瀝青路面壓實質(zhì)量影響因素研究

鄭 平，葉 俊

（江西贛東路橋建設(shè)集團有限公司，江西 撫州 344000）

0 引言

近年來，我國道路工程發(fā)展迅速，瀝青路面建設(shè)的工程量也不斷增大，但在瀝青路面施工過程中，施工人員對施工機械協(xié)調(diào)得不合理、對壓實機理和特性了解得不深入等問題，會導(dǎo)致路面壓實不足，結(jié)構(gòu)強度不能夠滿足規(guī)范要求，最終使得瀝青路面在投入運營之后短短幾年內(nèi)便產(chǎn)生各種病害。因此，對瀝青路面壓實質(zhì)量的影響因素展開研究十分重要[1]。

1 工程概況

某高速公路在施工時，要求中、上面層平整度實現(xiàn)方差0.7mm，要求壓實度合格率達到百分百。為此，項目組對路面的壓實質(zhì)量控制技術(shù)展開研究，最終該項目實現(xiàn)了全路段平整度方差的0.7mm以下，部分路段實現(xiàn)平整度方差0.65mm以下。

2 影響因素

瀝青混合料是一種熱塑性材料，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，越容易碾壓成型。但由于瀝青路面在碾壓時是一個開放的環(huán)境，因而外界氣溫、下承層溫度、施工時的風(fēng)速等都對施工有重要影響。一般來講，影響因素主要有以下幾種：混合料的級配設(shè)計、原材料、碾壓速度、壓實時的溫度、壓實方法、壓實機械、振幅、頻率、遍數(shù)以及壓實時間等。本文主要分析集料形狀、壓路機振幅以及壓實溫度參數(shù)等情況對瀝青路面壓實的影響[1]。

2.1 壓實溫度的影響

瀝青混合料的溫度直接影響著瀝青膠漿的勁度模量，溫度過低難以使混合料碾壓成型，溫度過高時，混合料則易產(chǎn)生向四周的流動，難以成型，本項目通過室內(nèi)試驗，測定不同溫度下混合料成型后的密實度，以探究本項目所用瀝青混合料的最佳壓實溫度。

此次室內(nèi)試驗采用旋轉(zhuǎn)壓實的方法進行瀝青混合料的成型，試驗后進行瀝青混合料孔隙率和毛體積相對密度的測定。不同溫度下的毛體積相對密度和空隙率檢測分析如圖1所示：

圖1 混合料密實度分析圖

該項目所用混合料，當(dāng)碾壓溫度在140～190℃時，毛體積相對密度隨著溫度的升高而增大，孔隙率隨著溫度的升高而降低；當(dāng)溫度在190℃左右時，孔隙率最小，毛體積相對密度達到最大；當(dāng)溫度大于90℃之后，毛體積相對密度減小，孔隙率增大。這是由于，溫度較低，瀝青膠漿的勁度模量較大，瀝青混合料難以流動，從而導(dǎo)致碾壓成型后的試塊孔隙率較大，不夠密實；當(dāng)溫度過高時，瀝青稠度變低，勁度模量較小，導(dǎo)致混合料在碾壓之后向四周流動，進而影響對混合料的密度和孔隙率造成不良影響。因此，對于本項目所用混合料，需在壓實時控制混合料溫度在190℃左右，以確保本項目中瀝青路面的壓實質(zhì)量達到設(shè)計和規(guī)范要求[3]。

2.2 集料的影響

瀝青路面的原材料主要是由瀝青和集料拌和而成的混合料，因此，集料的性能和瀝青的性能對于瀝青路面的壓實質(zhì)量有著重要影響。集料和膠結(jié)料在選擇時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、實際項目需要，合理選擇。本文結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件和設(shè)計要求，擬選用SBS改性瀝青混合料作為本項目鋪筑材料，集料選擇玄武巖。檢測結(jié)果表明：本項目所選擇的SBS改性瀝青各項技術(shù)指標(biāo)完全符合標(biāo)準(zhǔn)，可以用于室內(nèi)試驗和瀝青混合料的拌和。

為探究集料性能對壓實效果的影響，本文對不同形狀的集料進行人工篩選，分為圓滑狀和棱角豐富狀（扁平狀和針葉狀），然后成型馬歇爾試件，對成型后的馬歇爾試件進行各項指標(biāo)的檢測。使用棱角性豐富的集料成型的馬歇爾試件和使用圓滑狀的集料成型的馬歇爾試件相比，孔隙率較大，毛體積相對密度較小，可以承受的凍融循環(huán)次數(shù)更少。這是由于棱角性豐富的加料在壓實的過程中更多地將會產(chǎn)生破碎，需要較大的壓實功，因此，同一壓實功下，圓滑狀集料較多的混合料則更加容易被壓實。因此，在選擇集料時應(yīng)更多地選擇圓滑狀集料。

2.3 壓實機械的影響

在瀝青路面壓實時，壓路機不同的振動頻率會對瀝青混合料的密實度產(chǎn)生不同的影響，本文在進行試驗路鋪筑時，采用不同的壓路機振幅進行瀝青混合料的碾壓，壓實之后進行壓實度的檢測，以探究瀝青路面最佳的振幅。不同振幅下的壓實度檢測結(jié)果如表1所示。

表1 不同振幅路面壓實度檢測記錄

對表1進行分析，得到壓實度隨振幅變化曲線，如圖2所示。

圖2 壓實度隨振幅變化曲線

根據(jù)圖2可以看出，在一定范圍內(nèi)，瀝青路面的壓實度隨著壓實機械振幅的增大而增大，超過一定范圍后，壓實度又逐漸降低。結(jié)合分析圖1，在10～30范圍內(nèi)，壓實度隨振幅增大而逐漸增大；在30～50Hz的振幅范圍內(nèi)，瀝青路面的不再增加，且壓實度差異較??；當(dāng)振幅大于50Hz后，瀝青路面的壓實度又隨著壓路機振幅的增大而逐漸降低。分析其原因是振幅過低時，壓實功難以使瀝青混合料達到相對密實的程度，因此壓實度檢測結(jié)果顯示瀝青路面會隨著壓實機械的振幅增大而增加；當(dāng)振幅達到一定程度后，振幅繼續(xù)增加，對于瀝青混合料的碾壓密實作用影響較小，因為此時瀝青混合料已經(jīng)達到了相對最大的一個密實程度；當(dāng)振幅繼續(xù)增大，瀝青混合料的壓實度卻又隨著振幅增加而減小，是由于瀝青混合料并不能完全吸收高頻率下壓路機傳遞的壓實能量，反而使得壓路機自身可能產(chǎn)生一定的不可能逆的損壞，從而影響混合料的壓實。由此可以看出，當(dāng)壓路機的振幅在30～50Hz時，對瀝青路面的壓實效果最佳，過低或過高都不能對路面進行較好的壓實。

3 結(jié)語

本文結(jié)合實際工程，通過對影響壓實度因素的集料形狀、壓實溫度、壓路機振幅進行研究分析，得到以下結(jié)論：

（1）通過對不同溫度下，混合料的壓實度進行檢測，結(jié)果表明：180～190℃的壓實溫度，可以更好地保證瀝青混合料的壓實度。

（2）在同一壓實條件下，圓滑狀集料較多與棱角性豐富集料較多的瀝青混合料相比，圓滑狀集料較多的混合料更容易被壓實。

（3）通過不同壓路機振幅下的試驗路鋪筑、檢測，可以看出，30～50Hz的壓路機振幅，可以避免資源的浪費，同時也使得瀝青路面得到良好的壓實效果。