沥青混凝土路面的压实与质量控制

　　摘要：压实是沥青混凝土路面施工的最后一道工序，而良好的路面质量最终也要通过实压来体现，压实的目的是提高沥青混合料的强度、稳定性以及抗疲劳特性，以进一步提高沥青混凝土路面的压实质量。
　　关键词：沥青路面，压实度，因素，碾压工艺
　　
　　现代高等级公路建设的主要特点是工程量浩大，工程质量要求高，施工工艺复杂，建设周期短，因此各施工单位更加注重施工的经济效益，即施工工艺的合理性和有效性。压实在整个施工过程中占有重要地位。选择合理高效的压实工艺对保证路面性能具有决定性意义。这种观点不是从来就有的。而是随着交通运输业的发展，交通量的增大，轴载的不断增大，车速的提高，以及随之而来的安全、经济、舒适的要求等促使人们对路面性能以及施工质量，特别是压实工作的重要性进行重新认识的。
　　1．目前现状
　　目前随着我国经济的蓬勃发展，公路这一基础设施建设得到了突飞猛进的发展。从最初的只依靠行车碾压和自然沉陷来提高路基路面的压实度，发展到今天形形色色、功能各异的压路机普遍应用在高等级公路建设施工中。压路机械也按着静态光轮压路机—轮胎压路机—振动压路机—快速冲击夯这样的顺序逐步发展。其中Dynapac公司研制的一种组合式压路机即滚轮外装橡胶套式振动压路机可以使石料得到较好的排列而减少压碎现象。从压实机具的发展也可以反映出现代交通对压实质量要求的提高。然而近几年来，我国公路建设的质量（尤其是路基路面的质量）却不能令人满意。一些新建和改建的公路，从投资每公里数十万元的旧路补强和铺筑薄沥青面层提高路面等级，到每公里数百万甚至数千万以上的新建一、二级公路和高速公路，都有路面过早破坏的现象。形成这种现象的原因固然是多方面的，有管理方面的原因，也有技术方面的原因。从技术方面来讲，不重视路基路面的压实，特别是不重视路基的分层压实，甚至在新建高速公路沥青面层的施工过程中，不按照设计要求和施工规范进行认真压实，使沥青混凝土压实不够，造成沥青混凝土的空隙率偏大或沥青与石料的粘附性不够等不良结果。研究，标准压实度相应的空隙率增加1%，疲劳寿命将降低约35%，压实度每降低1%，沥青混合料的渗透性提高两倍，空隙率增大，会加速沥青混合料的老化，影响路面强度和稳定性。这些早期损坏现象，不仅给正常的公路交通带来了很大的妨碍，严重影响了交通运输的安全性和可靠性，同时在经济上也造成了重大损失。在我国，公路路面的建筑费用往往占总投资的20%—50%，甚至更高。但由于路面过早破坏现象严重，每年都需要花费相当一部分人力、物力、财力用于养护和修补过早破坏的沥青路面。特别是在一、二级公路的改建费用中，路面投资所占的比重更大。如何改变这种状况，如何能确保新建或改建沥青路面的使用性能和使用寿命，是一个必须重视的问题。应该说现代沥青面层碾压的主要矛盾在于如何选择合理高效的碾压工艺及合理的评价压实质量。目前国内外对这一问题都相当重视，投入大量人力、物力加以研究。德国BOMAG公司通过大量室内及现场试验，提出了本国典型级配沥青混合料在不同厚度下适宜的碾压工艺，包括机型、碾压遍数及主要压路机参数的选择。而我国一些建筑机械厂也开始研究无级调频、无级调幅并且能直接反映密实度的压路机，这种压路机可适应不同类型材料的压实，但仍需要进一步做工作，验证不同振频，振幅对压实材料的影响，并确定与其相适应的最佳振频和幅值，以达到最佳的压实效果。
　　2．混合料压实的影响因素
　　影响沥青路面压实的主要因素有：第一是压实时的混合料的温度；第二是材料性能（包括沥青性能、集料的性能及混合料配合比设计等）；第三是施工（包括环境、面层厚度等)。
　　2.1混合料温度对压实的影响
　　温度对沥青混合料压实的影响非常显著，只有掌握温度对压实性能的影响规律，才能保证压实效果和使用性能的要求。由于沥青混合料具有热塑性，也就是其粘滞性随着温度成比例变化，热的沥青混合料具有低粘度和良好的裹复性能；冷沥青混合料具有高粘度、坚韧等特性。在碾压过程中应随时测温、随时观测，出现异常现象应及时查找原因采取补救措施。
　　2.2材料性能对压实的影响
　　针人度小、粘度大的沥青，混合料的抗压实阻力较大，压实相对较难；反之则易。混合料中沥青含量的多少一方面决定了沥青混合料对骨料的裹覆能力，另一方面又控制了沥青混合料对空隙的填充量，所以沥青含量的控制对压实度的影响也是比较大的。如果沥青含量过多，裹覆集料的沥青膜较厚、游离沥青多，沥青混合料中的孔隙在碾压时就充满沥青，在行车荷载作用下形成泛油。通常认为产生泛油的原因是混合料中沥青（流质）过多，其实泛油的产生还与矿料的含水量、孔隙率、矿料的级配等很多因素有关。
　　2.3施工环境的影响
　　一般认为，普通沥青混合料在施工期间，想要在80℃条件下减少空隙率，显得较为困难。在沥青混合料表面温度降到80℃之前，若基层温度或厚度适于短时间碾压，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，大于150℃以上的高摊铺温度，可能有利于压实，但从耐久性观点来看，有可能降低沥青混合料的性质。
　　3、压实质量的控制
　　3.1合理确定碾压温度
　　实践证明，碾压温度是影响沥青混合料压实度的最主要因素。沥青混合料在规定的温度范围内温度越高，塑性越大，越容易在外力作用下缩小其空隙和增加密实度，也越容易取得平整效果。而温度较低时，混合料间的阻力较大，碾压工作变得较为困难，且容易产生难消除的轮迹，造成路面不平整。因此，在实际施工中，要求在摊铺后及时进行碾压。沥青混合料的最佳碾压温度是指在材料允许的温度范围内，沥青混合料能够支承压路机而不产生水平推移、表面无开裂且压实阻力较小的温度，此时可用较少的碾压次数，便可获得较高的密实效果。最佳碾压温度与矿料组成、沥青材料及压实设备有关。若碾压时混合料温度过高，会引起压路机两旁混合料隆起、碾轮后的摊铺层裂纹、碾轮上粘起沥青混合料（尽量用水喷洒），前轮推轮等问题；而碾压温度过低时，由于混合料黏性增大，混合料的密实困难，导致压实无效，或起副作用。
　　3.2薄面层的碾压
　　较薄的沥青混合料面层，由于混合料温度下降快，使有效压实时间缩短，因此，对于较薄沥青面层的施工，除了加强混合料运输过程中的保温措施以外，摊铺后应立即碾压，碾压段长度30—50m，压路机与摊铺机之间的最短距离4—5m，除了初压时速度不应超过2.5km/h，以免表面发生推移以外，可适当提高复压时的碾压速度，以保证在较短的有效压实时间内完成初压、复压和终压三个碾压阶段。
　　3.3选择合适的碾压速度与次数
　　合理的碾压速度对减少碾压时间，提高作业效率十分重要。在施工中保持适当的恒定碾压速度是非常必要的。一般碾压速度控制在2—4km/h，轮胎压路机可适当提高，但也不宜超过5km/h。速度过低，会使摊铺与压实工序间断，难以在有效压实时间内完成碾压工作，甚至需要增加碾压次数方可提高路面的压实度；碾压速度过快，混合料来不及变形密实，或产生推移、横向裂缝等病害，也不利于混合料的密实。因此，必须选择合适的碾压速度，如果没有成熟的施工经验，一般应通过试验路的铺筑进行确定。国外有关资料指出：振动压路机一般碾压速度为8—10km/h（但美国沥青学会建议不超过4.8km/h），可获得较高的压实质量和经济效益。表6所示，在不同碾压温度下，当碾压次数相同而碾压速度不同时（5km/h和10km/h两种速度），沥青混合料的平均值相差仅为1%。从而说明在保证混合料有效压实时间上，尽可能采用较高的碾压速度以减少混合料的温度损失，延长有效压实时间，但应以沥青混合料碾压时不产生推移等高温变形为限度，这样还可以减少碾压次数，提高压实效率，并减少压路机的配备数量。
　　3.4选择合理的振频和振幅
　　目前，越来越多的振动压路机被用来碾压沥青混合料，为了获得最佳的碾压效果，在复压时要选择调频调幅振动压路机，合理地选择压路机的振频和振幅是非常必要的。振频主要影响沥青面层的表面压实质量。在压实层厚度和碾压速度确定后，就要选择压路机的振频，使得冲击间距比压实层厚度小一些，以避免表面发生短波纹，由此可以确定最低的振频要求。振幅主要影响沥青面层的压实深度。当碾压层较薄时，宜选用高振频、低振幅，以防止集料破碎；而碾压层较厚时，则可满足最低振频的要求下，选取较高的振幅，以产生较大的激振力，达到压实的目的。
　　4、结论
　　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度，又具有良好的平整度。沥青混凝土路面的压实是一项细致、耐心、技术性要求高的工作，在选用了先进、适用的沥青混凝土碾压设备的基础上，针对压实中的每一细节研究制定出最佳碾压工艺，才能压实出良好的沥青混凝土路面。
　　参考文献：
　　[1]陶志政.压实工艺对沥青路面使用性能的影响.哈尔滨工业大学硕士学位论文.2001.
　　[2]汉斯•亨利奇.柔性路面振动压实.北京：人民交通出版社.1988：18—22
　　[3]陈拴发，陈华鑫，郑木莲.沥青混合料设计与施工.北京：化学工业出版社.2006：442—460
　　[4]中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范（JTGF40—2004）.北京：人民交通出版社，2004

《沥青混凝土路面的压实与质量控制》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 沥青混凝土路面的压实与质量控制

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-15267