瀝青路面新材料壓實控制指標研究

摘 要：為探索合理的路面新材料壓實方法，通過分析瀝青結合料的粘溫曲線，提出了基質瀝青及改性瀝青混合料的合理碾壓溫度；借助馬歇爾擊實試驗，分析了了瀝青路面新材料的壓實特性，研究了瀝青混合料密實度隨擊實次數的變化規律，得出了瀝青路面新材料達規定密實度所需的壓實功，并以此提出了瀝青路面新材料的壓實控制指標。

關鍵詞：道路工程 路面新材料 碾壓溫度 壓實功 壓實控制指標

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0044-04

隨著國民經濟的發展，交通量迅速增長，使得瀝青路面早期損害現象嚴重。我國瀝青路面發生的早期損害和路面的壓實度直接相關。壓實度不足的路面極易出現車轍、滲水、疲勞等破壞，造成路面水損害；過壓會使路面出現泛油和失穩，甚至導致上面層粗集料棱角破損，影響路面的抗滑性能[1～2]。因此，瀝青路面新材料施工過程中必須選擇合理的壓實控制指標，重視壓實質量控制。艾長發等確定了低溫成型的溫度范圍，研究了低溫壓實對瀝青混合料路用性能的影響[3]；張爭奇等研究了改性瀝青的粘度-溫度關系，指出需要開發適合改性瀝青混合料的拌和壓實溫度的確定方法[4]；李漢光等根據瀝青混合料的壓實特性，提出了相應的壓實遍數[5]；艾森豪威爾研究院研究員Haleh Azari等提出了改性瀝青混合料壓實的適宜溫度[6]；威斯康辛大學的H·u·Bahia通過測定不同剪切速率下改性瀝青的粘度，建立了合適的數學模型并計算出零剪切粘度[7]；加拿大學者Kandil K A研究了影響瀝青路面壓實質量的因素，并提出改進措施[8]。目前這些研究主要集中在碾壓過程中瀝青混合料溫度場的變化以及路面壓實的影響因素等方面，缺乏對施工的實際指導作用。因此，本文通過對瀝青結合料粘溫曲線的分析及瀝青路面新材料壓實特性的分析，提出瀝青路面新材料的壓實控制指標。

1 瀝青結合料粘溫曲線分析

1.1 基質瀝青粘溫曲線分析

基質瀝青的粘溫曲線反映了瀝青粘度隨溫度的變化規律。《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）推薦粘溫曲線上粘度范圍在（0.28±0.03）Pa·s之間的溫度作為壓實溫度。

2 路面新材料密實所需能量研究

2.1 路面新材料壓實特性研究

由上述分析可知，對于各種瀝青路面新材料，以膠粉改性AC瀝青混合料為準，加入溫拌劑后，所需擊實功減小8.14%，SMA混合料所需擊實功減小10.25%，OGFC混合料所需擊實功增大6.13%，由此可見，混合料密實所需壓實功大小與混合料類型、結合料種類等密切相關，SMA為密實骨架型混合料，屬間斷級配，油石比大，結合料在碾壓過程中會起到一定的潤滑作用，OGFC為骨架空隙型混合料，粗集料含量多，碾壓過程中會大部分壓實功用于克服集料間的摩阻力。

3 瀝青路面新材料壓實控制指標

3.1 碾壓溫度

當碾壓溫度過高時，瀝青粘度低，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，已難以壓實，如過度碾壓，就會出現發裂現象。因此在進行瀝青混合料的碾壓時，必須將溫度作為瀝青路面新材料的一項控制指標。

碾壓溫度是根據所使用瀝青，采用賽波特粘度計進行粘度試驗得出的粘溫曲線來確定。

（1）基質瀝青。

瀝青的粘度受溫度的影響升高或降低。基于高溫時基質瀝青的牛頓特性研究，當瀝青結合料粘度在（0.28±0.03） Pa·s之間，瀝青混合料的碾壓最容易，碾壓效果最好，因此在粘溫曲線上粘度范圍（0.28±0.03）Pa·s之間的溫度是最適宜瀝青混合料碾壓的溫度，根據基質瀝青粘溫曲線可知，普通基質瀝青在此粘度范圍內對應的溫度為145 ℃～150 ℃。

（2）SBS改性瀝青。

3.2 壓實功

瀝青混合料的壓實除了應在規定的溫度范圍內進行外，壓實過程中壓路機對瀝青混合料所做的壓實功也是非常重要的一個方面，壓實度不足的路面極易出現車轍、滲水、疲勞等破壞，造成路面水損害；而過壓會使路面出現泛油和失穩，甚至導致上面層粗集料棱角破損，影響路面的抗滑性能。因此，在瀝青混合料的壓實過程中，應將壓實功作為瀝青路面壓實的一項控制指標。

4 結論

本文通過分析瀝青結合料的粘溫曲線，提出了基質瀝青及改性瀝青混合料的合理碾壓溫度；借助馬歇爾擊實試驗，分析了瀝青路面新材料的壓實特性，得出了瀝青路面新材料達規定密實度所需的壓實功，并以此提出了瀝青路面新材料的壓實控制指標。

（1）通過對瀝青結合料粘溫曲線的分析，提出了新的確定改性瀝青混合料碾壓溫度的方法，確定了基質瀝青及改性瀝青混合料的合理碾壓溫度。

（2）研究了瀝青路面新材料的壓實特性，得出了瀝青路面新材料密實度隨擊實次數的變化規律。

（3）通過對不同路面新材料的馬歇爾擊實試驗，得出了路面新材料達規定密實度時所需能量，三種混合料OGFC最難壓實，AC混合料次之，SMA最容易壓實。

（4）提出了碾壓溫度及壓實功作為瀝青路面新材料的壓實控制指標，為施工中控制瀝青路面壓實質量提供了依據。

參考文獻

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[3]艾長發，鄺習東，陳炯，等.低溫壓實對瀝青混合料路用性能的影響[J].公路交通科技，2008，06.

[4]王選倉，馮治安，侯榮國.長壽命路面結構設計[J].交通運輸工程學報，2007，6.

[5]李漢光，高英，余文斌.瀝青混合料壓實特性及瀝青路面碾壓遍數確定[J].東南大學學報：自然科學版，2011，1.

[6] Azari H，McCuen R H，Stuart K D.Optimum compaction temperature for modified binders[J].Journal of Transportation Engineering，2003，129（5）：531-537.

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[8]Kandil K A.Analytical and experimental study of field compaction of asphalt mixes[D].Ottawa，Canada： Department of Civil Engineering，Carleton University，2002.