沥青路面压实过程控制研究

沥青路面压实过程控制研究

陈芳

关键词：沥青路面；压实；施工控制

前言

沥青路面属柔性路面，要提高沥青路面的承载能力、稳定性和使用寿命，必须对沥青路面进行充分压实。沥青路面压实不充分，就达不到交通承载能力所需要提供的足够的抗剪强度，容易失去密水性、过早氧化并出现裂缝和松散等早期破坏。甚至最优设计的混合料，如果不充分压实都会降低路面的使用性能。实践证明，经过良好地压实能有效地改进一种不标准的混合料的结果。正由于这个原因，压实被认为是影响沥青路面耐用性能最重要因素之一。

1.影响压实因素

1.1材料性能

（1）集料性能

为了达到理想的压实度，粗集料和细集料的一些性质是非常重要的，如颗粒形状、棱角、吸水率和表面构造。级配混合料的最大集料尺寸、粗集料比例、砂用量、矿粉用量和类型等对沥青混合料的压实度都有直接影响。

在与其它指标相同的情况下，从粗到细均匀级配的混合料比单一尺寸集料级配的混合料或间断级配混合料较易压实，粗集料比例大的沥青混合料，必须显著增大压实力，才能获得所需的空隙率。另一方面，多砂的或细级配沥青混凝土极易可塑，这种混合料仍难以达到适当的密实度。多砂的沥青混合料在压实作用下趋于推挤且难以压实。

（2）沥青性能

沥青粘度影响沥青混合料劲度，并与混合料的可压实性有关。当压实沥青混合料时，高粘度往往会牵制颗粒移动；如果粘度太低，压实时集料颗粒容易移动。当沥青混合料较热时，沥青充当克服集料颗粒间摩阻力的润滑剂，在混合料已冷却时，沥青充当结合集料颗粒的结合料[1]。

图1表示沥青粘度对压实路面混合料压实度影响。从图1可以看出，在给定的温度下，低粘度的沥青比高粘度的沥青达到的密实度要高，通过升高压实温度，高粘度沥青能达到与低粘度沥青一样高的压实度，于是了解压实温度下沥青粘度的状态对促使沥青路面良好的压实具有重要意义。

图1沥青粘度对沥青混合料压实度影响度

（3）混合料的性能

事实上，沥青混合料性能更大程度地影响沥青路面压实，当沥青混合料中沥青用量较低时，易形成干涩、粗糙的混合料，这种混合料往往难于压实。当沥青用量太大时，可形成过渡润滑混合料，使混合料在压路机作用下，形成不稳定而且可开裂的混合料；对于低于最佳沥青用量的混合料，可以通过增加压实过程的效率来减少空隙率，达到一种满意的程度，但如果沥青用量高于最佳沥青用量时，在压实时几乎不能防止沥青混合料的极限变形[2]。

如果集料在烘干时含水量未达到规范最小值的要求，这种湿的沥青混合料，在压实过程呈现移动的倾向，结果很难进行压实施工。

1.2施工对压实的影响

（1）施工环境

主要包括：①大气温度；②风速；③太阳热幅；④混合料的初始温度；⑤基层的初始温度；⑥面层的厚度。研究表明：损耗到基层的热要超过大气层，因此在压实时，整个路表面随时间的温度分布是很重要的，基层温度、摊铺温度、大气温度和表面温度是影响冷却速率的四个最重要的因素。

一般认为，普通沥青混合料在施工期间，想要在80℃条件下减少空隙能力，显得更为困难。在沥青混合料表面温度达到80℃之前，若基层温度或厚度适于短时间碾压，那么就可使用振动压路机，以达到一定的压实效果。

对一般沥青混合料来说，高摊铺温度，即大于150℃以上，可能有利于压实，但从耐久性观点来看，它有可能降低沥青混合料的性质。

（2）面层厚度

沥青混合料路面的厚度，包含三个意义：一是压实面层的绝对厚度：二是与混合料中骨料最大粒径有关的厚度，三是厚度均匀性。

一般而言，面层越厚，混合料冷却速度就越慢，在温度下降到停止碾压以前用于压实的有效时间也就越长，面层越薄，热损耗越快，这就大大减小了压实的有效时间。

当力求达到所需要的压实度时，集料的最大粒径和面层厚度之间的关系是重要的，从密度和平整度来看，集料最大粒径一般不能超过其厚度一半。

2.沥青路面压实控制研究

2.1碾压流程及原则

2.1.1压实程序

压实流程分为初压、复压和终压三道工序。初压的目的是整干和稳定混合料，同时为复压创造有利条件，是压实的基础，因此要注意压实的平整性；复压的目的是使混合料密实、稳定、成型，混合料的密实程度取决于这道工序，因此必须合理地选择压路机类型和调整压路机的振频振幅；终压的目的是消除轮迹，最后形成乎整压实面，冈此这道工序不宜用重型压路机在高温下完成[3]。

2.1.2压路机的错轮

无论何时压路机都应从外侧低处向路中碾压、二轮压路机向前碾压第一遍后，不应在碾压作业段前端错轮，应原路退回碾压第二遍，在碾压作业段的后端进行错轮，然后再碾压下一个碾压带，相邻碾压带应重叠15cm左右。压完全幅即为两遍。压路机应在完全退出碾压作业段后停止振动并缓缓错轮，以免错轮过急造成沥青混合料的推移和挤起混合料。

2.1.3碾压过程中注意的问题

碾压过程需要注意以下几点：碾压作业段的起终点应有标识，最好插旗表示，以避免出现漏压现象；在碾压过程中，为了不使混合料温度下降过快，下一个碾压带就要向摊铺机靠近一些，使折回处不在同一横断面上，而是呈阶梯形地随摊铺机向前前进。在碾压过程中，压路机有沥青混合料粘轮或被带起现象时，可向碾压轮洒少量水或加洗衣粉，严禁洒柴油；轮胎压路机可不洒水，或在连续碾压一段时间待轮胎已发热后停下洒洗衣粉水。为保持碾轮的温度，轮胎压路机应在热的混合料上连续碾压。低温施工时可使用环形物围住轮胎来阻挡冷空气的直接侵袭；碾压后的路面在冷却前，任何车辆机械不得在路面上停放（包括加油、加水的压路机）。并防止矿料、杂物、油料等落在新铺的路面上，路面冷却至50℃后才能开放交通。

2.2不同压实方法的有效性与适用性

为了压实沥青混合料，应采用合适的压力，无论何种类型的沥青路面压路机都有作用力施加于接触面，接触面大小不清楚的话，实际的压实力也就不知道。压实过程中，混合料阻力并不清楚，但它是逐渐增大的，而压路机的接触面积逐渐减小，压路机施加的接触压力在增大。压实过程中理想的情况是粒料只向下移动，但水平位移不可避免，可是这种水平位移代表了混合料位移，应使它降低到最小，以避免发生裂缝。为了避免水平位移，所用压路机不必施加过大的压力，使混合料产生超过限额的应力。对软性混合料，以采用较低的接触压力与较大的接触面积为宜，接触面积较大能在较大范围内产生效果。按这些要求，通常采用较轻型的压路机对软性混合料压实显得更为合适[4]。

从原则上讲，软性混合料碾压速度应低于干硬性混合料，其原因为：较高碾压速度导致有较大的水平力作用于路面，会产生位移较大的危险；较高碾压速度对于振动压实有形成搓板路面的危险。

2.3压实工艺与规则1）碾轮的喷洒水

为了阻止碾轮上粘有沥青混合料，必须使碾轮保持足够的湿度，但过量的洒水又会导致混合料不必要的降温。因此，保持水箱和喷洒器良好的状态，就显得非常重要。在喷洒水之前应确保水箱装满干净水。

2）碾压图形

碾压一个自由车道时，从车道外侧开始，碾轮的边缘要凸出路面边缘5~10cm，碾压时压路机按行车方向逐渐碾压，如果路表面存在的横向倾斜，碾压时应从路面最低侧开始。对于较厚的沥青路面，每一次碾压时应从路边缘向内30~40cm处开始，以防止沥青混合料挤出，同时允许外侧边缘沥青冷却产生稳定的剪切区，以利于压实

3）接缝处压实

一个良好的干坦的沥青路面，在很大程度上取决于纵横缝的施工质量。横向接缝在初次压实时，应使热沥青混合料重叠在冷沥青路面上10~20cm，然后用压路机压实。

3.提高沥青路面压实度措施和方法

由于混合料具有热塑性，在高温下沥青结合料起到润滑作用，易于压实，随着温度的降低，压实作业除了克服骨料间的内摩擦力外，还要克服粘滞阻力，因此混合料的温度特性，决定了混合料的碾压温度、碾压开始时间及碾压距离等参数。而且对于不同的沥青混合料类型，为了有效地提高压实效率，其压实机具的选择原则也不相同。

3.1确定碾压温度

由于不同的沥青具有不同的粘性特性，因此为了使沥青路面更好地压实，应首先通过试验确定，沥青的粘度——温度曲线，然后以280±30时温度为压实温度。

3.2不同压实方法的效率

压实过程中，理想的情况是粒料只向下位移，但水平位移不可避免，而这种水平位移代表混合料的位移，应使它降低到最小，以免发生裂缝或压实不足；为了避免水平位移，所用的压路机不必施加过大的压力，以使混合料产生超过限额的应力。

对于硬性沥青混合料，振动压路机能有效克服内摩擦力，而用较重型振动压路机碾压接触压力较小，在中间碾压时用振动碾压来提高压实力，也就是通过组合使用静力与振动碾压产生可变的压实力，这对必须在低温碾压的混合料来说，特别重要。

振动压路机的振动轮把额外的能量传给混合料，对于硬性混合料来说，它带来的优点是十分明显的，而对软性混合料，通常最好采用低振幅（不大于0.4mm）。为了建立沥青混合料工作稳定性，有振动压路机工作之前，最好用静力压路机稳压，对不同混合料来说，频率对压实效果的影响也较明显，用于沥青混合料压路机频率范围通常为40~50HZ。对振动和静力压路机来说，有振动滚轮是一个优点，用驱动滚轮把路面材料挤出的倾向减少后，将减少路面的位移。

4.结语

总的来说，对沥青路面压实过程控制要做到以下几点：在碾压工艺上，当路面碾压厚度确定时，影响压实效果的最重要因素是压路机数量和型号配置；不同沥青混合料有着不同的的压实特性，应区分不同情况选择碾压设备和施工工艺；沥青混合料的压实性能与混合料的温度有很大关系，较低温度时的压实作业，很难达到要求的压实度。

参考文献：

[1]乔利红.高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究.河北工业大学硕士论文.2013.

[2]陈小龙.基于混合料压实特性的沥青路面压实工艺研究[D].长安大学2012.

[3]鹿中山，杨树萍.沥青路面的施工质量控制[J].合肥工业大学学报（自然科学版）.2012（03）.

[5]熊先富.影响沥青路面内在质量的主要因素及施工控制[J].中南公路工程.2013（01）.