淺談壓實工藝對瀝青路面質量的影響

張文壯 郭敏敏 姚亞軍 曠小軍

1，武警水電四支隊寧安鐵路項目部，安徽馬鞍山 243000； 2，武警水電一總隊，廣西南寧 530028；3，武警水電二總隊新金屬結構廠，江西新余 338004

淺談壓實工藝對瀝青路面質量的影響

張文壯1郭敏敏2姚亞軍2曠小軍3

1，武警水電四支隊寧安鐵路項目部，安徽馬鞍山 243000； 2，武警水電一總隊，廣西南寧 530028；3，武警水電二總隊新金屬結構廠，江西新余 338004

影響路面碾壓質量的因素很多，本文主要從碾壓工藝的角度，從瀝青混凝土路面的碾壓溫度、碾壓路線及碾壓段長度、碾壓速度和遍數等方面對影響路面質量的因素分別進行了討論，并提出可行性建議。

壓實工藝；瀝青混凝土路面；碾壓質量密實度。

如表1所示,瀝青混合料拌和好后,經過儲存、運輸,到前場攤鋪后,溫度損失在14～16℃之間,特別是一旦攤鋪完畢,溫度的遞減更為明顯,5min 后的瀝青混合料表面溫度遞減了5～12℃, 10min 后遞減了12～15℃,考慮到混合料在儲存、運輸、攤鋪過程中存在溫度的變異性,局部位置攤鋪后的溫度還會更低。由于攤鋪后的瀝青混合料溫度遞減迅速,而且是隨著攤鋪的進程呈連續狀態,且初壓溫度對壓實度的影響由表2可知十分明顯。

緒論

瀝青混凝土路面是公路上目前最主要的路面結構形式，具有較好的彈性和韌性、表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪音低、施工期短、養護維修簡便、適宜于分期修建等優點，但隨著一條條公路的建成并投入運營，路面的裂紋、水破壞、松散、泛油、推移、壅包、波浪、磨耗等早期破壞現象嚴重。這些病害嚴重影響了行車速度，行車安全，大大縮短了瀝青路面使用壽命，也增加了維修養護管理資金的投入。導致路面出現病害的因素眾多，其中壓實機械的碾壓是瀝青路面施工的最后一道工序也是確保路面壓實質量很重要的一個環節。本文從碾壓工藝的角度討論影響瀝青路面的質量因素，并提出可行性建議。

1.影響路面壓實工藝的因素

瀝青路面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，在壓實機械的作業過程中必須選擇合理的碾壓工藝，注意碾壓溫度、碾壓路線及碾壓段長度、碾壓速度和遍數、等因素對路面施工質量的影響。

2.碾壓溫度對路面質量的影響

碾壓溫度是影響瀝青路面壓實度的最主要因素，通常高溫瀝青混合料比處于低溫的同種混合料更易壓實，但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。美國試驗表明，當瀝青混合料在溫度低于90℃時，碾壓實際上已不再明顯增加

表2 初壓溫度對壓實度的影響

對于瀝青混合料而言溫度93～115℃范圍為不穩定區,在不穩定區溫度以上或溫度以下可以滿意的壓實,可是在這個溫度范圍內是不穩定的,不能得到足夠的壓實。所以在瀝青路面施工過程中應盡可能提高碾壓溫度，特別是提高復壓和終壓的溫度和壓實度，或者要在溫度接近93～115℃時獲得足夠的壓實。避免為了提高平整度而在較低溫度下進行碾壓的不適宜傾向。如果為了追求平整度而故意拖延碾壓時間。只等攤鋪出的混合料溫度降低降低到低于“碾壓溫度敏感區”時才開始作業，這樣在圖1中施工層的夾層溫度也降低了就不會出現推移、不會影響到平整度。但是由于溫度的降低混合料開始結塊以致路面壓不實。為了達到要求的壓實度而增加碾壓遍數，直到圖1中的夾層壓不下去為止，這樣在攤鋪面層的表面就會出現“過壓“和“斑白”的現象(如圖2）。圖2中出現的“斑白”現象就是在溫度較低時仍在碾壓而將混合料壓碎導致的。但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，影響路面平整度。

圖1 施工示意圖

表1 瀝青混合料拌和后的溫度遞減

圖2 過壓時壓碎

3.碾壓路線對路面質量的影響及碾壓段長度的確定

在選擇了合理的碾壓溫度之后，還必須確定合適的碾壓路線及碾壓段的合理長度。壓路機碾壓時壓路機行駛方向應平行于路中心線，并從一側路緣到路肩依次碾壓。一般情況下在有路緣石時，壓路機可以從路緣開始由低到高依次碾壓，但在無路緣石時，必須在離路面邊坡30～50cm處開始碾壓。因為攤鋪出的混合料是松散的，是靠瀝青的膠漿性聯結在一起的，碾壓時瀝青混合料在力的作用下會向前后左右四個方向移動（如圖3）。前后左三個方向由于混合料瀝青的黏結作用，作用力會減小，移動會減弱。有路緣石時，混合料向右方向上的力被路緣石限制而不會向右移動；無路緣石時，右方無外力僅在瀝青黏結力的作用下不足以克服碾壓的外力，而有很大的位移，結果會使碾壓處的混合料面積增加、厚度減小。因此，在無路緣石時應留有30～50cm不碾壓等到靜碾一遍后再碾壓此處，此時由于溫度的降低瀝青膠結力的加強可以減少混合料的推移。

再就是碾壓時的重疊，一般要重疊前次碾壓輪的1/3～1/2。振動碾壓時，壓實效率很高，每碾壓一遍壓實度增長很快。但振動壓路機的振源在輪的中心，振動以波的形式傳播，在靠近振源處由于波的應力作用壓實度高，而遠離振源處壓實度相對降低（如圖4所示）。實驗表明：在碾壓過程中,不僅在鋼輪寬度范圍內表現出接近輪沿處的壓實度逐漸減小，同時也發現與鋼輪相鄰的碾壓帶由于鋼輪碾壓過程的橫向推移，使已壓實的鋪層在一定的區域內壓實度降低了許多。因此，為了使路面壓實度均勻，碾壓時應重疊，重疊的寬度試驗表明為輪的1/3～1/2最好。二輪式壓路機每次重疊為后輪寬1/2，這種碾壓方式，可減少壓路機向前推料、起波紋等。雙輪壓路機每次重疊宜為30cm。輪胎式壓路機也應重疊碾壓。由于輪胎式壓路機能調整輪胎的內壓，可以得到所需的接觸地面壓力，使骨料相勻嵌擠咬合，易于得到均一的密實度且可提高密實度2%～3%所以輪胎式壓路機最適合于復壓階段的碾壓。

碾壓段長度的選擇要在壓路機最佳作業速度的條件下，根據混合料的初壓溫度、碾壓終了溫度、鋪層厚度和環境溫度等實際選擇。振動壓路機在起振和停振階段都存在著一個過渡區，過渡時間合計約5～6s，考慮到壓實作業效率，減輕操縱人員的疲勞強度，提高勞動生產率，減少碾壓離析等因素，過渡過程時間應少于整個有效壓實時間的20%，因此碾壓長度不應低于25s。根據振動碾壓的最佳的作業速度，可以換算成碾壓距離。

圖3 路緣石作用示意圖

圖4 振動輪傳遞示意圖

4.碾壓速度和遍數對路面質量的影響

碾壓速度的大小決定了壓路機在同一作用點作用時間的長短。速度越慢同一點作用力的時間就越長, 反之越短。在一般的碾壓速度下, 被壓材料內部應力變化速度對不可逆變形量是沒有影響的, 但如果用較高速度碾壓會造成不適宜的材料結構, 主要是其變形模量變化較大, 而采用密實度作為指標則不能察覺出碾壓速度的影響。

合理選擇碾壓速度，對提高作業效率有著重要意義。在施工中，壓實速度不均勻,剎車和突然起步,都會引起路面推移，影響壓實質量。碾壓速度過低，會使攤鋪與壓實工序間斷，影響壓實質量。如果未達到規定的密實度要求，需增加碾壓次數，延長碾壓時間，從而影響碾壓效率的提高；碾壓速度過高，會造成被壓的瀝青面層出現波浪變形和橫向裂紋，直接關系到路面的壓實質量。

實驗表明：若使混合料處于振動狀態，壓路機經過混合料時,需使其連續受迫振動3次以上，否則達不到振實效果；又由于瀝青混合料本身具有較高的振動頻率，一般在40Hz以上，所以要求壓路機的最佳作業速度一般在4km/h左右。輪胎壓路機速度通常只要不落后于攤鋪機就行，此時可獲得較高的壓實質量和良好的經濟效益。

碾壓遍數決定對同一點施壓的次數, 由于瀝青類材料內部, 顆料受瀝青黏度阻力及粒料間阻力等因素的影響, 施壓一次很難使其達到最大的位移量, 必須重復施壓才能達到理想值, 因此一般在碾壓速度和壓力一定的情況下碾壓遍數越多壓實效果越好。但當混合料的密實度達到一定值后, 再增加遍數就不會有明顯的效果, 一般壓實度和壓實遍數的關系, 如圖5所示。

圖5 壓實度和壓實遍數關系圖

從圖5上可以看出壓實遍數為a時為最佳, 碾壓三遍就已經基本達到了密實度要求, 每次成功壓實后的密實度增加越來越小。這是因為鋪層因壓實次數增多而變密,從而難以進一步壓實, 同時如果進行沒有必要的額外碾壓反而會造成鋪層的疏松而降低密實度。這種密實度降低的現象對于靜力式壓路機和振動壓路機都可能發生, 因此, 必須注意振動與靜力式壓路機相比, 以較少的碾壓遍數獲得較大的壓實效果, 同樣也可以減少額外碾壓使得密實度下降較多。

5.小結

瀝青路面質量好壞的關鍵在攤鋪,但與壓路機的碾壓有著不可分割的關系,合理的碾壓工藝與正確的碾壓操作是保證路面平整度的重要手段。本文對影響路面碾壓質量的工藝因素做了詳細的論述，除了所論述的碾壓溫度、碾壓路線及碾壓段長度、碾壓速度和遍數的影響之外，還有路面施工機械的配套作業，壓實機械的組合，壓路機操作手的駕駛水平，集料的性能，瀝青的含量及性能，碾壓過程中的離析以及風力、氣溫、太陽輻射(陰晴）等一系列因素。因此，在瀝青路面的壓實作業之前根據地理環境，作業要求確定一套最佳的碾壓工藝對于保證瀝青混凝土的施工質量，提高路面的使用壽命至關重要。

[1]楊楓. 壓實設備與工藝對瀝青路面壓實度的影響[J].交通標準化，2003，8：45～47.

[2]余清河.影響瀝青路面質量的機械因素分析[J].北京交通管理干部學院學報,2003，13（3）：35～38.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.031