基于提高SUP-12.5沥青表面层抗滑性能的碾压工艺探讨付文杰

基于提高SUP-12.5沥青表面层抗滑性能的碾压工艺探讨付文杰

付文杰

1湖北省交通运输厅京珠高速公路管理处武汉430051

摘要：压实是沥青路面施工的最后一道工序，是保证沥青混合料质量，物理力学性质和功能特性符合设计要求的重要环节，合适的碾压，既能使沥青面层达到高密实度,有具有良好的平整度。本文主要对碾压工艺进行了的研究，以保证沥青面层的压实度和初始构造深度，延缓摩擦系数的衰减。

关键词：SUP-12.5沥青表面抗滑性能碾压组合

0引言

高速公路上日益频繁的交通事故已经成为一个世界性的难题。世界卫生组织的统计表明，全球每年有约120多万人死于公路交通事故，平均每分钟就有两人丧生，其中发展中国家的死亡率要高于发达国家。引起交通事故的原因是多方面的包括人的因素、车的因素、道路的因素、气候的因素等多方面的客观和主观因素，路面的抗滑性能不足是影响交通事故发生的重要因素之一。较好的路面抗滑性能能够降低交通事故的发生。

通过研究发现，沥青混凝土表面层构造深度在累计标准轴载165万次以前衰减速度很快，主要原因是沥青混凝土处于压密阶段，当沥青混凝土空隙率趋于稳定后，沥青混凝土表面构造深度也逐渐趋于稳定，衰减速度减慢。如何提高沥青路面在竣工初期的压实度和构造深度成为了研究的重点。

1影响混合料压实度的主要因素

1.1混合料的性能

沥青混合料性能很大程度地影响沥青路面压实，这种影响甚至比单纯集料或沥青更明显。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；沥青用量太大时，可形成过渡润滑混合料，使混合料在压路机的作用下，形成不稳定且可裂的混合料。对于略低于最佳沥青用量的混合料可以通过增加压实过程中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塑性变形。

1.2温度的影响

初压时混合料温度过高或过低都应该避免，当碾压温度过高时沥青粘性低混合料容易错位和活动，推移现象比较严重，还容易出现裂纹。当碾压温度过低时，沥青粘度高，又难以压实，就会出现发裂现象。图（1）是同种混合料在不同温度下的马歇尔压实试验结果。从图中可以看出，压实温度在65℃以下时，不能达到压实度96%以上的要求；压实温度80℃以上时，压实度在97%以上，能达到规定压实度要求。尽管越高的压实温度能够得到更高的压实度，但碾压终了的温度也不能过高，因为这时还会出现混合料的推移现象和出现压路机轮印，如不继续碾压，无法消除这种推移和压路机的轮印。

图（1）压实温度对压实度的影响

1.3碾压工艺的影响

碾压是沥青路面施工中的最后一道工序，是保证沥青混凝土路面使用性能的关键部分，是良好路面质量的最终体现。碾压工艺的好坏直接影响到路面的质量和实用性能。

沥青混合料面层碾压通常分为初压，复压和终压三个阶段。初压的目的是整平和未定沥青混合料，为复压创造有利的条件，是路面压实的基础，此时应注意压实的平整性；复压的目的是使混合料密实、稳定、成型，混合料的密实程度主要取决于这一工序，因此必须与初压紧密衔接，且一般采用重型以上的压路机;终压的主要目的是消除轮迹，最后形成平整的压实面，此时不宜采用过重的压路机进行碾压。

碾压过程是使沥青混合料密实，实现路面使用功能的一个重要程序，路面质量优劣与碾压工艺紧密相关。因此，寻找优良的碾压组合是我们研究的重点。

2碾压工艺的研究

2.1胶轮压路机碾压对沥青路面抗滑性能的影响

为研究胶轮压路机碾压对沥青路面抗滑性能的影响，现场采用XP261胶轮压路机碾压路面结构为AC-13，碾压方式为振动压路机先碾压3次以后，分段采用胶轮压路机与钢轮压路机交替进行碾压，胶轮压路机碾压4次以后，钢轮压路机不再交替进行碾压，只是在最后用钢轮压路机静压1次。待沥青路面冷却后，分别采用铺砂法和摆式仪法检测构造深度和摆值(见图（2）和图(3))。

从图（2）和图(3)可见，胶轮压路机碾压次数增加，构造深度降低，但是摩擦系数摆值升高，两个指标与碾压次数显著相关。但是碾压4次以后，构造深度降低和摩擦系数升高均不明显，这可能与碾压次数越多，温度降低越多，碾压效果不明显有关。从胶轮压路机碾压过后的外观来看，表面很致密，而不采用胶轮压路机的表面则比较粗糙。分析其原因可能与胶轮压路机的碾压机理有关。

胶轮压路机碾压轮是交替设置的，位于轮胎下面的沥青路面受到较大的压力，而轮胎之间的路面则没有受到任何压力，这样在受压部位与未受压部位存在压力差，在沥青粘度还不高的情况下，可以使不稳定的集料趋向稳定，在细集料集中的地方，由于没有形成骨架，在轮胎压力作用下向压力低的地方流动，而在粗集料集中的地方有空隙存在，细集料可以很容易在压力作用下流到这些空隙中，当然细集料部分也会在流动到表面。流动的抗力随着温度降低、压实度提高以及自由沥青的减少而增加。如此经过多次碾压，路面表面的粗集料部分空隙会逐步被细集料部分填充，引起路面构造深度降低，而摩擦系数摆值则由于沥青表面与摆式仪接触面积增加而增加。

2.2碾压组合研究

为寻求最佳的碾压工艺，课题组分别采用不同的压路机组合方式以及不同的初压方式通过跟踪检测沥青路面压实度、平整度、碾压次数、碾压温度进行了分析研究。根据以往的施工经验，课题组在京珠高速湖北段选取AC-13沥青面层进行了试验。

2.2.1碾压组合方案选择

组合A—A线

•紧跟摊铺机碾压(距初压点约10米)

•初压温度149℃

•第一次即开始振动碾压（BW202AHD-2）连续振压3次

•随后陆续跟上XP261型压路机静压连续2次

•再振压1次，最后用XP301碾压2次

组合B—B线

•紧跟摊铺机碾压(距初压点约10米)

•初压温度149℃

•第一次即开始振动碾压（BW202AHD-2）连续振压3次

•随后陆续跟上XP261型压路机静压1次

•再振压1次，最后用XP301碾压1次

组合C—C线

•紧跟摊铺机碾压(距初压点约10米)

•初压温度149℃

•初始（BW202AHD-2）静压连续2次，再连续振压2次

•随后跟上XP261静压连续2次

•再振压1次，最后用XP301碾压1次

组合D—D线

•不紧跟摊铺机碾压(距初压点约30米)

•初压温度142℃

•第一次即开始振动碾压（BW202AHD-2）连续振压3次

•随后陆续跟上XP261型压路机静压连续2次

•再振压1次，最后用XP301碾压2次

根据上述四种碾压组合，通过试验段施工检测结果如下：（见表1和图4）

2.2.2组合分析

1.A、B线与C线的对比表明第一次振动碾压具有明显的压实效果。第一次的压实方式影响随后的压实度增长。

2.A、B线对比可以表明振压次数、压实次数对压实效果都有一定的影响。

3.当温度下降到125℃左右时，压实度有下降趋势或者增加的幅度变小。

4.D线虽然初始碾压温度比C线低了10℃，但3次振动压实后，压实度就超过了C线。

5.当温度低于110℃时，静压对压实度贡献不大。

6.初压温度的高低影响压实度的增长。

各类碾压组合共有如下工程特性：

1.在比传统碾压工艺规定压实温度的上限高5～10℃的情况下，采用第一次振动碾压所获得的压实度相当于连续2～4次静压所获得的压实度。

2.第一次振动碾压后，在气温25℃左右时每次温度损失约为5℃左右。

3.在第一次高温振压随后1～3次碾压获得的压实度呈急剧上升趋势。约共碾压4次后，压实曲线进入平缓区间，达到拒压状态，压实度在98%～100%之间。第一次静压工艺所获得的压实度却一直处于相对平缓上升状态，即使压实次数比前者多2次的情况下，也只能停留在压实度为96％～97％的范围内，出现拒压假象。

4.沥青路面碾压要采用钢轮振压、胶轮碾压和钢轮静压的组合碾压方式，通过上述分析和跟踪调查的结果可见不能单纯以压实度的高低评价碾压的质量，而要综合考虑抗车辙能力、密水性能、路面平整度各种使用性能。

3总结

京珠高速公路路面抗滑表层碾压工艺的研究经过室内试验、试验路施工等环节的综合分析与研究，其主要研究成果如下：

（1）初压：

1.宜采用振动钢轮压路机2台，从两侧向中进行覆盖性碾压。

2.启动高频低幅振动紧跟摊铺机进行碾压。第一次碾压前进振动，快速返回(减轻碾轮线压力和压痕高差，使骨料向前进方向排列)。

（2）复压：

1.继续采用钢轮来回振动碾压1～2遍。

2.采用胶轮压轮机紧跟前道工序碾压2～3遍，宜与钢轮轮番进行。

3.与初压交错进行(即不需等初压全幅压完在上复压)。

（3）终压：

1.宜采用碾轮较宽钢轮压路机进行覆盖性静压。

2.复压后立即进行。

3.速度不宜太快。

碾压遍数应根据混合料类型通过生产试验路进行优化修定。碾压速度控制在2~4km/h。工艺应力求简化，不受众多传统条款限制。