影响沥青路面压实质量的因素

2012-09-21任国化

中国科技信息 2012年19期

关键词：集料摊铺碾压

任国化

中交二公局东盟公司，陕西西安 710064

影响沥青路面压实质量的因素

任国化

中交二公局东盟公司，陕西西安 710064

沥青路面压实过程是保证沥青路面质量的重要环节，它直接影响路面的耐久性和使用性能。本文主要从沥青混合料本身特性、压实工艺、碾压温度、沥青层厚度、压实机械等方面阐述了影响沥青路面压实质量的因素，从而为制定合适的施工方案提供理论依据。

沥青路面；压实质量；压实工艺；碾压温度

1 压实的功用

1.1 保证实现路面功能性和使用性

同一配合比的沥青混合料在不同的击实遍数下，其标准马歇尔实验数据表明：沥青混合料在压实不充分时强度很低，马歇尔稳定度随着混合料密实度的增大而增大。实现沥青路面的功能性和使用性对高等级路面的抗滑效果和排水能力要求也很高。通过对混合料配合比的设计可以提高这些性能，同时碾压质量的好与坏，也直接影响构造深度和摆值。当压实度较小时，摆值和构造深度可能较大，但随着通车量的增长衰减程度很快，最终的稳定值较低。

1.2 防止荷载追密形成车辙损坏

竣工时如果沥青路面碾压的初始密实度过低，在高等级公路交通的渠化作用下，追密现象将会大大增加车辙量。如果采用动稳定度来评价不同密实度下，沥青混合料的抗高温变形能力，同样也可以说明压实度不够将会导致产生大的车辙损坏。

1.3 实现沥青混合料的密水性

实现沥青混合料设计的密水性，沥青混合料密实度过低就会产生较大的空隙率，不能保证混合料设计要求的密水性，必将产生严重的渗透，最终破坏路基。

1.4 确保沥青混合料的耐久性

沥青混合料压实不足必将导致空隙率增大，这样沥青路面在使用过程中沥青接触空气、紫外线、水的表面积就会增大，这就会加快沥青的老化速度，影响其耐久性，从而出现松散、剥落等早期损坏。

2 沥青混合料压实特性的分析

2.1 集料颗粒形状和性质的影响

所用集料的形状、棱角、吸水率和表面构造对路面沥青混合料密实度有一定的影响，集料的最大尺寸、粗集料所占比例、含砂量、矿粉含量对沥青混合料压实后的密实度也有较大的影响。当其他各项指标一样时，均匀级配的沥青混合料比间断级配的容易碾压，粗集料含量较多的混合料，需要明显增大碾压的压实力，才能保证所需空隙率。另一方面，含沙量较大时或者细集料含量较多时，由于其塑性较大也难压实。

2.2 沥青的影响

沥青的黏度也会影响混合料的压实度。当碾压沥青混合料时，沥青黏度过大就会牵制颗粒间的相互移动；如果黏度过小，碾压时集料就会很容易的移动。当沥青混合料温度较高时，沥青主要起颗粒之间润滑剂的作用，当混合料温度较低时，沥青起颗粒间结合料的作用。135℃沥青的黏度越大，沥青混和料降低空隙率的抵抗力就越大。因此，当使用高黏度沥青时，为了保证路面的压实度，宜采用较高的碾压温度。

2.3 混合料的性能及其比例的影响

沥青混合料的整体性能能极大地影响路面的压实特性，这种影响比其他单一集料的影响更显著。当沥青的用量较小时沥青混合料就会变的干涩、粗糙。当沥青的用量过大时，就会出现过润滑，碾压时就会极不稳定，甚至出现开裂现象；如果沥青用量稍低于最佳沥青用量时，为了降低孔隙率，可以适当的增加压实来达到较好的效果，但倘若沥青用量高于最佳沥青用量时，增加压实对于阻止混合料的极限变形几乎是无用的。如果集料中的含水量未达到规定要求，就会对沥青的粘附性能造成较大影响，使混合料整体的黏结力大幅下降，在碾压的过程中容易出现移动，很难保证碾压效果。

3 提高沥青路面压实质量的措施

3.1 压实工艺

压实一般分为初压、复压和终压三道工序。初压是为了整平和稳定混合料，同时为复压创造有利的条件；复压是使混合料密实、稳定、成型，混合料的密实程度取决于这道工序；终压的目的是消除轮迹，形成平整的压实面。

3.1.1 初压

当设计有路缘石、挡板和路肩等支挡时，应紧靠支挡压实。当无支挡时，可将路缘的混合料稍稍耙高，然后进行碾压。在坡道上应该遵循由低向高的碾压次序。初压应采用双钢轮振动压路机关振后静碾1～2遍，线压力不应小于350N／cm。初压后主要检查路面的平整度和路面的成型，必要时应给与修整。

3.1.2 复压、终压

复压宜采用双钢轮振动压路机，经试压后确定碾压遍数，不应少于4遍，必须达到要求的密实度和空隙率，确保路面的平整度；确定合适的碾压段长度，一般不超过60～80米。对密级配沥青混合料的复压应先进行低频大振幅的碾压，以增加下面的密实度，通常为1～2遍；然后进行高频低幅碾压，确保表面的密实度，相邻碾压带应重叠1/3～1/2的碾压轮宽度。复压之后立即进行终压，终压可选用轮胎压路机和关闭振动的振动压路机进行碾压，以确保路面的平整度。如经复压后能够满足各项指标要求可免去终压。

3.2 碾压温度

温度对沥青混合料碾压的影响尤为显著，只有掌握温度对碾压特性的影响规律，才能保证沥青混凝土路面的压实效果。沥青混合料在进行碾压作业时，就会产生相应的变形，而混合料内部的约束力则阻止这种变形。研究表明约束力的大小随温度的增大而减小，因此，为了防止碾压过程中的推移等变形，对沥青混合料的碾压温度有一个最高限制，同时为了确保能够碾压，达到一定的密实度，又对温度有一个最低限制。所以，必须在一定的温度范围内进行碾压。

3.2.1 初压温度的确定

随着温度的变化，沥青的黏度也会增大或者减小，不同种类沥青的粘温特性也不尽相同。初压时应该选择合适的碾压温度，过高或者过低都会影响其压实效果。当压实温度过高时，沥青黏度低，沥青料很不稳定，容易出现较严重的推移现象，甚至出现裂纹。当碾压温度过低时，沥青变稠，很难碾压，还会出现发裂现象。因此，需要通过实验求出粘温特性曲线，确定初压温度。

3.2.2 终了温度的确定

实践证明，碾压终了温度一般应在90℃～110℃间。从路面的早期损坏来看，在90℃以下碾压的路段，早期损坏情况最为严重。通过大量的室内试验可以看出，当碾压温度小于70℃时，压实度在96%以下，达不到高等级公路的压实要求。当复压温度控制在90℃～115℃时，可以达到较高的压实度；当压实温度小于90℃时，压实效果已不明显，继续碾压基本不能提高压实度。虽然碾压温度较高时能够得到较高的压实度，但终了温度也不能太高，因为这样会留下压路机的轮印甚至出现混合料的推移现象。

3.2.3 有效压实时间的确定

1）摊铺层厚度的影响。基层施工中的各种因素导致水稳基层的标高与设计会不能保持一致，这必导致摊铺机摊铺的下面层厚度不均匀。同样的沥青混合料，同样的设备摊铺，从初压到终压，摊铺层各处的温度高低不一。沥青混凝土的铺层越厚，冷却的速度就越慢，温度便会较高；反之，其温度也便较低。因此在实际施工中我们应根据不同的铺层厚度选择适当的摊铺、碾压速度，以确保较高的压实度和路面质量。

2）环境温度的影响。考虑到环境温度对沥青混合料的影响，在实际的各生产环节上一般均使用上限温度，为了减少其运输过程中热量的散失，通常使用保温布加以覆盖，摊铺、初压、复压以及终压各个工艺环节衔接紧密，就是为了防止混合料的热量散失，确保各个工艺环节的施工温度。

3）风力的影响。风会带走混合料表面的热量，特别是环境温度较低时，影响尤为明显。当风力大于4级时，摊铺层表面的温度以5℃／min～6℃／min的平均速度降低，由于压路机的碾压需要大概20米的碾压段，从摊铺结束至初压开始会降低大概20℃～30℃，这对沥青混合料的压实有较大的影响。碾压会降低沥青混合料温度降低的速度，因此，碾压工艺一般要求初压压路机尽可能尾随摊铺机进行碾压。

表1 是不同的摊铺温度在风力2～5级时有效压实时间

3.3 压实速度与遍数

合理的压实速度对路面的质量和压路机碾压作业效率有非常重要的影响。在碾压作业时，速度一般控制在1.5Km／h～3.0Km／h并保持恒速，轮胎压路机的速度可适当高点，但不能超过4Km／h。碾压速度过大，会产生推移，横向裂纹，影响路面的平整度；速度过低，会使整个摊铺工艺衔接不上，混合料温度的降低同样会影响碾压质量。实践表明，碾压速度的选择原则是在确保沥青混合料碾压质量的前提下，尽量提高碾压速度，从而减少碾压遍数，提高碾压效率。