沥青混凝土路面空隙率在路面使用性能中的重要性

王志强

(秦皇岛保神交通建设监理有限公司)

沥青混凝土路面空隙率在路面使用性能中的重要性

王志强

(秦皇岛保神交通建设监理有限公司)

沥青路面空隙率的大小直接影响路面的使用性能,从设计对空隙率的选定、现场对空隙率的控制、压实度和温度对空隙率的影响等方面阐述了沥青路面空隙率指标的重要性。

沥青混凝土路面;空隙率;使用性能;重要性

1 沥青混凝土路面不同层位空隙率的选定

沥青混凝土路面表面层、中面层、底面层都应该是密实的,只是根据各自的功能不同,确定的现场空隙率也略有不同。表面层现场空隙率为 6%,相应的压实度≥98%,开放交通后通过行车不断压密,最终空隙率为 3%;中面层、底面层现场空隙率为 7%～8%,相应的压实度≥97%。所以各层位空隙率采用的标准不同,是依据每层沥青混凝土层不同的功能而确定的。表面层除了具有行车功能性作用外,还应具有良好的抗渗水能力,防止水渗入结构层造成水破坏;中面层主要负担抵抗剪切形变和抗车辙的功能。底面层主要是抵抗拉应力和压应力以及拉应力和压应力的同时作用。由于表面层的最佳空隙率可有效防止雨水渗入,并且表面层和中面层界面处增设防水层,这样中面层和底面层的功能就可以充分地发挥出来,确保了沥青混凝土路面结构层不变形,表面层的行车功能(平整、舒适、抗滑、安全等)得到了保证。

2 现场空隙率最大临界值(普通密集配沥青混凝土)

经试验得出结论:现场空隙率小于 8%时透水性不大。当空隙率大于 8%时,透水性增加很快;当现场空隙率小于6%时,易产生车辙推挤和泛油现象。现场空隙率大于 8%不但易透水而产生水破坏,空气也容易通过孔隙进入结构层中加速沥青氧化,从而产生松散、裂缝、形变过大过早破坏。

3 空隙率与压实度的关系

(1)压实层最大厚度不宜大于100mm,沥青稳定碎石基层不宜大于 120mm,但当采用大功率压路机且经试验证明能达到压实度规定值时,允许增大到 150mm(对密集配沥青混合料美国规定不得大于100mm,日本规定不大于 70mm,沥青稳定碎石基层不大于100mm)。

一般碾压分为初压、复压、终压三个阶段。初压起稳定和初步压实作用,复压时达到规定的压实度,终压主要是清除轮迹找平。根据压实的三个阶段选择不同的机械数量和组合。碾压速度要慢、稳、均速才能达到最佳的压实效果。一般初压 2～3 km/h,复压 3～5 km/h,终压 3～6 km/h。薄层压实时宜采用静态刚性碾,而轮胎压路机适宜不同厚度的压实层,轮胎压路机具有特别好的揉搓作用,密水性效果好,有利于防止水渗入,并有较大的温度适应范围。而振动压路机更适合粒径大的混合料,尤其是沥青稳定碎石基层压实。而用振动压路机和轮胎压路机结合压实效果会更好。

(2)压实效果与摊铺方式有关,一台摊铺机摊铺宽度以6～7.5m为宜(日本限制为 7m,欧洲 6m,美国 3.5～4m)。摊铺过宽易造成粗、细集料离析而渗水,也易产生拖痕,形成表面层纵缝。摊铺过宽时两侧混合料因温度离析易造成压实度不同。过宽后夯锤振动力减小影响到初始压实效果,摊铺机接长部分(是应我国要求而生产的)没有中间部分相同的振捣装置,与中间部分初始压实程度不一样,摊铺看似平整,其实碾压后影响横向平整度。摊铺机摊铺的初始压实要到位,要保持规定的摊铺速度,普通沥青2～6m/min,改性沥青混合料、SMA混合料放慢至 1～3m/min,摊铺宽度要窄要慢是铺筑重载交通路面的重要质量保证措施,这一点对当今我国的现实情况很重要。摊铺机连续、缓慢、匀速是提高平整度,减少混合料离析的核心。摊铺速度超过规范控制速度将影响压实效果,初始压实不足、密实性差都将影响沥青结构层的防渗入功能而产生水损坏。目前一些工地为了进度而超速碾压、超速摊铺,这是对质量不负责任,应引起注意。

4 温度与空隙率的关系

《沥青混凝土施工技术规范》中表5-2.2-2规定了不同沥青标号热拌沥青混合料的施工温度(改性沥青应增加10℃)。如摊铺最低温度、开始碾压的混合料内部最低温度、碾压终了的表面最低温度、混合料的废弃温度、开放交通的路表温度等。

从普通沥青的粘温曲线得知,AH-70普通沥青合理的拌和温度为 155～161℃,碾压温度为 144～149℃。王旭东博士的试验表明混合料的击实温度在 125～130℃范围内试件密度逐步增大而空隙率减小,当温度为 145～150℃时,试件密度达到最大,同时空隙率降低到最小。如温度继续升高,试件密度不再增加反而减小,同时空隙率增大。这些都说明施工时沥青混合料的压实温度一定要按照规范规定的温度界限范围实施才能达到预定的压实度和空隙率。

在一定的温度范围内碾压是提高碾压效果的重要手段,必须按照规范规定施工。规范还介绍了一些资料供参考:美国施工指南对普通沥青提出一个难于压实的温度范围 93～115℃,称为“敏感区”(或称不稳定区)的理论,在此温度范围压路机能够把集料压下去,但压路机一离开,压下去的集料又基本恢复了原位,像是弹簧,又像是橡皮筋,因此在 93～115℃温度范围内不能得到很好的压实效果。在“敏感区”温度范围内,只能用轮胎压路机碾压,通过轮胎的反复揉搓作用,到达部分压实的目的。碾压工序在温度下降到温度“敏感区”之前完成最理想,此时碾压沥青会起到润滑剂的作用。当温度下降至温度“敏感区”以下时碾压,是利用压路机的压力产生的剪切应力使集料强制变位,来达到稳定和密实的状态。低温状态下应限制振动压路机反复碾压以防将集料压碎,有的学者认为温度低于 90℃沥青混合料已不可能进一步压实。

[1]公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)[M].人民交通出版社,2004.

[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破杯现象及预防[M].人民交通出版社,2001.

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2010-04-20