，在正常氣溫條件下，將瀝青混合料開始碾壓的溫度控制在120～130℃區(qū)間范圍內(nèi)，以確保能夠得到最佳的壓實(shí)效果。在路面碾壓施工過程中，使用溫度檢儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被碾壓瀝青混合料路面的溫度，檢測(cè)的時(shí)間間隔需控制在15～20min之間。當(dāng)施工的環(huán)境溫度較低時(shí)，需要適當(dāng)縮短瀝青混合料路面溫度的檢測(cè)時(shí)間；當(dāng)施工的環(huán)境溫度較高時(shí)，需要適當(dāng)縮短瀝青混合料路面溫度的檢測(cè)周期。

2.1.2 瀝青混合料碾壓的綜合控制

為了控制路面碾壓施工的時(shí)間點(diǎn)，要結(jié)合工地環(huán)境情況對(duì)施工流程進(jìn)行合理調(diào)整，這也是保障公路瀝青路面壓實(shí)效果的關(guān)鍵。以最佳壓實(shí)溫度120～130℃為基準(zhǔn)，結(jié)合攤鋪機(jī)對(duì)瀝青混合料的攤鋪效率、瀝青混合料溫度下降速率，以及壓路機(jī)對(duì)瀝青混合料路面的壓實(shí)效率，對(duì)攤鋪與壓實(shí)施工進(jìn)行綜合控制，使壓實(shí)溫度與其他影響因素之間建立協(xié)調(diào)關(guān)系，確保能在最佳壓實(shí)溫度條件下實(shí)施瀝青混合料路面的碾壓施工。

2.2 攤鋪厚度和壓實(shí)速度綜合控制

攤鋪厚度和壓實(shí)速度，是對(duì)瀝青路面作業(yè)方式進(jìn)行控制的重要因素。為此，必須對(duì)攤鋪厚度和壓實(shí)速度進(jìn)行合理控制。結(jié)合公路瀝青路面的攤鋪厚度設(shè)計(jì)要求，對(duì)壓路機(jī)的壓實(shí)速度進(jìn)行差異化控制。攤鋪厚度和壓實(shí)速度控制標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

由表1可知，根據(jù)公路瀝青混合料路面的攤鋪厚度，設(shè)計(jì)壓路機(jī)在初壓、復(fù)壓和終壓等3個(gè)階段的不同碾壓速度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)公路瀝青路面壓實(shí)作業(yè)的適應(yīng)性控制。

2.3 瀝青路面壓實(shí)方法控制

2.3.1 初壓階段

在攤鋪機(jī)完成一段瀝青混合料路面攤鋪、并繼續(xù)進(jìn)行路面攤鋪的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)完成攤鋪的路面進(jìn)行初壓。初壓時(shí)，使用8～10t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，在關(guān)閉其振動(dòng)功能的前提下，從路面外側(cè)向路面中心進(jìn)行碾壓，以碾壓2遍為宜。碾壓時(shí)相鄰的碾壓路面應(yīng)重疊1/3鋼輪寬度。壓路機(jī)折返時(shí)，注意將留下的輪跡碾壓平整。

2.3.2 復(fù)壓階段

在瀝青混合料路面完成初壓后，使用10～12t重型雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，打開其振動(dòng)功能，根據(jù)瀝青混合料的級(jí)配、瀝青種類、瀝青混合料實(shí)測(cè)溫度和攤鋪厚度，將振頻和振幅參數(shù)調(diào)整到適宜的程度，然后進(jìn)行碾壓。

一般情況下，振頻應(yīng)調(diào)整到35～50Hz之間、振幅應(yīng)調(diào)整到0.3～0.8mm。復(fù)壓時(shí)，仍然從路面外側(cè)向路面中心進(jìn)行碾壓，須碾壓4～6遍。碾壓時(shí)與相鄰的路面應(yīng)重疊10～20cm。壓路機(jī)折返之前，應(yīng)先停止振動(dòng)功能。

2.3.3 終壓階段

在瀝青混合料路面完成復(fù)壓后，仍使用10～12t重型雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行終壓，但是此時(shí)應(yīng)關(guān)閉其振動(dòng)功能，其碾壓遍數(shù)不少于2遍。在碾壓過程中，應(yīng)注意消除所有輪跡，使得碾壓后瀝青路面的壓實(shí)度和平整度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并經(jīng)壓實(shí)度和平整度檢測(cè)合格。終壓結(jié)束后，須等待瀝青路面自然冷卻到低于50℃時(shí)，方可放行路面交通。

3 模擬測(cè)試

3.1 瀝青路面材料

將本文所述公路瀝青路面壓實(shí)度質(zhì)量控制技術(shù)應(yīng)用于某公路瀝青路面工程項(xiàng)目。該公路瀝青路面工程所用瀝青路面材料，如表2所示。

由表2可知，該公路瀝青路面的主要材料包括乳化瀝青、AH-70瀝青、粗集料、細(xì)集料以及耐高溫、抗低溫的SBS改性瀝青等5種。

3.2 測(cè)試方法

《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F40—2004）》中“公路熱拌瀝青混合料路面交工檢查與驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（表11.5.1-1）”規(guī)定，瀝青路面試驗(yàn)段的壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到98%。該規(guī)范中規(guī)定SBS改性瀝青混合料對(duì)應(yīng)的瀝青路面空隙率在3.0%～6.0%范圍之內(nèi)。

以該規(guī)范中關(guān)于壓實(shí)度和空隙率等兩項(xiàng)參數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)，按照該瀝青路面工程施工的實(shí)際情況，所使用的瀝青路面材料，以及具體施工技術(shù)數(shù)據(jù)，以20m為單位，在200m范圍內(nèi)設(shè)置10個(gè)測(cè)點(diǎn)，采用CAD軟件進(jìn)行瀝青路面有限元仿真模擬測(cè)試。該測(cè)試分別對(duì)本文所述公路瀝青路面壓實(shí)度質(zhì)量控制技術(shù)，以及文獻(xiàn)[5]和文獻(xiàn)[6]描述的公路瀝青路面壓實(shí)度質(zhì)量控制技術(shù)，開展模擬對(duì)比測(cè)試。

3.3 測(cè)試結(jié)果與分析

3.3.1 測(cè)試數(shù)據(jù)

根據(jù)上述測(cè)試方法，對(duì)3種不同公路瀝青路面壓實(shí)度質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行模擬測(cè)試，得到的測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示。

3.3.2 分析測(cè)試結(jié)果

由表3的測(cè)試數(shù)據(jù)可知，在3種不同質(zhì)量控制技術(shù)下，對(duì)應(yīng)的路面壓實(shí)度存在一定差異。文獻(xiàn)[5]施工技術(shù)的測(cè)點(diǎn)5、6、10均出現(xiàn)了路面空隙率大于6.0%的情況，未達(dá)到規(guī)范規(guī)定的將空隙率控制在3.0%～6.0%范圍之內(nèi)的要求；測(cè)點(diǎn)6、7、9均出現(xiàn)了路面壓實(shí)度低于98.0%的情況，也未達(dá)到規(guī)范規(guī)定的將壓實(shí)度控制在98.0%以上的要求。

文獻(xiàn)[6]施工技術(shù)的測(cè)點(diǎn)3、8、9均出現(xiàn)了路面空隙率未達(dá)到規(guī)范規(guī)定的情況，其中，最大空隙率達(dá)到了6.38%；測(cè)點(diǎn)4、5的壓實(shí)度在也出現(xiàn)了未達(dá)到規(guī)范規(guī)定的情況，對(duì)應(yīng)的最小值為97.63%。

相比之下，按照本文提出的質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行測(cè)試的數(shù)據(jù)中，瀝青路面的空隙率始終穩(wěn)定在3.0%～6.0%范圍之內(nèi)，瀝青路面壓實(shí)度始終穩(wěn)定在98.0%以上，完全符合規(guī)范規(guī)定。

4 結(jié)束語

為了能夠最大限度保障公路瀝epkcX9gt3oQyLauJHd/Syw==青路面達(dá)到預(yù)期使用壽命，對(duì)壓實(shí)度參數(shù)進(jìn)行有效控制十分重要。本文分析了公路瀝青路面壓實(shí)度變異原因，研究了瀝青路面質(zhì)量控制技術(shù)，并以公路瀝青路面工程施工為例，通過模擬對(duì)比測(cè)試的方式驗(yàn)證了該質(zhì)量控制技術(shù)的應(yīng)用效果。本文所述公路瀝青路面壓實(shí)度質(zhì)量控制技術(shù)，對(duì)公路瀝青路面施工具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫岳，王光勇，季正軍，等.基于壓實(shí)評(píng)估模型的瀝青路面監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].交通節(jié)能與環(huán)保，2022， 18（4）：125-129.

[2] 周剛，但漢成，山宏宇，等.瀝青路面振動(dòng)碾壓施工的數(shù)值仿真與工藝參數(shù)分析[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2022， 19（6）：1626-1637.

[3] 劉繼彬.瀝青混合料離析防治及路面壓實(shí)技術(shù)研究：以蘭州繞城高速公路為例[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2023， 44（4）：109-112.

[4] 徐召濱，譚華.高速公路瀝青路面壓實(shí)度檢測(cè)中無核密度儀的應(yīng)用[J].交通世界，2023（10）：59-61.

[5] 劉振輝，梁晨.市政道路工程瀝青混凝土路面施工要點(diǎn)探究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)， 2023（6）：213-215.

[6] 劉景旭，路永婕，王建西，等.振動(dòng)壓實(shí)中后期振動(dòng)輪與壓實(shí)路面的接觸非線性動(dòng)力學(xué)研究[J/OL].振動(dòng)工程學(xué)報(bào)， 2023，3（3）：1-8.

[7] 吳麗文.公路橋梁過渡段壓實(shí)度影響因素分析及施工控制措施研究[J].交通世界，2022（31）：82-84.

[8] 朱玉.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的瀝青路面壓實(shí)度與施工工藝研究[J].交通節(jié)能與環(huán)保， 2022， 18（5）： 155-159.