瀝青路面壓實過程控制研究

摘要：瀝青路面發生早期損壞，經常是由于壓實不足造成的。改善壓實工藝，保證混合料充分壓實是提高瀝青路面建設質量的關鍵。尤其是當瀝青層層厚較薄，采用的混合料中的粗集料含量較多時，混合料溫度下降更快，可供碾壓的時間更短，對壓實的要求更高。本文通過分析瀝青路面壓實度的因素，研究了對瀝青路面壓實過程控制的要點，最后提出了改進措施。

關鍵詞：瀝青路面；壓實；施工控制

前言

瀝青路面屬柔性路面，要提高瀝青路面的承載能力、穩定性和使用壽命，必須對瀝青路面進行充分壓實。瀝青路面壓實不充分，就達不到交通承載能力所需要提供的足夠的抗剪強度，容易失去密水性、過早氧化并出現裂縫和松散等早期破壞。甚至最優設計的混合料，如果不充分壓實都會降低路面的使用性能。實踐證明，經過良好地壓實能有效地改進一種不標準的混合料的結果。正由于這個原因，壓實被認為是影響瀝青路面耐用性能最重要因素之一。

1.影響壓實因素

1.1材料性能

（1）集料性能

為了達到理想的壓實度，粗集料和細集料的一些性質是非常重要的，如顆粒形狀、棱角、吸水率和表面構造。級配混合料的最大集料尺寸、粗集料比例、砂用量、礦粉用量和類型等對瀝青混合料的壓實度都有直接影響。

在與其它指標相同的情況下，從粗到細均勻級配的混合料比單一尺寸集料級配的混合料或間斷級配混合料較易壓實，粗集料比例大的瀝青混合料，必須顯著增大壓實力，才能獲得所需的空隙率。另一方面，多砂的或細級配瀝青混凝土極易可塑，這種混合料仍難以達到適當的密實度。多砂的瀝青混合料在壓實作用下趨于推擠且難以壓實。

（2）瀝青性能

瀝青粘度影響瀝青混合料勁度，并與混合料的可壓實性有關。當壓實瀝青混合料時，高粘度往往會牽制顆粒移動；如果粘度太低，壓實時集料顆粒容易移動。當瀝青混合料較熱時，瀝青充當克服集料顆粒間摩阻力的潤滑劑，在混合料已冷卻時，瀝青充當結合集料顆粒的結合料[1]。

圖1表示瀝青粘度對壓實路面混合料壓實度影響。從圖1可以看出，在給定的溫度下，低粘度的瀝青比高粘度的瀝青達到的密實度要高，通過升高壓實溫度，高粘度瀝青能達到與低粘度瀝青一樣高的壓實度，于是了解壓實溫度下瀝青粘度的狀態對促使瀝青路面良好的壓實具有重要意義。

圖1瀝青粘度對瀝青混合料壓實度影響度

（3）混合料的性能

事實上，瀝青混合料性能更大程度地影響瀝青路面壓實，當瀝青混合料中瀝青用量較低時，易形成干澀、粗糙的混合料，這種混合料往往難于壓實。當瀝青用量太大時，可形成過渡潤滑混合料，使混合料在壓路機作用下，形成不穩定而且可開裂的混合料；對于低于最佳瀝青用量的混合料，可以通過增加壓實過程的效率來減少空隙率，達到一種滿意的程度，但如果瀝青用量高于最佳瀝青用量時，在壓實時幾乎不能防止瀝青混合料的極限變形[2]。

如果集料在烘干時含水量未達到規范最小值的要求，這種濕的瀝青混合料，在壓實過程呈現移動的傾向，結果很難進行壓實施工。

1.2施工對壓實的影響

（1）施工環境

主要包括：①大氣溫度；②風速；③太陽熱幅；④混合料的初始溫度；⑤基層的初始溫度；⑥面層的厚度。研究表明：損耗到基層的熱要超過大氣層，因此在壓實時，整個路表面隨時間的溫度分布是很重要的，基層溫度、攤鋪溫度、大氣溫度和表面溫度是影響冷卻速率的四個最重要的因素。

一般認為，普通瀝青混合料在施工期間，想要在80℃條件下減少空隙能力，顯得更為困難。在瀝青混合料表面溫度達到80℃之前，若基層溫度或厚度適于短時間碾壓，那么就可使用振動壓路機，以達到一定的壓實效果。

對一般瀝青混合料來說，高攤鋪溫度，即大于150℃以上，可能有利于壓實，但從耐久性觀點來看，它有可能降低瀝青混合料的性質。

（2）面層厚度

瀝青混合料路面的厚度，包含三個意義：一是壓實面層的絕對厚度：二是與混合料中骨料最大粒徑有關的厚度，三是厚度均勻性。

一般而言，面層越厚，混合料冷卻速度就越慢，在溫度下降到停止碾壓以前用于壓實的有效時間也就越長，面層越薄，熱損耗越快，這就大大減小了壓實的有效時間。

當力求達到所需要的壓實度時，集料的最大粒徑和面層厚度之間的關系是重要的，從密度和平整度來看，集料最大粒徑一般不能超過其厚度一半。

2.瀝青路面壓實控制研究

2.1碾壓流程及原則

2.1.1壓實程序

壓實流程分為初壓、復壓和終壓三道工序。初壓的目的是整干和穩定混合料，同時為復壓創造有利條件，是壓實的基礎，因此要注意壓實的平整性；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，因此必須合理地選擇壓路機類型和調整壓路機的振頻振幅；終壓的目的是消除輪跡，最后形成乎整壓實面，岡此這道工序不宜用重型壓路機在高溫下完成[3]。

2.1.2壓路機的錯輪

無論何時壓路機都應從外側低處向路中碾壓、二輪壓路機向前碾壓第一遍后，不應在碾壓作業段前端錯輪，應原路退回碾壓第二遍，在碾壓作業段的后端進行錯輪，然后再碾壓下一個碾壓帶，相鄰碾壓帶應重疊15cm左右。壓完全幅即為兩遍。壓路機應在完全退出碾壓作業段后停止振動并緩緩錯輪，以免錯輪過急造成瀝青混合料的推移和擠起混合料。

2.1.3碾壓過程中注意的問題

碾壓過程需要注意以下幾點：碾壓作業段的起終點應有標識，最好插旗表示，以避免出現漏壓現象；在碾壓過程中，為了不使混合料溫度下降過快，下一個碾壓帶就要向攤鋪機靠近一些，使折回處不在同一橫斷面上，而是呈階梯形地隨攤鋪機向前前進。在碾壓過程中，壓路機有瀝青混合料粘輪或被帶起現象時，可向碾壓輪灑少量水或加洗衣粉，嚴禁灑柴油；輪胎壓路機可不灑水，或在連續碾壓一段時間待輪胎已發熱后停下灑洗衣粉水。為保持碾輪的溫度，輪胎壓路機應在熱的混合料上連續碾壓。低溫施工時可使用環形物圍住輪胎來阻擋冷空氣的直接侵襲；碾壓后的路面在冷卻前，任何車輛機械不得在路面上停放（包括加油、加水的壓路機）。并防止礦料、雜物、油料等落在新鋪的路面上，路面冷卻至50℃后才能開放交通。

2.2不同壓實方法的有效性與適用性

為了壓實瀝青混合料，應采用合適的壓力，無論何種類型的瀝青路面壓路機都有作用力施加于接觸面，接觸面大小不清楚的話，實際的壓實力也就不知道。壓實過程中，混合料阻力并不清楚，但它是逐漸增大的，而壓路機的接觸面積逐漸減小，壓路機施加的接觸壓力在增大。壓實過程中理想的情況是粒料只向下移動，但水平位移不可避免，可是這種水平位移代表了混合料位移，應使它降低到最小，以避免發生裂縫。為了避免水平位移，所用壓路機不必施加過大的壓力，使混合料產生超過限額的應力。對軟性混合料，以采用較低的接觸壓力與較大的接觸面積為宜，接觸面積較大能在較大范圍內產生效果。按這些要求，通常采用較輕型的壓路機對軟性混合料壓實顯得更為合適[4]。

從原則上講，軟性混合料碾壓速度應低于干硬性混合料，其原因為：較高碾壓速度導致有較大的水平力作用于路面，會產生位移較大的危險；較高碾壓速度對于振動壓實有形成搓板路面的危險。

2.3壓實工藝與規則

1）碾輪的噴灑水

為了阻止碾輪上粘有瀝青混合料，必須使碾輪保持足夠的濕度，但過量的灑水又會導致混合料不必要的降溫。因此，保持水箱和噴灑器良好的狀態，就顯得非常重要。在噴灑水之前應確保水箱裝滿干凈水。

2）碾壓圖形

碾壓一個自由車道時，從車道外側開始，碾輪的邊緣要凸出路面邊緣5～10cm，碾壓時壓路機按行車方向逐漸碾壓，如果路表面存在的橫向傾斜，碾壓時應從路面最低側開始。對于較厚的瀝青路面，每一次碾壓時應從路邊緣向內30～40cm處開始，以防止瀝青混合料擠出，同時允許外側邊緣瀝青冷卻產生穩定的剪切區，以利于壓實

3）接縫處壓實

一個良好的干坦的瀝青路面，在很大程度上取決于縱橫縫的施工質量。橫向接縫在初次壓實時，應使熱瀝青混合料重疊在冷瀝青路面上10～20cm，然后用壓路機壓實。

3.提高瀝青路面壓實度措施和方法

由于混合料具有熱塑性，在高溫下瀝青結合料起到潤滑作用，易于壓實，隨著溫度的降低，壓實作業除了克服骨料間的內摩擦力外，還要克服粘滯阻力，因此混合料的溫度特性，決定了混合料的碾壓溫度、碾壓開始時間及碾壓距離等參數。而且對于不同的瀝青混合料類型，為了有效地提高壓實效率，其壓實機具的選擇原則也不相同。

3.1確定碾壓溫度

由于不同的瀝青具有不同的粘性特性，因此為了使瀝青路面更好地壓實，應首先通過試驗確定，瀝青的粘度——溫度曲線，然后以280±30 時溫度為壓實溫度。

3.2不同壓實方法的效率

壓實過程中，理想的情況是粒料只向下位移，但水平位移不可避免，而這種水平位移代表混合料的位移，應使它降低到最小，以免發生裂縫或壓實不足；為了避免水平位移，所用的壓路機不必施加過大的壓力，以使混合料產生超過限額的應力。

對于硬性瀝青混合料，振動壓路機能有效克服內摩擦力，而用較重型振動壓路機碾壓接觸壓力較小，在中間碾壓時用振動碾壓來提高壓實力，也就是通過組合使用靜力與振動碾壓產生可變的壓實力，這對必須在低溫碾壓的混合料來說，特別重要。

振動壓路機的振動輪把額外的能量傳給混合料，對于硬性混合料來說，它帶來的優點是十分明顯的，而對軟性混合料，通常最好采用低振幅（不大于0.4mm）。為了建立瀝青混合料工作穩定性，有振動壓路機工作之前，最好用靜力壓路機穩壓，對不同混合料來說，頻率對壓實效果的影響也較明顯，用于瀝青混合料壓路機頻率范圍通常為40～50HZ。對振動和靜力壓路機來說，有振動滾輪是一個優點，用驅動滾輪把路面材料擠出的傾向減少后，將減少路面的位移。

4.結語

總的來說，對瀝青路面壓實過程控制要做到以下幾點：在碾壓工藝上，當路面碾壓厚度確定時，影響壓實效果的最重要因素是壓路機數量和型號配置；不同瀝青混合料有著不同的的壓實特性，應區分不同情況選擇碾壓設備和施工工藝；瀝青混合料的壓實性能與混合料的溫度有很大關系，較低溫度時的壓實作業，很難達到要求的壓實度。

參考文獻：

[1]喬利紅.高等級公路瀝青路面施工質量過程監控技術研究.河北工業大學碩士論文.2013.

[2]陳小龍.基于混合料壓實特性的瀝青路面壓實工藝研究[D].長安大學2012.

[3]鹿中山，楊樹萍.瀝青路面的施工質量控制[J].合肥工業大學學報（自然科學版）.2012（03）.

[5]熊先富.影響瀝青路面內在質量的主要因素及施工控制[J].中南公路工程.2013（01）.