基于PQI的瀝青混合料現(xiàn)場壓實參數(shù)研究

許新權(quán)++吳傳海++嚴(yán)超++傅廣文

摘要：為了準(zhǔn)確評價瀝青路面壓實效果，采用無核密度儀對路面密度進行檢測，分析了GAC13型瀝青混合料的現(xiàn)場壓實曲線特征、碾壓模式、工藝參數(shù)對瀝青路面壓實度的影響，并推薦了合理的碾壓工藝參數(shù)。結(jié)果表明：在相同碾壓遍數(shù)的條件下，采用輪胎壓路機進行碾壓，瀝青混合料更加密實，4 cm厚的GAC13型改性瀝青混合料經(jīng)碾壓6～7遍后，壓實度能夠達到最大值。

關(guān)鍵詞：道路工程；瀝青混合料；無核密度儀；壓實參數(shù)

中圖分類號：U4162文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：1000033X（2016）06007104

0引言

瀝青路面的碾壓過程對熱拌瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的路用性能影響顯著，而影響瀝青混合料壓實的因素有很多，概括起來可以分為材料因素、設(shè)備因素和環(huán)境因素3個方面[12]。為了定量評價瀝青混合料的現(xiàn)場壓實效果，本文采用無核密度儀（PQI）對碾壓現(xiàn)場的路面密度進行跟蹤監(jiān)測，分析現(xiàn)場碾壓模式和設(shè)置參數(shù)對SBS改性瀝青GAC13混合料壓實效果的影響，并根據(jù)現(xiàn)場碾壓監(jiān)測的結(jié)果制定合理的碾壓工藝，為高速公路瀝青路面施工提供科學(xué)的依據(jù)。

1試驗路概況

本文依托的實體工程是云羅高速公路雙鳳至華石段（簡稱云羅高速公路），位于廣東省西部，設(shè)計為雙向四車道，路基寬度為245 m。本項目路面結(jié)構(gòu)采用剛性基層瀝青路面，上面層采用4 cm SBS改性瀝青GAC13，中面層采用6 cm SBS改性瀝青GAC20，下面層采用8 cm普通瀝青GAC25；上基層采用24 cm碾壓混凝土，下基層和底基層均采用18 cm水泥穩(wěn)定級配碎石；墊層采用20 cm未篩分碎石。路面厚度為98 cm，半幅瀝青路面寬度為1125 m。瀝青面層結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1云羅高速公路瀝青面層結(jié)構(gòu)

本項目上面層采用的膠結(jié)料為殼牌SBS改性瀝青ID，集料為河源芙蓉石場生產(chǎn)的輝綠巖碎石，填料為三水牛角窩產(chǎn)的石灰?guī)r磨細礦粉，試驗采用的級配，如表1所示。GAC13瀝青混合料的最佳油石比為49%，設(shè)計空隙率為4.4%，礦料間隙率為145%。

瀝青路面施工采用2臺瀝青攤鋪機（中聯(lián)重科LTU 120）組成梯隊聯(lián)合進行攤鋪，攤鋪寬度均為6 m。采用3臺雙鋼輪壓路機（徐工XD132）及3臺重型膠輪壓路機（2臺中聯(lián)YL30H，1臺徐工XP261備用）進行碾壓作業(yè)。

本文采用PQI對瀝青路面碾壓過程中的密度進行全過程測試[3]。測試時在路面攤鋪寬度范圍內(nèi)選擇5個代表性測點，進行定點觀測，測點位置如圖2所示。

2壓實參數(shù)對路面壓實度的影響

2.1碾壓模式對路面壓實度的影響

為了分析碾壓模式對瀝青混合料壓實度的影響，制定了3種碾壓方案，見表2。碾壓過程中對各方案進行了全過程的測試和記錄，結(jié)果見表3、圖3。

從3種碾壓方案的結(jié)果來看：方案2與方案1相比，增加了1遍膠輪碾壓，最終壓實度比方案1增加03%；方案3與方案2相比，采用膠輪壓路機進

行初壓，并在復(fù)壓過程中采用膠輪壓路機進行連續(xù)搓揉碾壓，雖然前2遍碾壓后的壓實度比方案2略低，但經(jīng)過膠輪壓路機的搓揉后，其壓實度后續(xù)增加較快，最終比方案2提高03%。

對上述3種碾壓模式下的碾壓遍數(shù)與壓實度的關(guān)系進行了冪指數(shù)函數(shù)擬合回歸，見表4。從擬合的冪指數(shù)函數(shù)的指數(shù)中可以簡單看出，碾壓方案3的冪指數(shù)相對較大，反映了壓實度隨碾壓遍數(shù)的變化關(guān)系，說明在相同碾壓遍數(shù)條件下，方案3更易達到較高的壓實度，這種碾壓模式更容易使混合料碾壓密實。

2.2攤鋪與碾壓速度對路面壓實度的影響

瀝青混合料施工過程中，若攤鋪速度過快，混合料容易出現(xiàn)拉鉤、坑槽等路面問題，難以碾壓密實，尤其是較薄的上面層瀝青混合料更不易碾壓密實；而攤鋪速度過慢，則施工效率會降低，成本增加。碾壓過程中壓路機的碾壓速度過快，混合料易產(chǎn)生推移，表面易形成微裂紋，導(dǎo)致混合料的路用性能下降[4]。

為了確定合理的攤鋪和碾壓速度，對不同攤鋪和碾壓速度下混合料的壓實度進行了測試分析，結(jié)果見表5。

根據(jù)施工現(xiàn)場監(jiān)測的結(jié)果，攤鋪速度越快，攤鋪后的壓實度越低，攤鋪速度從25 m·min-1增加到52 m·min-1時，壓實度從894%下降到881%，下降了13個百分點；碾壓速度從30 km·h-1增加到50 km·h-1，壓實度從958%下降到947%，降低11個百分點。攤鋪速度對壓實度的影響曲線如圖4所示。

對于4 cm厚的GAC13型瀝青混合料，在正常的施工溫度條件下，攤鋪速度從2.5 m·min-1提高到3.5 m·min-1，混合料的壓實度基本沒有變化；但攤鋪速度從3.5 m·min-1提高到5.2 m·min-1后，混合料的壓實度明顯下降。從攤鋪現(xiàn)場的混合料表面看，攤鋪速度快的混合料有溝槽、小坑洞存在，壓實度下降，因此從提高壓實度角度來講，攤鋪機的前進速度不應(yīng)過快。本次檢測的結(jié)果表明，對于4 cm厚的GAC13型混合料，攤鋪速度不宜超過45 m·min-1。

碾壓速度對壓實度的影響曲線如圖5所示。

從圖5可以看出：對于4 cm厚的GAC13型瀝青混合料，在正常的施工溫度條件下，碾壓速度從3 km·h-1提高到4 km·h-1，對混合料的壓實度影響很??；

碾壓速度從4 km·h-1提高到5 km·h-1，不論是初壓、復(fù)壓和終壓后，壓實度均會降低。因此，從提高路面壓實度的角度來講，壓路機的碾壓速度不應(yīng)過快，對于4 cm厚的GAC13型混合料的攤鋪速度不宜超過5 km·h-1。

2.3碾壓遍數(shù)對路面壓實度的影響

本試驗采用施工單位常用的碾壓模式進行跟蹤觀測，結(jié)果見表6。壓實度的觀測結(jié)果表明：4 cm GAC13改性瀝青混合料碾壓到6～7遍（鋼輪靜壓1遍，雙鋼輪與膠輪壓路機交替碾壓各3遍），混合料的壓實度基本達到最大值，再繼續(xù)碾壓，壓實度有略微減小的趨勢或基本保持穩(wěn)定。這主要是因為，瀝青混合料的密度達到一定值時，過度碾壓會破壞混合料的嵌擠程度，混合料內(nèi)部形成微裂紋，導(dǎo)致密度下降。因此，在壓實功全部作用于測試點混合料的前提下，4 cm GAC13改性瀝青混合料的合理碾壓遍數(shù)為6～7遍。

2.4碾壓溫度對壓實度的影響

瀝青混合料是一種粘彈性材料，在施工過程中，溫度越高，塑性越大，越容易碾壓密實。為了研究碾壓溫度對瀝青層壓實度的影響，對不同施工溫度條件下瀝青混合料的壓實度進行了測試，試驗結(jié)果見圖6。

由圖6可看出，碾壓溫度每降低10 ℃，相同碾壓遍數(shù)條件下，壓實度約降低14個百分點，表明碾壓溫度對初壓后的壓實度影響相對較小。這主要是因為初壓過后瀝青混合料受到的壓實功較小，內(nèi)部尚沒有充分?jǐn)D密，對溫度的敏感性較小。

3結(jié)語

（1）在相同碾壓遍數(shù)下，采用輪胎壓路機進行搓揉碾壓更容易使瀝青混合料密實。在不粘輪的條件下，推薦優(yōu)先采用膠輪壓路機搓揉碾壓，以提高路面的壓實度。

（2）對于4 cm厚的GAC13型瀝青混合料，攤鋪速度從3.5 m·min-1提高到52 m·min-1后，瀝青混合料的壓實度明顯下降；碾壓速度從4 km·h-1提高到5 km·h-1后，初壓、復(fù)壓和終壓后的壓實度均有略微降低；碾壓溫度每降低10 ℃，壓實度降低約14個百分點。

（3）4 cm GAC13改性瀝青混合料碾壓6～7遍，壓實度基本達到最大值；繼續(xù)碾壓，壓實度有略微減小的趨勢或保持穩(wěn)定。推薦4 cm GAC13改性瀝青混合料的合理碾壓遍數(shù)為6～7遍。

（4）對于4 cm厚的GAC13型混合料，攤鋪速度不宜超過5 m·min-1；復(fù)壓時，碾壓速度不宜超過4.5 km·h-1。

參考文獻：

[1]柳朝印.公路瀝青混凝土路面壓實控制及影響因素研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2007.

[2]周威，張昌波，申小龍.瀝青路面壓實影響因素分析[J].筑路機械與施工機械化，2005，22（10）：5254.

[3]李彥偉，耿淑澤.高速公路瀝青路面攤鋪碾壓工藝控制技術(shù)[J]. 筑路機械與施工機械化，2004，21（7）：2225.

[4]沈金安.瀝青與瀝青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2005.