沥青路面压实质量影响因素研究

2022-08-19郑平，叶俊

交通建设与管理 2022年4期

郑平，叶俊

（江西赣东路桥建设集团有限公司，江西抚州 344000）

0 引言

近年来，我国道路工程发展迅速，沥青路面建设的工程量也不断增大，但在沥青路面施工过程中，施工人员对施工机械协调得不合理、对压实机理和特性了解得不深入等问题，会导致路面压实不足，结构强度不能够满足规范要求，最终使得沥青路面在投入运营之后短短几年内便产生各种病害。因此，对沥青路面压实质量的影响因素展开研究十分重要[1]。

1 工程概况

某高速公路在施工时，要求中、上面层平整度实现方差0.7mm，要求压实度合格率达到百分百。为此，项目组对路面的压实质量控制技术展开研究，最终该项目实现了全路段平整度方差的0.7mm以下，部分路段实现平整度方差0.65mm以下。

2 影响因素

沥青混合料是一种热塑性材料，在一定温度范围内，温度越高，越容易碾压成型。但由于沥青路面在碾压时是一个开放的环境，因而外界气温、下承层温度、施工时的风速等都对施工有重要影响。一般来讲，影响因素主要有以下几种：混合料的级配设计、原材料、碾压速度、压实时的温度、压实方法、压实机械、振幅、频率、遍数以及压实时间等。本文主要分析集料形状、压路机振幅以及压实温度参数等情况对沥青路面压实的影响[1]。

2.1 压实温度的影响

沥青混合料的温度直接影响着沥青胶浆的劲度模量，温度过低难以使混合料碾压成型，温度过高时，混合料则易产生向四周的流动，难以成型，本项目通过室内试验，测定不同温度下混合料成型后的密实度，以探究本项目所用沥青混合料的最佳压实温度。

此次室内试验采用旋转压实的方法进行沥青混合料的成型，试验后进行沥青混合料孔隙率和毛体积相对密度的测定。不同温度下的毛体积相对密度和空隙率检测分析如图1所示：

图1 混合料密实度分析图

该项目所用混合料，当碾压温度在140～190℃时，毛体积相对密度随着温度的升高而增大，孔隙率随着温度的升高而降低；当温度在190℃左右时，孔隙率最小，毛体积相对密度达到最大；当温度大于90℃之后，毛体积相对密度减小，孔隙率增大。这是由于，温度较低，沥青胶浆的劲度模量较大，沥青混合料难以流动，从而导致碾压成型后的试块孔隙率较大，不够密实；当温度过高时，沥青稠度变低，劲度模量较小，导致混合料在碾压之后向四周流动，进而影响对混合料的密度和孔隙率造成不良影响。因此，对于本项目所用混合料，需在压实时控制混合料温度在190℃左右，以确保本项目中沥青路面的压实质量达到设计和规范要求[3]。

2.2 集料的影响

沥青路面的原材料主要是由沥青和集料拌和而成的混合料，因此，集料的性能和沥青的性能对于沥青路面的压实质量有着重要影响。集料和胶结料在选择时，应根据当地气候条件、实际项目需要，合理选择。本文结合当地条件和设计要求，拟选用SBS改性沥青混合料作为本项目铺筑材料，集料选择玄武岩。检测结果表明：本项目所选择的SBS改性沥青各项技术指标完全符合标准，可以用于室内试验和沥青混合料的拌和。

为探究集料性能对压实效果的影响，本文对不同形状的集料进行人工筛选，分为圆滑状和棱角丰富状（扁平状和针叶状），然后成型马歇尔试件，对成型后的马歇尔试件进行各项指标的检测。使用棱角性丰富的集料成型的马歇尔试件和使用圆滑状的集料成型的马歇尔试件相比，孔隙率较大，毛体积相对密度较小，可以承受的冻融循环次数更少。这是由于棱角性丰富的加料在压实的过程中更多地将会产生破碎，需要较大的压实功，因此，同一压实功下，圆滑状集料较多的混合料则更加容易被压实。因此，在选择集料时应更多地选择圆滑状集料。

2.3 压实机械的影响

在沥青路面压实时，压路机不同的振动频率会对沥青混合料的密实度产生不同的影响，本文在进行试验路铺筑时，采用不同的压路机振幅进行沥青混合料的碾压，压实之后进行压实度的检测，以探究沥青路面最佳的振幅。不同振幅下的压实度检测结果如表1所示。

表1 不同振幅路面压实度检测记录

对表1进行分析，得到压实度随振幅变化曲线，如图2所示。

图2 压实度随振幅变化曲线

根据图2可以看出，在一定范围内，沥青路面的压实度随着压实机械振幅的增大而增大，超过一定范围后，压实度又逐渐降低。结合分析图1，在10～30范围内，压实度随振幅增大而逐渐增大；在30～50Hz的振幅范围内，沥青路面的不再增加，且压实度差异较小；当振幅大于50Hz后，沥青路面的压实度又随着压路机振幅的增大而逐渐降低。分析其原因是振幅过低时，压实功难以使沥青混合料达到相对密实的程度，因此压实度检测结果显示沥青路面会随着压实机械的振幅增大而增加；当振幅达到一定程度后，振幅继续增加，对于沥青混合料的碾压密实作用影响较小，因为此时沥青混合料已经达到了相对最大的一个密实程度；当振幅继续增大，沥青混合料的压实度却又随着振幅增加而减小，是由于沥青混合料并不能完全吸收高频率下压路机传递的压实能量，反而使得压路机自身可能产生一定的不可能逆的损坏，从而影响混合料的压实。由此可以看出，当压路机的振幅在30～50Hz时，对沥青路面的压实效果最佳，过低或过高都不能对路面进行较好的压实。