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(shè)中非常關(guān)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(huán)境因素。

關(guān)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(zhì)量和道路使用壽命卻主要依賴終攤鋪和壓實。根據(jù)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(shù)和施工環(huán)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(shù)。快速和正確的計算冷卻時間對工程承包商選擇施工設(shè)備來說是非常必要的。此外，合理的設(shè)備技術(shù)參數(shù)也是最低成本，最高施工質(zhì)量的基本條件。根據(jù)實際瀝青成分、生產(chǎn)率要求、混合料溫度和其他必要的施工條件，使用實現(xiàn)施工要求的最優(yōu)化和經(jīng)濟合理的攤鋪機、壓路機型號和數(shù)量。

瀝青攤鋪

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

很多因素影響攤鋪質(zhì)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(yù)壓密實度、表層構(gòu)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(yù)壓密實度表層構(gòu)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(shù)在某種程度上能影響整個攤鋪過程，特別是預(yù)壓密實度，表面平整度和表層構(gòu)造深度，在很大程度上依賴于攤鋪過程的好壞。按壓實機構(gòu)可將熨平板分為振動型、振搗和振動組合型、高密實型。根據(jù)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(xiàn)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(dǎo)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(dǎo)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(wěn)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(jié)構(gòu)的因素是混合料的攤鋪溫度。不同的攤鋪溫度能產(chǎn)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(chǎn)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(huán)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(chǎn)率

環(huán)境因素包括：

l環(huán)境溫度

l底層溫度

l風(fēng)速

機器因素包括：

l線壓力

l振幅

l頻率

l碾壓遍數(shù)

l碾壓速度

瀝青混合料可以分成穩(wěn)定瀝青料和軟瀝青料。提高路面承載能力，需要穩(wěn)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(shè)備，振動壓路機成為首選。

軟瀝青混合料在壓實時會有側(cè)向位移而產(chǎn)生細小橫向表面裂紋（3-5mm深）。適當?shù)慕K壓實或道路使用后的車輛行駛，可以修復(fù)這些裂紋。若產(chǎn)生縱向裂紋，因其深度深一般很難完全修復(fù)。因此壓實軟瀝青混合料需要采用特殊的設(shè)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(chǎn)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(xiàn)指定的密實度，就要增加壓路機數(shù)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(chǎn)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(fā)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(fā)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(fā)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(yīng)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(shù)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(fā)現(xiàn)，該工作最適宜的碾壓遍數(shù)為6遍。

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2遍4遍6遍8遍

圖1. 碾壓遍數(shù)和密實度的關(guān)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(shù)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(guī)模和當?shù)厝说氖褂孟埠玫挠绊憽?/p>

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(nèi)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(fù)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(yīng)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(xiàn)指定密實度的工作能力，也要考慮施工的經(jīng)濟性。