淺淡影響瀝青路面壓實的因素

易家龍

（南京華宇市政建設工程有限公司，江蘇 南京 211100）

0 前言

瀝青路面壓實過程是減少瀝青混合料中氣孔含量的過程，此過程為固體顆粒在一種粘彈性介質中的填實和定位，以形成一種更密實和有效的顆粒排列形式。滿足結構要求的瀝青路面的耐用性能主要受兩個指標的影響，即設計的混合料和壓實。在這兩個指標中，缺少任何一個都不能保證路面耐久性能。如果不充分壓實，即使最優設計的混合料都會降低路面的使用性能。然而，經過良好的壓實能夠有效地改進一種不標準混合料的結果。正由于這個原因，壓實被認為是影響瀝青路面耐久性能的最重要因素之一。

1 溫度影響

瀝青混合料路面的壓實性能受配合比設計、瀝青品種、壓實溫度等因素的影響，溫度對瀝青混合料的影響尤為顯著。通常高溫瀝青混合料比處于低溫的同種混合料更易壓實，一種較軟的混合料一般必須在比硬混合料壓實溫度低的條件下壓實。因此只有掌握溫度對壓實性能的影響規律，才能保證瀝青混凝土路面壓實度和使用性能的要求。

1.1 初壓溫度的確定

瀝青的粘度受溫度的影響而升高或降低，不同種類瀝青的粘度受溫度的影響也不同。在初壓時溫度過高或過低都應避免，當碾壓溫度過高時，瀝青粘性低，混合料易錯位和活動，推移現象較嚴重，還容易出現裂紋。當碾壓溫度過低時，瀝青粘度高，又難以壓實，如過度碾壓，就會出現發裂現象。因此，XS-TS標采用賽波特粘度計進行粘度試驗，求出粘度-溫度關系圖，結合使用的瀝青品種，確定AC-25Ⅰ改進型瀝青混合料下面層（8 cm）的初壓溫度為不低于130℃，并以不發生推移的溫度為初壓溫度的上限。

1.2 碾壓終了溫度的確定

關于碾壓終了溫度，通過大量的實際施工中的調查，大多數情況下，碾壓溫度在80℃～110℃之間。從野外觀察路面的損壞情況,發現在80℃以下壓實的路段破壞情況最為嚴重。通過大量的室內試驗得出,壓實溫度在65℃以下壓實度在96%以下,不能滿足現在高等級公路的壓實標準。在復壓溫度掌握在90℃～115℃時,能夠達到更高的壓實度,當溫度降低到80℃以下時,碾壓效果已經不太明顯,繼續碾壓對壓實度提高不大。采用如下碾壓方案得到壓實度的值。初壓：DD-110靜壓1遍；復壓:DD-110振動1遍,膠輪XP-260碾壓6遍;終壓:九井靜壓2遍。

盡管愈高的碾壓溫度能夠得到更高的壓實度,但是碾壓終了溫度也不能過高,因為這時還會出現混合料的推移現象和壓路機的輪印,需要繼續碾壓,直到表面平整。

1.3 有效碾壓時間的確定

有效碾壓時間是指混合料從攤鋪后的溫度降低到最低允許碾壓溫度所需的時間。可用于壓實的有效時間取決于混合料攤鋪后的冷卻速度，決定冷卻速度的因素有:厚度、氣溫、封層的表面溫度、風力、碾壓的及時性。

1.3.1 碾壓層厚度影響

在下面層施工中,由于基層施工中存在的種種主、客因素，水泥穩定碎石基層的標高與設計的標高有一定的差距,這直接導致了瀝青混凝土下面層松鋪厚度的不一致。同樣的攤鋪溫度,從初壓到碾壓終了，溫度的差異很大。瀝青混合料的厚度越厚,冷卻的速度就越慢,溫度也就較高；混合料的厚度越薄,冷卻的速度就越快,溫度也就較低。根據碾壓過程中溫度的降低與碾壓層厚成反比的原則，我們在施工實踐中應根據不同的碾壓厚度確定合適的攤鋪、碾壓速度，以此彌補碾壓層過薄帶來的溫度損失。

1.3.2 外界氣溫的影響

在低溫施工過程中，早上和晚上的氣溫比白天低很多，如果僅僅利用中午的時間進行施工，從經濟的角度來說是不太劃算的。怎樣解決這個問題,滿足早晚的低溫施工呢？前臺作業時，攤鋪機的作業速度比常溫施工時應適當降低，以保證在有效的壓實時間內將碾壓作業段內的攤鋪量及時碾壓成型。在外界氣溫低于10℃時，攤鋪機的作業速度應不小于2m/min，以免在短的碾壓段內配備太多的壓實機械。初壓壓路機要緊跟隨攤鋪機進行碾壓，復壓在初壓進行兩個輪寬后進行，以減緩溫度下降的速率；后臺生產時，在滿足施工作業指導意見的前提下，使用各生產環節溫度的上限。瀝青混合料在運輸過程中要用棉被加以覆蓋，以減少運輸過程中溫度的散失。氣溫高，溫度下降的速度就會慢，有效的壓實時間就多。在實際施工中，較高的氣溫時可使用較低的攤鋪溫度和拌和溫度，以降低拌和時的燃料消耗。為此將氣溫分為低溫10℃～15℃；常溫15℃～20℃；偏高溫20℃～30℃；高溫大于30℃。相應的對攤鋪后的溫度也有了不同的要求（見表1）。

表1 外界氣壓攤鋪后的溫度對比表

1.3.3 封層的表面溫度

封層的表面溫度在正常情況下比氣溫要高3℃～4℃，正是這幾度為施工單位贏得了寶貴的施工時間。但表面溫度為10℃～15℃時，混合料底部由于溫度低很容易形成空隙，難以壓實，降低了路面的壓實度。同時滲水系數也將會偏大，這就要求表面的最大構造深度與平均構造深度不大于1.5，這就涉及混合料的級配、骨料的形狀等種種情況，難以控制。

1.3.4 輪胎的灑水

在施工過程中，為了防止壓路機的粘輪，我們采用加了洗衣粉的水噴灑輪胎以減少這種現象的發生。粘輪的問題得到了控制，但是灑下的水給瀝青混合料的溫度散失帶來了比較大的影響，瀝青混合料的溫度平均比不灑水的溫度低10℃～20℃，這個溫度的損失引起了我們的注意。我們采取這樣的措施加以防范：膠輪壓路機在碾壓一段時間待輪胎發熱后即停止灑水，鋼輪壓路機在碾壓時需要一直灑水，要求灑下的水潤濕壓路機輪即可。在鋼輪壓路機停下換方向時有一個滯留過程，這很容易使附在鋼輪上的水流下來，形成一片水漬，既不干凈美觀又容易使附近區域的瀝青混凝土溫度降低過快，我們安排專人用拖把將壓路機鋼輪上附著的水拖去，以減緩灑水過多造成的溫度損失。

1.3.5 風力

風力的影響對溫度偏低季節施工有很大的影響。風力小于4級時，稍高的攤鋪溫度就可以滿足初壓溫度要求；風力大于等于4級時，瀝青面層的溫度以平均5～6℃/min的速度降低，由于壓路機的碾壓需要20m左右的碾壓段，攤鋪機以3m/min的速度前進時，從攤鋪結束到初壓開始大約損失20℃～30℃，這會對面層表面的壓實有很大的影響。從芯樣反映的情況就是存在較多的空隙。隨著逐步的碾壓，溫度下降的速度得到減緩。所以施工中應要求初壓壓路機盡可能尾隨攤鋪機進行碾壓。表2是不同的攤鋪溫度在風力2～5級時有效壓實時間。

表2 不同的攤鋪溫度在風力2～5級時有效壓實時間

2 材料對壓實的影響

2.1 材料性能

為了達到理想的壓實度，粗集料和細集料的一些性質是非常重要的，如顆粒形狀、棱角、吸水率和表面構造。級配混合料的最大集料尺寸、粗集料比例、砂當量、礦粉用量和類型對瀝青混合料的壓實度都有直接的影響。在與其他指標相同的情況下，從粗到細均勻級配的混合料比單一尺寸集料級配的混合料或間斷級配混合料較易壓實，粗集料比例大的瀝青混合料，必須顯著增大壓實力，才能獲得所需的空隙率。另一方面，多砂的或細級配瀝青混合料極易可塑，這種混合料仍難以達到適當的密實度。多砂的瀝青混合料在壓實作用下趨于推擠且難以壓實。

2.2 瀝青性能的影響

瀝青粘度影響瀝青混合料勁度，并與混合料的可壓實性有關。當壓實瀝青混合料時，高粘度往往會牽制顆粒移動；如果粘度太低，壓實時集料容易移動。當瀝青混合料較熱時，瀝青充當克服集料顆粒間摩阻力的潤滑劑，在混合料已冷卻時，瀝青充當結合集料顆粒的結合料。

一般來說，在規定的135℃瀝青粘度越高，混合料減少空隙率的抵抗力就越大，因此，使用高粘度瀝青時，采用較高壓實溫度是減少粘度促進瀝青路面可壓實的必要手段。

2.3 混合料的性能

瀝青混合料能更大程度地影響瀝青路面的壓實，這種影響比單純集料或瀝青更明顯。當瀝青混合料中瀝青用量較低時，容易形成干澀、粗糙的混合料。這種混合料往往難以壓實。當瀝青用量太大時，可形成過潤滑混合料，使混合料在壓路機作用下，形成不穩定且可以開裂的混合料；對于低于最佳瀝青用量的混合料，可以通過增加壓實過程的效率來減少空隙率，以達到一種滿意的程度，但如果瀝青用量高于最佳瀝青用量時，在壓實時幾乎不能防止瀝青混合料的極限變形。

如果集料在烘干時含水量未達到規范最小值的要求，這種瀝青混合料中的水分形成一種潤滑劑，阻止瀝青薄膜粘在粒料上，使結合料的粘度和混合料的粘結力下降，在壓實過程呈現移動傾向，結果很難進行壓實施工。

3 混合料的種類和壓實機械的選擇

瀝青混合料根據壓實特性可分為三類：干硬性的、一般的與軟的。干硬性混合料的形成，主要是在混合料中使用了較多的粗顆粒材料和大尺寸骨料，同時礦粉含量大，瀝青粘性高。壓實干硬性混合料時，主要問題是克服內摩擦力和顆粒間的鎖嵌力，對此采用振動壓實有效；用中、重型壓路機壓實可以達到規定的密實度，而使用靜力壓路機則往往顯示出壓實力不足，使混合料難免產生搭接問題。因為振動壓路機能夠有效克服摩阻力，我們可以采用常規重型壓路機組合，重型雙滾型振動壓路機，以及自行式單滾輪壓路機、振動壓路機和輪胎壓路機組合。由于充氣輪胎壓路機對路面的封填能力可以補充振動壓路機的不足之處，擴大了振動壓路機對軟、硬混合料的適應性，這種組合在現代工程施工中得以廣泛使用。產生軟性混合料的原因主要是瀝青的含量高，礦粉的含量小，骨料的最大尺寸偏小，混合料的含水量過多。碾壓軟性混合料時，容易出現裂紋和較大的位移。壓實過程中理想的情況是粒料只向下移動，但是水平位移不可避免，這種水平位移代表了混合料的位移，應該使其降低到最小，以避免發生裂縫。為了避免過大的水平位移，所用的壓路機不必施加過大的壓力，使混合料產生超過限額的應力。對軟性混合料應采用較低的接觸壓力與較大的接觸面積為宜，接觸面積較大能在較大范圍內產生效果。對于軟性混合料的碾壓，通常采用常規壓路機和輕、中型雙滾輪振動壓路機及振動壓路機和膠輪壓路機的組合。

4 壓實工藝

壓實流程一般分為初壓、復壓和終壓三道工序。初壓的目的是整平和穩定混合料，同時為復壓創造有利的條件；復壓的目的是使混合料密實、穩定、成型，混合料的密實程度取決于這道工序，因此必須合理選擇壓路機的類型和調整壓路機的振頻、振幅；終壓的目的是消除輪跡，形成平整的壓實面。

4.1 振頻和振幅

振頻主要影響瀝青面層的表面壓實質量。在壓實層厚和碾壓速度確定后，就要選擇壓路機的振頻，使得沖擊間距比壓實層厚度要小一些，以避免表面發生短的波紋。振幅主要影響瀝青面層的壓實深度。當碾壓層較薄時，宜采用高振頻低振幅，而碾壓層較厚時，則可在滿足最低振頻的要求下，選擇較高的振幅以獲得較高的壓實度。

4.2 壓路機的碾壓方向

壓路機碾壓時應將驅動輪面向攤鋪機，碾壓方向及碾壓路線不應突然改變而導致混合料產生推移。壓路機的啟動和停止必須減速緩慢進行。

4.3 壓路機的錯輪

壓路機的碾壓應從外側低處向路中碾壓。二輪壓路機向前碾壓一遍后，不在碾壓作業段前端錯輪，原路退回后在碾壓作業段的后端進行錯輪，然后進行下一個碾壓帶，相鄰碾壓帶應重疊15 cm左右。壓路機在完全退出碾壓作業段后停止振動并緩慢錯輪，以免錯輪過急造成混合料的推移和擠起。在碾壓過程中，為了不使混合料溫度下降過快，下一個碾壓帶就要向攤鋪機靠近一些，使折回處不在同一橫斷面上，而是呈階梯狀地隨攤鋪機向前前進。

5 結語

在擁有現代化筑路機械的今天，只要施工人員遵循一定的施工原則，做好充分的技術準備，嚴格科學管理，根據天氣、混合料的類型、機械性能，制定合適的碾壓方案、速度，路面壓實的質量就可以保證。