钢轮碾压工艺对SMA沥青路面质量的影响

卞加前

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 211112）

钢轮碾压工艺对SMA沥青路面质量的影响

卞加前

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 211112）

沥青路面施工压实质量直接关系到路面的使用寿命。文章对比分析了钢轮压路机喷洒水及不洒水高效碾压施工工艺对SMA沥青路面质量的影响。结果表明，采用不洒水高效碾压工艺的路面压实度、渗水系数、外观及平整度等技术指标均优于喷洒水碾压工艺，值得在我国西北等水资源匮乏地区工程建设中推广应用。

钢轮碾压；洒水碾压；高效碾压；SMA沥青路面

随着我国交通运输业的飞速发展，高速公路通车里程迅速增加；“十二五”发展规划提出至2015年高速公路通车里程要突破11万km［1］。通过对已有部分沥青路面路况调查分析发现，局部路段在通车几年后即出现不同程度的唧浆、车辙等病害现象，病害严重区域已影响行车的舒适性和安全性。出现该类现象跟沥青路面混合料级配和施工工艺控制水平等因素有关，但最主要的问题是路面局部未得到较好的压实所致。本文通过巴基斯坦国道主干线N5工程项目实践，采用钢轮不喷洒水高效碾压和喷洒水碾压分别进行试验段铺筑，分析评价2种碾压工艺对SAM沥青路面质量的影响。结果发现，喷洒水碾压工艺存在不足，验证了不洒水高效碾压对SMA沥青路面施工质量的可控性，提出了以不洒水高效碾压作为SMA沥青路面的碾压工艺，为道路工程建养提供技术支持。

1 SMA沥青路面的碾压工艺

由于胶轮压路机的轮胎搓揉会导致沥青玛蹄脂上浮，且经胶轮碾压易导致铺面构造降低及泛油现象，因此SMA沥青路面施工一般不采用胶轮压路机碾压而采用钢轮压路机［2］。

1.1 钢轮喷洒水碾压

目前，SMA沥青路面施工碾压时，均采用喷洒水方式，以解决碾压时的黏轮问题，但洒水会对沥青混合料施工温度造成较大的影响，铺面较难达到理想的压实效果。碾压后混合料表层连通孔隙较多、较大，局部喷洒水集中部位空隙甚至连通整个SMA铺面结构，该部位密实度较其它部位存在一定的差异，压实不足对沥青路面的使用性能产生了不利影响。

1.2 钢轮不洒水高效碾压

施工碾压时，用适量的专用植物脂防水隔离液涂抹钢轮，使之达到不黏轮效果。该装置以中辊筒外设纤维或棉麻布，安装于前后钢轮上方，由液压缸控制与钢轮触离，通过液压系统将隔离液喷于滚筒上，对钢轮实施自动滚涂作业，见图1。经过试验研究，沥青混合料能够在高温状态下得到有效碾压，碾压成型的SMA铺面表面几乎无连通空隙，密实度较喷水碾压有一定提高。

图1 隔离液涂抹装置图

2 试验段研究

巴基斯坦国道主干线N5工程，部分路段铺筑了SMA16玛蹄脂沥青碎石，本文针对路面结构的特点，对钢轮压路机喷洒水碾压和不洒水高效碾压（采取滚涂隔离液）的2种碾压工艺进行现场研究。其中K530+200～K531+500上行线试验段Ⅰ采用双钢轮喷洒水工艺碾压，对 K525+800～K527+000上行线试验段Ⅱ采用钢轮不洒水高效碾压方式。试验段研究中，采取沥青路面结构的常规控制参数如压实度、厚度、渗水系数、构造深度、平整度、外观质量等对2种碾压工艺进行检测与评价，并在项目现场建立了后期观测站，以长期观测试验路段的路用性能。

2.1 室内试验

2.1.1 SMA16级配及沥青用量

课题组采用燃烧法［3］对所拌和的SMA16沥青混合料进行取样检测，检测结果显示，2个碾压段落的混合料级配及沥青含量基本一致。试验结果见表1。

2.1.2 SMA16沥青混合料体积指标

SMA16沥青混合料的室内马歇尔试验结果见表2。数据表明，2个试验段的SMA16沥青混合料的体积指标基本一致，均满足设计要求沥青混合料不存在较大变异现象。

2.2 现场检测

本项目所采用的集料为戈壁滩砾石，属于灰岩类材料，其抗压碎能力较差。为避免钢轮大幅振动碾压导致结构层骨料破碎，两段SMA16沥青混合料试验段均采用双钢轮组合式碾压工序，即初压为前静后退振压1遍，复压均采用弱振+静压4遍，终压为静压1遍。本次试验段施工在新铺筑的AC20型沥青路面中面层上，其基层表面平整度基本一致，具有一定的代表性。为了使检测数据更具表征性，特采取定距离、定点、定位的网格法检测，以减小检测中可能存在的偏差。

表1 2组SMA16混合料级配及沥青含量检测结果

表2 沥青混合料马歇尔试验结果

2.2.1 厚度

课题组采用现场取芯法对厚度进行检测，结果见图2。检测结果表明，试验段Ⅰ的厚度普遍存在稍偏厚现象。2个试验段的厚度代表值仅相差0.84mm，但试验段Ⅰ厚度的标准偏差比试验段Ⅱ厚度的标准高偏差大1.33，说明试验段Ⅰ的厚度偏离设计值较大点，而试验段Ⅱ厚度基本一致。

本文标题，取意于宋代无名氏的《一剪梅·漠漠春阴酒半酣》最后一句：“篝灯强把锦书看。人在江南，心在江南”。此时的作者，在“江南”耶、不在耶？——所谓“锦书”指夫妻间书信，传情递意，且要“篝灯强看”，那般地眷恋、向往、思念，是全词情意落位的重心点。

2.2.2 压实度

压实度与厚度检测同步进行，其测点相一致。压实度是路面结构层质量的主要参数，也是路面使用性能最关键的指标，如果施工时压实不到位，易导致路面形成压密性车辙病害。压实检测结果见表3，由表3可以看出，试验段Ⅰ和试验段Ⅱ的密实度存在较为明显的差别，两段的马歇尔及理论压实度平均值和代表值的分别相差1.0%和0.9%；试验段Ⅰ马歇尔压实度最大值和最小值分别为99.2%和97.4%，3个点压实度低于98%，其最大理论压实度的最大值和最小值分别为95.0%和93.3%，其中有4个点位低于94%；试验段Ⅱ的马歇尔压实度最大值和最小值分别为100.2% 和98.7%，其最大理论压实度的最大值和最小值分别为95.9%和94.5%。结果表明，试验段Ⅰ比试验段Ⅱ的压实度低，采用钢轮不洒水高效碾压较钢轮喷洒水碾压工艺有明显的优势。从芯样的表观看，钢轮喷洒水碾压工艺易导致沥青路面表面约2 cm厚残留连通空隙，该层位区域的密实度存在严重不足，说明喷洒水碾压对沥青路面的压实效果存在一定的影响。

图2 厚度检测结果

2.2.3 渗水系数

渗水系数是沥青路面的重要指标之一，路面渗水易导致沥青路面出现水损病害，虽然项目所在地常年无雨，但还需强化渗水系数的控制。经检测试验段Ⅰ的渗水系数最大值达320 mL/min（此点距路肩70 cm），最小值为15 mL/min，平均值为105.4 mL/ min。试验段Ⅱ的渗水系数最大值为143 mL/min（此点距路肩70 cm），最小值为0 mL/min，几乎不渗水，平均值为43.9 mL/min。从检测结果（见表3）看，试验段Ⅰ的渗水系数有8个点超出了100 mL/min，其中大于200 mL/min的有2个点，其它点基本均在40～90 mL/ min，40 mL/min以下点位较少，而试验段Ⅱ的渗水系数超过100mL/min的仅2个点，未出现大于150 mL/ min的点位，且局部不渗水。结果表明，SMA16沥青路面结构层试验段Ⅰ表面开口空隙及连通空隙较大，试验段Ⅱ表面较为均匀密实。

2.2.4 平整度

平整度采用国际平整度指数IRI表征，检测1 km路段，每20 m一个测值，结果见表3。试验段SMA沥青路面平整度指数均较为理想。试验段Ⅰ的6个区域最大值为1.4，5个区域部位最小值为0.8，2个车道平均值分别为1.098和1.12。试验段Ⅱ的最大值仅1个点位为1.4，11个区域部位的最小值为0.8，2个车道平均值分别为1.008和1.028。从检测结果曲线图看，试验段Ⅰ较试验段Ⅱ的平整度指数IRI的偏差大，这种现象表明，SMA沥青混合料铺面在喷洒水后局部温度降低较快，较难碾压到最佳效果，喷洒水碾压对沥青结构层的平整度产生了一定的影响。

表3 渗水系数检测结果

图3 试验段Ⅰ、Ⅱ平整度指数IRI曲线图

经测试，试验段Ⅰ和试验段Ⅱ的均值分别为1.045 mm和1.035 mm，其标准偏差分别为0.100%和0.067%。2个试验段检测值基本一致。

2.2.6 外观质量

采取目测方法对试验段Ⅰ、Ⅱ进行现场观测，试验段Ⅰ表面水锈迹严重，结构层表面部分骨料棱角被磨损，较多骨料被碾压破碎。浇水观察发现，水从表层的连通空隙流走，尤其是距边50 cm以外处局部出现快速渗水现象。试验段Ⅱ表面几乎无污染，层面未发现骨料被压碎现象，浇水观察发现，水仅从表面向低端流动，边部50 cm处未出现渗水现象。

3 2种碾压工艺评价

针对SMA沥青路面施工的钢轮压路机喷洒水碾压和不洒水高效碾压工艺进行的试验研究，结果表明，钢轮压路机喷洒水碾压的路面关键技术指标均较不洒水高效碾压稍差。

（1）试验段路面压实度表明，洒水碾压的马歇尔及最大理论压实度的平均值和代表值分别较高效碾压相差约1.0%和0.9%。

（2）试验段落的渗水系数显示，采用钢轮喷洒水碾压路段渗水系数的普遍高于不洒水高效碾压的渗水系数，尤其是路肩侧，喷洒水碾压后个别点位超过了规范200 mL/min的要求。

（3）在碾压过程中，由于碾压折返时局部喷洒水集中，导致平整度也受到一定的影响。

（4）从碾压成型后路面的外观质量看，钢轮喷洒水碾压后水锈迹严重，有部分骨料棱角被磨破，较多骨料被碾压破碎，表面连通空隙较多，距边50 cm以外处渗水速度较快。

（5）由铺面碾压后的厚度看，喷洒水碾压稍高于不洒水高效碾压段落区域。由于喷洒水碾压对压实密度有一定影响，导致厚度偏厚；2个试验段落的构造深度基本一致。

4 结语

碾压是沥青路面施工中非常重要的一个环节，我国沥青路面发生的早期损坏，经常是由于压实不足造成的。钢轮压路机碾压作业时所喷洒的水均渗透入混合料内部，混合料冷却快较难压实，如果加大振功易导致铺面的结构受到破坏，该种碾压工艺对沥青路面的使用性能与耐久性易产生不利影响。本文通过碾压后路面关键参数试验研究发现，钢轮喷洒水后沥青层铺面快速降温，局部压实不够理想，易导致成型后的沥青路面出现早期车辙、剥落、坑槽、疲劳开裂等病害，最终影响路面使用耐久性。

喷洒水碾压也一定程度上造成水资源的浪费，在我国西北等水资源缺乏地区及水损害严重区域，应采取不洒水高效碾压工艺，不仅可节约水资源，还可提高路面压实度0.6%～1.2%，提高平整度指数IRI 约0.2，铺面几乎不渗水，路面质量均匀一致，路用性能及耐久性均有所提高。

［1］中华人民共和国交通运输部.交通运输部“十二五”发展规划［EB/0L］.［2015-05-19］http://www.moc.gov.cn/zhuanti zhuanlan/jiaotongguihua/shierwujiaotongyunshufazhanguihua/

［2］中国工程建设标准化协会公路工程委员会 公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南［M］.北京：人民交通出版社，2002：47-48.

［3］JTG E20—2010公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］.

［4］JTG E60—2008公路路基路面现场测试规程［S］.

［5］JTG E40—2005公路工程集料试验规程［S］.

Effect of Steel Wheel Compaction Process on SMA Asphalt Pavement Quality

Bian Jiaqian
（JSTI Group， Nanjing 211112， China）

Asphalt pavement construction quality directly relates to the service life of pavement. This paper compares the different rolling process with watering and without watering using steel roller. The influence of the different compaction technologies on the quality of SMA pavement is investigated. The results show that the technical indicators using rolling process without watering are better than with watering， such as compatness， water permeability coefficient appearance and evenness. And the compaction process without watering is proposed for engineering in the northwest area that lack of water resources.

steel wheel rolling； rolling with watering； efficient compaction； SMA pavement

U415.6

B

1672-9889（2016）01-0028-04

卞加前（1968-），男，江苏沭阳人，高级工程师，主要从事道路与桥梁的科研及技术咨询工作。

2015-05-19）