淺談如何提高瀝青混凝土路面的壓實(shí)質(zhì)量

于旭光

(衡水衡通公路工程監(jiān)理咨詢有限公司)

壓實(shí)是瀝青路面施工一道關(guān)鍵工序，良好的路面質(zhì)量最終要通過碾壓來實(shí)現(xiàn)，因此，必須重視起來。如果采用了優(yōu)質(zhì)的筑路材料、精良的拌和與攤鋪設(shè)備和良好的施工技術(shù)，攤鋪出了理想的混合料層，碾壓卻不過關(guān)，就會(huì)前功盡棄。

1 壓實(shí)的作用

1.1 提供瀝青混合料的強(qiáng)度

同一級(jí)配瀝青混合料在不同擊實(shí)次數(shù)下標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)和某高速公路瀝青下面層鉆孔檢測(cè)資料說明:瀝青混合料在沒有充分壓實(shí)時(shí)強(qiáng)度很低，馬歇爾穩(wěn)定度隨混合料密度的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。

1.2 防止在交通荷載下追密，產(chǎn)生過量的永久變形

如果瀝青路面在竣工時(shí)的初始密度過低，在高等級(jí)公路的渠化交通下，追密現(xiàn)象將會(huì)增加車轍的產(chǎn)生。簡(jiǎn)單的計(jì)算可以說明一些問題，例如15cm的瀝青層厚度，初始?jí)簩?shí)度為試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度的94%，則其在交通荷載作用下壓實(shí)到100%，僅追密產(chǎn)生的變形就為15×(100% －94%)= 0.9cm。

采用輪轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度評(píng)價(jià)不同壓實(shí)度瀝青混合料抵抗高溫變形能力，結(jié)果也說明壓實(shí)度差將會(huì)導(dǎo)致車轍量過大。

1.3 保證實(shí)現(xiàn)路面功能，并使之穩(wěn)定

高等級(jí)公路對(duì)路面的抗滑效果及排水功能要求很高，通過對(duì)混合料的設(shè)計(jì)可以提高這些性能。同時(shí)壓實(shí)質(zhì)量的好壞也直接影響擺值和構(gòu)造深度。

當(dāng)壓實(shí)度小時(shí)，擺值和構(gòu)造深度可能較大，但隨行車碾壓時(shí)間增長(zhǎng)衰減程度很大，最終趨于較低的穩(wěn)定值。

1.4 保證瀝青混合料設(shè)計(jì)的密水性

瀝青混合料密度過低將會(huì)產(chǎn)生過大的空隙率，因而不能保證混合料設(shè)計(jì)要求的密水性。比如混合料設(shè)計(jì)的孔隙率為4%，若壓實(shí)度為94%，則此時(shí)孔隙率為1－0.94×0.96= 10%，這不是最初密級(jí)配設(shè)計(jì)的初衷，必將導(dǎo)致嚴(yán)重的滲透。

1.5 保證瀝青混合料的耐久性，防止松散、剝落、坑槽等早期損壞

由于壓實(shí)不足導(dǎo)致空隙率增大，也就是意味著瀝青在使用過程中在空氣、紫外線、水的作用下，使瀝青老化反應(yīng)加快，因此開裂松散等早期損壞也較嚴(yán)重。

2 瀝青混合料壓實(shí)特性的分析

影響瀝青混合料壓實(shí)特性的因素很多，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 集料顆粒形狀的影響

工程中常見的集料按形狀可分為立方體狀、片狀和針狀，特別是一些小規(guī)模的碎石廠，由于設(shè)備落后，管理不規(guī)范，生產(chǎn)的石料質(zhì)量不穩(wěn)定，針片狀含量相對(duì)高些。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，采用不同針片狀含量的集料做馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果表明，針片狀含量較高(特別是片狀含量較高)的混合料與同一級(jí)配但采用規(guī)則立方體形的混合料相比，較難獲得應(yīng)有的密度，即壓實(shí)困難。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)對(duì)于第一類混合料的密度離散大，規(guī)律性差，用燃燒法做了單位的抽提試驗(yàn)證明擊碎現(xiàn)象較嚴(yán)重，級(jí)配已發(fā)生變化，且由于石料破碎，出現(xiàn)過多無瀝青裹面，其馬歇爾穩(wěn)定度也較低。

因此在公路施工中應(yīng)注重石料的選用，采用先進(jìn)的碎石設(shè)備，控制好集料生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出有棱角的立方體狀規(guī)則石料，盡量減少針狀、片狀的含量，這樣才能使攤鋪和碾壓易于進(jìn)行，并保證混合料的壓實(shí)質(zhì)量。

2.2 礦粉與瀝青的比例

最佳瀝青量是相對(duì)某一級(jí)配和礦料含量而言的。礦粉用量對(duì)瀝青用量影響很大。級(jí)配中的礦粉稍有增加，就需要增加較多的瀝青，否則容易使混合料出現(xiàn)干燥或膠粘;礦粉的增加還會(huì)增加瀝青膠漿的粘度，從而形成更穩(wěn)定的結(jié)合料，以抵抗變形。這種加強(qiáng)穩(wěn)定的作用，與其說受礦粉的用量或?yàn)r青用量的控制，還不如說是隨礦粉與瀝青用量的比例(粉油比)而變化。

如果以混合料密度趨于穩(wěn)定或達(dá)到曲線峰值稱為易于壓實(shí)時(shí)，那么，粉油比較大時(shí)，密度增長(zhǎng)迅速，瀝青混合易于壓實(shí)。

2.3 溫度

(1)有效壓實(shí)時(shí)間

瀝青混合料的有效壓實(shí)時(shí)間也受到混合料溫度的控制。攤鋪后的瀝青混合料受氣溫、風(fēng)力及鋪筑厚度等影響，溫度會(huì)下降。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，在混合料溫度低于70～80℃時(shí)，即使使用強(qiáng)振，壓實(shí)效果也不明顯。因此掌握混合料溫度下降規(guī)律，協(xié)調(diào)攤鋪碾壓程序，使壓實(shí)工作更加有效地在規(guī)定終碾溫度前完成，是獲得高密度的保證。

薄的攤鋪層受外界環(huán)境影響溫度下降更快，必須盡快完成碾壓工序，當(dāng)厚度減少25%時(shí)，有效壓實(shí)時(shí)間約縮短20min。因此對(duì)于薄層混合料要及時(shí)碾壓。

(2)高溫碾壓穩(wěn)定性

從路面碾壓時(shí)的受力情況分析，混合料在受荷載作用時(shí)，路面產(chǎn)生相應(yīng)的變形趨勢(shì)。這需要混合料內(nèi)部的約束力阻止這種變形，而此約束力隨溫度上升而下降，因此為防止碾壓過程中推移等變形，對(duì)某種混合料都存在一個(gè)最高碾壓溫度。如典型的Ⅰ型級(jí)配混合料溫度高于130℃時(shí)碾壓易產(chǎn)生推移現(xiàn)象;而對(duì)目前表層應(yīng)用較多的碎石瀝青混合料(東北多為V型)，初壓溫度可達(dá)到150℃，而且壓實(shí)效果良好。因此提出了瀝青混合料的高溫碾壓穩(wěn)定性的概念，這一性能的主要影響因素是形成穩(wěn)定的骨架。

3 合理碾壓

(1)碾壓溫度

碾壓溫度的高低直接影響瀝青混合料的壓實(shí)質(zhì)量?；旌狭蠝囟容^高時(shí)，可用較少的碾壓遍數(shù)獲得較高的密實(shí)度和較好的壓實(shí)效果，而溫度較低時(shí)，碾壓工作變得較為困難，且易產(chǎn)生很難消除的輪跡，造成路面不平整。因此在實(shí)際施工中，要求在攤鋪結(jié)束后即時(shí)進(jìn)行碾壓。一般來說，瀝青混合料的最佳壓實(shí)溫度在110～120℃之間，最高不超過160℃。

若壓實(shí)時(shí)混合料溫度過高，會(huì)引起壓路機(jī)兩旁混合料隆起、碾壓后的攤鋪層裂紋、碾輪上粘瀝青混合料及前輪推料等問題。而碾壓溫度過低時(shí)(70℃以下)，由于混合料的粘性增大，導(dǎo)致壓實(shí)無效或起副作用。研究表明:當(dāng)瀝青混合料的初始溫度每提高10℃，則碾壓時(shí)間就可縮短16%;而最低碾壓溫度每降低10℃，碾壓時(shí)間需延長(zhǎng)近30%?？梢姙r青混合料溫度較高時(shí)，有利于縮短碾壓時(shí)間，加快施工進(jìn)度。

壓實(shí)質(zhì)量與壓實(shí)溫度有直接關(guān)系，而攤鋪后混合料的溫度是在不斷變化的，特別是攤鋪后的4～15min內(nèi)，溫度損失最大(1～5℃/min)，因此必須掌握好有效壓實(shí)時(shí)間，適時(shí)碾壓。有效壓實(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短與混合料的冷卻速度、壓實(shí)厚度等因素有密切關(guān)系。影響冷卻速度的因素有氣溫、濕度、風(fēng)力和混合料下承層溫度等，凡遇氣溫低、濕度大、風(fēng)力大以及下承層溫度低等都會(huì)使有效壓料時(shí)間縮短，并增加碾壓困難。當(dāng)瀝青層厚增大25%時(shí)，其有效壓實(shí)時(shí)間將會(huì)增大近50%，對(duì)較薄層瀝青層碾壓時(shí)，反而要比較厚的瀝青層壓實(shí)困難些，這主要是因?yàn)檩^薄層的瀝青混合料溫度降低速度要比厚層快得多，從而使其有效壓實(shí)時(shí)間大大縮短。

(2)合理的壓實(shí)速度與遍數(shù)

合理的壓實(shí)速度對(duì)減少碾壓時(shí)間，提高作業(yè)效率有十分重要的意義。在施工中，保持適當(dāng)?shù)暮愣雺核俣仁欠浅１匾?，一般速度控制?.5～3.5km/h，輪胎壓路機(jī)可適當(dāng)提高，但不超過4km/h。速度過低會(huì)使攤鋪與壓實(shí)工序間斷，影響壓實(shí)質(zhì)量，從而可能需要增加壓實(shí)遍數(shù)來提高壓實(shí)度。碾壓速度過快，會(huì)產(chǎn)生推移，橫向裂紋等。

試驗(yàn)表明，選擇碾壓速度的基本原則是在保證瀝青混合料碾壓質(zhì)量的前提下，最大限度地提高工作效率。

(3)選擇合理的振頻和振幅

目前，越來越多的振動(dòng)壓路機(jī)被用來碾壓瀝青混合料。為了獲得最佳的碾壓效果，合理地選擇振頻和振幅是非常重要的。

振頻主要影響瀝青面層的表面層的壓實(shí)深度。當(dāng)碾壓層較薄時(shí)，最好使用振幅為0.35～0.6mm的中小型振動(dòng)壓路機(jī)。而碾壓層較厚時(shí)，則可在較低振頻下選取較大的振幅，通常振幅可在0.6～0.8mm內(nèi)進(jìn)行選擇。

(4)混合料特性

瀝青混合料的特性對(duì)壓實(shí)質(zhì)量亦有較大影響。如混合料礦料量的增加或最大尺寸的增加，都會(huì)使其工作度下降，要達(dá)到要求的密實(shí)度就需要有較大壓實(shí)能力的壓路機(jī)。瀝青稠度高時(shí)，也是如此。所以針對(duì)混合料不同特性影響壓實(shí)質(zhì)量的原因，在實(shí)際施工中采取不同的對(duì)策。