风速对沥青混合料压实温度的影响分析

张任军， 蔡海良

(1.湖南湘潭公路桥梁建设有限责任公司， 湖南 湘潭　411104；　2.湖南天智交通建设技术有限公司， 湖南 长沙　410000)



风速对沥青混合料压实温度的影响分析

张任军1， 蔡海良2

(1.湖南湘潭公路桥梁建设有限责任公司， 湖南 湘潭411104；2.湖南天智交通建设技术有限公司， 湖南 长沙410000)

摘要：通过室内模拟试验，分析了不同风速对混合料压实温度的影响。随着风速增大，混合料降温速率显著增大。从混合料表面温度和中间层温度下降速率来看，中间层温度下降速率将为均匀，且变化幅度较小；表面温度下降速率变化相当显著。因此，为保证路面压实质量，在沥青路面施工中，必须充分考虑到风速的影响。

关键词：沥青混合料； 风速； 压实； 降温速率

0前言

沥青混合料摊铺时，当碾压温度较高时，沥青粘度低，此时沥青能够起到润滑作用，集料颗粒之间能够相互挪动而嵌密，形成较密实的结构；而当混合料温度过低时，沥青粘度高，拌和时集料表面裹覆的大量沥青胶浆已经变稠，甚至变硬，它不但不能起润滑作用反而会限制集料的运动，使混合料难以形成密实结构，空隙率很大，导致摊铺的混合料很容易产生各种破坏，尤其是水破坏[1-4]。鲁正兰通过对几种级配的沥青混合料在不同击实温度下进行了大量的马歇尔室内试验，总结出了沥青混合料的击实温度对混合料空隙率、矿料间隙率、稳定度、流值等体积参数的影响，指出随着压实温度的降低，沥青混合料空隙率、矿料间隙率以及流值不断增大，而沥青饱和度和稳定度不断减小。文献中也实测了沥青路面摊铺过程中路面周围不同空间、不同时间的温度情况，揭示了沥青路面摊铺时路面周围温度场的时空分布特性[5-7]。

为了保证混合料压实质量，通常要求混合料施工时应在有效压实时间内完成碾压。而有效压实时间的长短取决于混合料摊铺后的冷却速度、初始温度。为了研究外界条件对混合料有效压实时间的影响，本文通过室内试验，研究了风速对混合料降温速率的影响规律。

1试验设计

采用SBS改性沥青，粗集料采用玄武岩，细集料采用石灰岩，采用AC13-F型级配。为了研究风速对混合料碾压时温度下降的影响，用调速电风扇模拟自然风，在此情况下测定沥青混合料的温度下降规律。

2试验结果

通过采用不同速度风速，研究了室温下不同风速对混合料温度分布的影响，试验结果见表1及图1。

表1 不同风速时混合料实测温度时间/min温度(室温16℃)/℃无风1～2级风2～3级风3～4级风表面内部表面内部表面内部表面内部11661701701721671721671722161169159170161171162169315716815216715516914816541521661471641421671371605146164141161137164129157614016213615913116112515471351591321561261571201518131157129153119154115149912515412615111315211314610122151122148109149106144121181491181469914399140

续表1 不同风速时混合料实测温度时间/min温度(室温16℃)/℃无风1～2级风2～3级风3～4级风表面内部表面内部表面内部表面内部14106142117141911389113516991371091378513386131189113010213380129791252085126951297312575121228012290125681217111724741198612262117661142670116801195811461110286511375115531115510730631117111249108

图1　混合料实测温度下降规律

3降温速率分析

根据表1结果进行计算，可得到不同层位在不同风速下的混合料降温速率，结果见表2。

根据表2，将不同风速下降温速率与无风时降温速率相比，得到图2和图3，从图中可以较为清楚的看出不同风速对混合料温度下降速率的影响。

从图2、图3的结果来看，不同风速影响时，混合料降温速率不同。随着风速增大，混合料降温速率显著增大，从混合料表面温度和中间层温度下降速率来看，中间层温度下降速率将为均匀，且变化幅度较小；表面温度下降速率变化相当显著，刚开始在气温16 ℃时，混合料的内部降温速率最大为1.5～3.0 ℃/min，而混合料的表面降温速率最大可达13.9 ℃/min。同时从图中可以看出，当温度本身已经较低时，不同风速对混合料降温速率影响降低，甚至出现了低风速下降温速率还大于高

表2 混合料中间层和表面降温速率类别混合料温度/℃速度/(℃·min-1)无风1级2级3级中间层1651.432.992.733.761602.32.732.651552.52.734.632.991502.152.52.142.731452.341.63.012.51403.012.382.6721352.8222.52.51303.493.332.172.1512522.522.991201.771.5221151.491.872.731.77表面16511.111604.7610.875.956.7615547.586.0213.891505.386.0213.1613.891455.955.3812.8212.21406.025.757.9410.8713554.765.159.621304.273.525.7581256.023.165.324.441202.52.866.9451153.331.436.175

图2　混合料中间层降温速率对比图

图3　混合料表面降温速率对比图

风速的情况。

研究发现，在高于140 ℃降温段，在气温15～45 ℃环境条件下混合料降温速度为4.0～8.0 ℃/min；在140～105 ℃降温段内，在气温15～45 ℃环境下，降温速度为2.0～5.5 ℃/min[6，7]。对比本文试验结果可以发现，在风速较大时，风比气温对沥青混合料降温速率的影响可能更大。同时，有风时混合料的表面温度与内部温度的温差高达40～50 ℃，充分说明风及风的强弱对沥青混合料的降温速度有显著的影响。为此，从保证路面压实质量的角度考虑，在沥青路面施工中，必须充分考虑到风速的影响，采取措施，务必保证混合料在有效压实时间内压实到设计孔隙率水平，以减小路面早期损害坏和车辙损坏。

4结语

本文通过室内模拟试验，分析了不同风速对混合料压实温度的影响。随着风速增大，混合料降温速率显著增大，从混合料表面温度和中间层温度下降速率来看，中间层温度下降速率将为均匀，且变化幅度较小；表面温度下降速率变化相当显著。因此，本文认为风及风的强弱对沥青混合料的降温速度有显著的影响。为保证路面压实质量，在沥青路面施工中，必须充分考虑到风速的影响，采取措施，务必保证混合料在有效压实时间内压实到设计孔隙率水平，以减小路面早期损害坏和车辙损坏。

参考文献：

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[6] 鲁正兰，孙立军，孙希瑾.成型温度对沥青混合料体积参数的影响分析[J].同济大学学报(自然科学版)，2006，34(2)：186-190.

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中图分类号：U 415

文献标识码：A

文章编号：1008-844X(2016)01-0049-02