瀝青混凝土路面空隙率在路面使用性能中的重要性

王志強

(秦皇島保神交通建設監理有限公司)

瀝青混凝土路面空隙率在路面使用性能中的重要性

王志強

(秦皇島保神交通建設監理有限公司)

瀝青路面空隙率的大小直接影響路面的使用性能,從設計對空隙率的選定、現場對空隙率的控制、壓實度和溫度對空隙率的影響等方面闡述了瀝青路面空隙率指標的重要性。

瀝青混凝土路面;空隙率;使用性能;重要性

1 瀝青混凝土路面不同層位空隙率的選定

瀝青混凝土路面表面層、中面層、底面層都應該是密實的,只是根據各自的功能不同,確定的現場空隙率也略有不同。表面層現場空隙率為 6%,相應的壓實度≥98%,開放交通后通過行車不斷壓密,最終空隙率為 3%;中面層、底面層現場空隙率為 7%～8%,相應的壓實度≥97%。所以各層位空隙率采用的標準不同,是依據每層瀝青混凝土層不同的功能而確定的。表面層除了具有行車功能性作用外,還應具有良好的抗滲水能力,防止水滲入結構層造成水破壞;中面層主要負擔抵抗剪切形變和抗車轍的功能。底面層主要是抵抗拉應力和壓應力以及拉應力和壓應力的同時作用。由于表面層的最佳空隙率可有效防止雨水滲入,并且表面層和中面層界面處增設防水層,這樣中面層和底面層的功能就可以充分地發揮出來,確保了瀝青混凝土路面結構層不變形,表面層的行車功能(平整、舒適、抗滑、安全等)得到了保證。

2 現場空隙率最大臨界值(普通密集配瀝青混凝土)

經試驗得出結論:現場空隙率小于 8%時透水性不大。當空隙率大于 8%時,透水性增加很快;當現場空隙率小于6%時,易產生車轍推擠和泛油現象。現場空隙率大于 8%不但易透水而產生水破壞,空氣也容易通過孔隙進入結構層中加速瀝青氧化,從而產生松散、裂縫、形變過大過早破壞。

3 空隙率與壓實度的關系

(1)壓實層最大厚度不宜大于100mm,瀝青穩定碎石基層不宜大于 120mm,但當采用大功率壓路機且經試驗證明能達到壓實度規定值時,允許增大到 150mm(對密集配瀝青混合料美國規定不得大于100mm,日本規定不大于 70mm,瀝青穩定碎石基層不大于100mm)。

一般碾壓分為初壓、復壓、終壓三個階段。初壓起穩定和初步壓實作用,復壓時達到規定的壓實度,終壓主要是清除輪跡找平。根據壓實的三個階段選擇不同的機械數量和組合。碾壓速度要慢、穩、均速才能達到最佳的壓實效果。一般初壓 2～3 km/h,復壓 3～5 km/h,終壓 3～6 km/h。薄層壓實時宜采用靜態剛性碾,而輪胎壓路機適宜不同厚度的壓實層,輪胎壓路機具有特別好的揉搓作用,密水性效果好,有利于防止水滲入,并有較大的溫度適應范圍。而振動壓路機更適合粒徑大的混合料,尤其是瀝青穩定碎石基層壓實。而用振動壓路機和輪胎壓路機結合壓實效果會更好。

(2)壓實效果與攤鋪方式有關,一臺攤鋪機攤鋪寬度以6～7.5m為宜(日本限制為 7m,歐洲 6m,美國 3.5～4m)。攤鋪過寬易造成粗、細集料離析而滲水,也易產生拖痕,形成表面層縱縫。攤鋪過寬時兩側混合料因溫度離析易造成壓實度不同。過寬后夯錘振動力減小影響到初始壓實效果,攤鋪機接長部分(是應我國要求而生產的)沒有中間部分相同的振搗裝置,與中間部分初始壓實程度不一樣,攤鋪看似平整,其實碾壓后影響橫向平整度。攤鋪機攤鋪的初始壓實要到位,要保持規定的攤鋪速度,普通瀝青2～6m/min,改性瀝青混合料、SMA混合料放慢至 1～3m/min,攤鋪寬度要窄要慢是鋪筑重載交通路面的重要質量保證措施,這一點對當今我國的現實情況很重要。攤鋪機連續、緩慢、勻速是提高平整度,減少混合料離析的核心。攤鋪速度超過規范控制速度將影響壓實效果,初始壓實不足、密實性差都將影響瀝青結構層的防滲入功能而產生水損壞。目前一些工地為了進度而超速碾壓、超速攤鋪,這是對質量不負責任,應引起注意。

4 溫度與空隙率的關系

《瀝青混凝土施工技術規范》中表5-2.2-2規定了不同瀝青標號熱拌瀝青混合料的施工溫度(改性瀝青應增加10℃)。如攤鋪最低溫度、開始碾壓的混合料內部最低溫度、碾壓終了的表面最低溫度、混合料的廢棄溫度、開放交通的路表溫度等。

從普通瀝青的粘溫曲線得知,AH-70普通瀝青合理的拌和溫度為 155～161℃,碾壓溫度為 144～149℃。王旭東博士的試驗表明混合料的擊實溫度在 125～130℃范圍內試件密度逐步增大而空隙率減小,當溫度為 145～150℃時,試件密度達到最大,同時空隙率降低到最小。如溫度繼續升高,試件密度不再增加反而減小,同時空隙率增大。這些都說明施工時瀝青混合料的壓實溫度一定要按照規范規定的溫度界限范圍實施才能達到預定的壓實度和空隙率。

在一定的溫度范圍內碾壓是提高碾壓效果的重要手段,必須按照規范規定施工。規范還介紹了一些資料供參考:美國施工指南對普通瀝青提出一個難于壓實的溫度范圍 93～115℃,稱為“敏感區”(或稱不穩定區)的理論,在此溫度范圍壓路機能夠把集料壓下去,但壓路機一離開,壓下去的集料又基本恢復了原位,像是彈簧,又像是橡皮筋,因此在 93～115℃溫度范圍內不能得到很好的壓實效果。在“敏感區”溫度范圍內,只能用輪胎壓路機碾壓,通過輪胎的反復揉搓作用,到達部分壓實的目的。碾壓工序在溫度下降到溫度“敏感區”之前完成最理想,此時碾壓瀝青會起到潤滑劑的作用。當溫度下降至溫度“敏感區”以下時碾壓,是利用壓路機的壓力產生的剪切應力使集料強制變位,來達到穩定和密實的狀態。低溫狀態下應限制振動壓路機反復碾壓以防將集料壓碎,有的學者認為溫度低于 90℃瀝青混合料已不可能進一步壓實。

[1]公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004)[M].人民交通出版社,2004.

[2]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破杯現象及預防[M].人民交通出版社,2001.

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1008-3383(2010)07-0005-01

2010-04-20