路面施工機械對瀝青攤鋪和壓實的影響

摘要在壓實過程中，壓路機的作用是減少壓實材料的空隙率，獲得光滑平整的表面效果，以及延長道路的使用壽命。攤鋪與壓實是道路建設中非常關鍵的步驟。影響瀝青攤鋪和壓實的因素包括材料因素，機器因素和環境因素。

關鍵詞：瀝青，攤鋪，壓實，冷卻時間，密實度

介紹

瀝青攤鋪和壓實的費用占整個工程成本的1-2%，但攤鋪質量和道路使用壽命卻主要依賴終攤鋪和壓實。根據Linden R.N的理論 （1），空隙率每增加1%，道路壽命降低約10%。影響瀝青攤鋪和壓實的因素包括瀝青混合料的性能，機器參數和施工環境情況。選擇適合的機器和如何正確使用都是非常重要的。

冷卻時間是瀝青壓實最重要的參數。快速和正確的計算冷卻時間對工程承包商選擇施工設備來說是非常必要的。此外，合理的設備技術參數也是最低成本，最高施工質量的基本條件。根據實際瀝青成分、生產率要求、混合料溫度和其他必要的施工條件，使用實現施工要求的最優化和經濟合理的攤鋪機、壓路機型號和數量。

瀝青攤鋪

攤鋪機的任務是提供平整的攤鋪表面，均勻的預壓密實度，為壓路機的壓實提供有足夠穩定性和組織結構各向同性的混合料，因此攤鋪機的工作性能是實現施工要求的最重要因素。

很多因素影響攤鋪質量，如熨平板類型，攤鋪機類型，混合料性能等。表1綜合了影響最終攤鋪效果（如表面平整度、預壓密實度、表層構造深度和混合料離析等）的因素。

表1. 影響攤鋪效果的因素

表面平整度預壓密實度表層構造深度混合料離析

熨平板熨平板重量XXX

熨平板振動頻率XXX

作用角度XXX

底板面積XX

最大振搗沖程XXX

振搗頻率XXX

振動和振搗的組合XXX

固定/變化的攤鋪寬度XXX

螺旋布料器直徑X XX

高度X XX

速度X XX

主機攤鋪速度XXXX

刮板輸料器 X

在攤鋪過程中，熨平板的參數在某種程度上能影響整個攤鋪過程，特別是預壓密實度，表面平整度和表層構造深度，在很大程度上依賴于攤鋪過程的好壞。按壓實機構可將熨平板分為振動型、振搗和振動組合型、高密實型。根據實際情況來選擇熨平板，如混合料類型，攤鋪寬度，鋪層厚度和施工現場的條件。

在攤鋪過程中，要考慮以下因素：

l熨平板前料

l攤鋪速度

l實際攤鋪厚度

l表面平整度

l攤鋪寬度

l接縫

l攤鋪溫度

l混合料的離析

攤鋪速度要盡量保持不變，因為變化的攤鋪速度會導致不平整的攤鋪表面。停車也是一個問題，不僅會破壞表面平整度，而且會因溫度變化導致離析。每次攤鋪機停車，熨平板有下降陷入鋪層的趨勢。熨平板前端和主機后端的料因壓路機不能接近而無法壓實，當它們冷卻時，熨平板下的物料卻仍是熱的。因此攤鋪機重新啟動，熨平板要略微提升來克服熨平板前端的冷料，并在鋪層上留下突起。

粗混合料需要重熨平板，而不穩定的混合料則要使用相對輕的熨平板。因為粗混合料一般會將熨平板頂起，而軟料則沒有足夠阻力來支撐重的熨平板。

另一個影響攤鋪結構的因素是混合料的攤鋪溫度。不同的攤鋪溫度能產生不同的表面平整度，也影響熨平板的密實效果。當混合料冷卻，產生更大的阻力阻礙壓實，此時，主機需要更大的牽引能力來克服壓實阻力。因此，攤鋪冷料需要大牽引能力的攤鋪機和重熨平板。

瀝青壓實

美國瀝青研究所（2）將影響瀝青壓實的因素做了歸納。常見的因素被分成材料因素，機器因素和環境因素。

材料因素包括：

l混合料類型

l瀝青針入度

l最大粒徑尺寸

l鋪層厚度

l最高的壓實溫度

l最低的壓實溫度

l生產率

環境因素包括：

l環境溫度

l底層溫度

l風速

機器因素包括：

l線壓力

l振幅

l頻率

l碾壓遍數

l碾壓速度

瀝青混合料可以分成穩定瀝青料和軟瀝青料。提高路面承載能力，需要穩定性高的瀝青面層。因此，含高粘度瀝青和高碎石含量的破碎骨料的硬瀝青混合料被廣泛使用。它有高的壓實阻力，需要使用高壓實效果的設備，振動壓路機成為首選。

軟瀝青混合料在壓實時會有側向位移而產生細小橫向表面裂紋（3-5mm深）。適當的終壓實或道路使用后的車輛行駛，可以修復這些裂紋。若產生縱向裂紋，因其深度深一般很難完全修復。因此壓實軟瀝青混合料需要采用特殊的設備。一般軟瀝青混合料必須在冷卻后才開始壓實，即壓路機距離攤鋪機遠些，很多時候是長車道（不小于100m）壓實。

薄鋪層通常可提高攤鋪速度，有高的面積生產率，但對壓實要求很嚴。若壓路機提高速度以配合攤鋪機的工作，就可能達不到指定的密實度。因此要實現指定的密實度，就要增加壓路機數量。為避免壓碎骨料，要選擇高頻低振。

當瀝青鋪層厚度達到20cm，仍可能達到高的密實度。但是，碾壓過厚的鋪層會產生表面波動。厚鋪層壓實從距離車道邊緣一定距離開始，然后慢慢接近邊緣，防止邊緣物料發生位移。大鋼輪直徑和高振幅適合這些場合的使用。高振幅可確保整個鋪層都有良好的密實度。

瀝青路面的發展趨勢是薄鋪層和大骨料。但薄鋪層和大骨料在壓實中容易發生骨料壓碎。為了避免骨料壓碎但又保證密實度，解決方法就是使用低振幅（0.2-0.25mm），隨之相應要提高頻率（65-70Hz），這樣就能保證達到指定的密實度。

圖1是在確定的壓路機型號和混合料類型下，如何找到最適宜碾壓遍數的方法。在壓實實驗中，采用7.5噸雙鋼輪振動壓路機來壓實瀝青馬蹄脂碎石混合料，并要求達到指定的密實度。從圖上可以發現，該工作最適宜的碾壓遍數為6遍。

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2遍4遍6遍8遍

圖1. 碾壓遍數和密實度的關系

合適的碾壓速度范圍為2-6km/h。厚鋪層采用低碾壓速度能達到高的密實度。碾壓遍數取決于許多因素，首先是混合料的壓實性能和指定的密實度。

目前用于瀝青壓實的壓路機種類很多。壓路機的選擇受工程類型、規模和當地人的使用喜好的影響。

靜壓壓路機的壓實主要依靠機器的靜重，當然也受鋼輪直徑的影響。

輪胎壓路機的壓實主要依靠機器的靜重，輪胎的壓力。一般與靜壓光輪壓路機或振動壓路機配合使用，主要在終壓實階段消除前幾次壓實的鋼輪痕跡，密封表面。其用途更多的是表面拋光而不是壓實。

振動壓路機包括了靜載荷和動載荷。振動可極大降低物料的內聚力，即使使用相對較小的靜線壓力，也能提高壓實效果。振動壓路機可進行主壓（復壓）和終壓。在主壓中，它能達到最終的密實度要求。而小型施工中，僅采用靜壓可完成表面拋光。大型施工中，終壓實多使用靜壓光輪壓路機或輪胎壓路機。

熱瀝青的壓實性能受溫度影響很大。通常攤鋪溫度在130--160°C之間。在此溫度范圍中，瀝青非常軟，且是塑性的；隨著溫度降低，瀝青的黏度增加，壓實阻力也就相應升高了。

選擇一種壓路機或多種壓路機組合，不僅要考慮機器實現指定密實度的工作能力，也要考慮施工的經濟性。