探讨沥青路面施工压实度的变异性及控制措施

2013-08-05谭万波

黑龙江交通科技 2013年5期

谭万波

(贵州省交通科学研究院有限责任公司)

0 引言

压实度的施工质量是沥青路面使用性能的重要保证，同时也是沥青路面变异性控制的重要指标。现行的沥青路面施工技术规范只对压实度范围进行了控制，没有对压实度的波动给路面早期带来损坏给予关注，因此，要想减少沥青路面变异性的影响，就必须对压实度采取有效控制措施。

1 压实变异性产生的主要因素

1.1 碾压工艺

合理的碾压工艺是保证压实度的前提条件，只有合理选择初压、复压、终压的方式才是形成良好压实度的重要保障，同时也是减少变异性的根本方法。根据两种碾压方式的对比试验表明，复压阶段的压实度检测数据变异性较小，路面外观颗粒分布较为均匀;在进行沥青路面中上面层复压时，适宜采用胶轮为主要碾压方式。

1.2 沥青混合料的温度

沥青混合料的温度是沥青路面施工的重要指标，同时也是保证压实度的关键因素之一，其主要取决于混合料的出场温度，出场温度越高，沥青面层压实度就越高。但是压实度变异系数越大，表明压实度不均匀，因此，混合料的温度应该控制在适宜的范围内，并采取适当的保温措施来保证混合料的温度。

2 工程实例

某地新建沥青高速公路，在通车后短期内发生了路面局部早期损坏，经对路段的研究评定结果表明，与压实度不足有关，对此采取了相关措施对碾压过程进行控制。以下为路面损坏路段修筑前压实施工数据的分析与总结。

2.1 路段状态分析

(1)数据处理

所要关注的是路段的质量，因此，首先按路段，将各点随碾压遍数的实测值，计算均值、标准差、变异系数，统计最大、最小值，详见表1。并转化为图示模式，详见图1、图2、图3。

表1 各点随碾压遍数的实测值

图1 AC20 各测点每遍的响应均值、最大值、最小值和变异系数

图2 SMA16 各测点每遍的响应均值、最大值、最小值和变异系数

图3 AC21 各测点每遍的响应均值、最大值、最小值和变异系数

(2)动力响应波动三阶段

全面分析碾压全过程动力响应的变化，包括波动增长、动态变化、波动衰减3 个阶段。波动增长是嵌挤化、密实化的过程;当多次振动碾压出现不同程度的棱角破损，集料碎裂等损伤时，进入衰减阶段。合理的碾压方案应不出现波动衰减阶段，有效的过程控制方法应从及时避免进入波动衰减阶段。

(3)波动类型

由于各点材料与初始状态的不均匀，所以各点的压实性能并不相同，即使碾压过程各点的碾压工艺操作完全均匀，统计值表达的各点总和，是欠压、过压和正好三种情况的不同组合。

据所关注的波动上升与波动衰减两个阶段，还可分为A、B 两种类型(表2)，控制的目标是B 型。以波动衰减的B型为例，均值虽然有所下降，变异系数的衰减表明极差在缩小，这时内部损伤并不大，却换得全路段整体进一步的密实。

表2 波动阶段分类

(4)碾压过程的四种状态

动力响应的3 个波动的阶段定3 种状态，加上初始状态，所以碾压全过程历经4 个状态，路段状态的演化由初始状态出发，经增态、动态而到终态。控制并不是事后检查，而是要从动态中作出趋势性的判断，控制终态;所以，试拌试铺宜包括4 个状态。

2.2 碾压过程分析

由图1 到图3，依托工程3 个路段的波动阶段分类如表3。由图1 所见，AC－20 的碾压已经不宜再增，第4 遍的最小值增长甚慢，而最大值已出现负增长，也就是变异系数虽在缓慢下降，是通过某些点的损伤来实现的;而AC －20 碾压3 遍即可，因为第4 遍开始最大值很少增长而最小值已出现负增长，因而导致变异系数的增大。

表3 碾压过程趋势判断的工程验证

再从动力响应值来分析。如果说AC －25 段碾压4 遍，最大动力响应值达48.520(图3)，AC －20 段为40.446(图1)，包含了机型不同、动力响应值不能作为排序依据;由于工程进入SMA －16 段时中面层已接近尾声，余料较差，因此AC25 段的均值随碾压遍数增长，而SMA －16 段第2 遍出现最大值后随接衰减。SMA－16 段碾压3 遍变异系数连续不断增长反映出碾压工艺与材料压实性能不太适应，碾压3 遍空隙率波动6.2% ～10.3%，全部大于6%，需重新调整工艺。

3 控制压实变异的有效措施

3.1 控制碾压温度

影响沥青混合料密实度最主要的因素就是碾压温度。由于沥青混合料是一种粘弹体，其塑性会随着温度的升高而增大，从而很容易在外力作用下缩小空隙，增加密实度，也就达到了平整度的效果。因此，通过实践证明，沥青混合料在规定温度的范围内，其混合料的温度越高就越容易形成较高的密实度，不同的击实温度下的沥青混合料的马歇尔试件性能指标的对比显示，其正是随着击实温度的升高，沥青混合料的密实度也随之增大。

3.2 合理的碾压机械组合

碾压沥青面层的机械主要有钢轮平面压路机和轮胎压路机。一般来说振动钢轮压路机的效果最为突出，但是由于其容易压碎沥青混合料中的大骨料和抹去外露骨料顶面的沥青膜，因此，碾压遍数不宜太多。轮胎压路机是碾压沥青面层不可缺少的机械工具，其不易将大骨料压碎，也不易破坏外露骨料顶面沥青膜。在沥青路面施工压实过程中，可以将两种不同的压路机进行组合使用，先采用振动压路机，之后采用轮胎压路机来压实铺筑层，从而达到很好的压实效果。