分析輪胎壓路機壓實熱拌瀝青混合料的機理和作用

張顯

（甘肅路橋第三公路工程有限責任公司 甘肅蘭州 730000）

分析輪胎壓路機壓實熱拌瀝青混合料的機理和作用

張顯

（甘肅路橋第三公路工程有限責任公司 甘肅蘭州 730000）

瀝青路面壓實是公路工程施工中的一個重要環(huán)節(jié)，它直接決定公路工程的質(zhì)量和運營能力。這就要求在混凝土路面壓實過程中，去選擇合理的碾壓機械，嚴格按照施工的壓實標準，加強壓實質(zhì)量的檢測，為我國交通運輸業(yè)的發(fā)展做出貢獻。研究表明，輪胎壓路機對瀝青混合料的壓實中可以獲得更高的壓實質(zhì)量，應成為做壓實機械的首選。

道路施工；輪胎壓路機；壓實機理

引言

在現(xiàn)階段，我國城市化建設(shè)已經(jīng)深入進行，公路運輸也進入了一個新的發(fā)展時期，對公路瀝青路面壓實技術(shù)的研究具有非常重要和現(xiàn)實的意義。對于路面壓實工作的開展，正確選擇壓實設(shè)備是關(guān)鍵。我們選擇輪胎壓路機作為壓實機械，就必須要了解它的機理和特點，以便高效合理的運用于壓實工作。

1 輪胎壓路機的機理介紹

輪胎輪胎壓路機普遍采用的行走機構(gòu)是雙排光面輪胎，它也是壓路機執(zhí)行作業(yè)的工作裝置。在實際運行中，輪胎與鋪層之間實現(xiàn)整平和壓實效果是通過相互作用力實現(xiàn)的，所以我們要對輪胎壓路機的工作原理進行充分的了解。

在壓實過程中，輪胎壓路機與鋪裝層之間主要在水平面內(nèi)壓路機前行方向和垂直方向體現(xiàn)出相互作用力，在前進垂直方向中也有的作用力，雖然力小，但對鋪層壓實作用也不能忽視。當在垂直方向的時候，路面鋪層會受到壓路機輪胎的重力引發(fā)的垂直靜載荷，在其作用下會使瀝青材料顆粒間的空氣和水被擠壓出來，使鑲嵌結(jié)構(gòu)逐漸趨于穩(wěn)定，從而使鋪層更加密實。壓路機前進方向水平面上，輪胎壓路機和鋪層之間的作用力只要體現(xiàn)在壓路機的前進阻力上。行走阻力是由輪胎彈性變形引起的摩擦阻力、輪胎的滑動阻力、車輪的推土阻力以及驅(qū)動輪的滑動阻力等部分構(gòu)成。據(jù)Bekker假設(shè)的內(nèi)容，我們認為是在前進阻力作用下，表面層受到了與之大小相同，但方向與之相反的反作用力，該力直接對路面鋪層產(chǎn)生一種剪切力效果，使瀝青混合料的粒子產(chǎn)生相對移動，有利于物料在水平面上輪胎壓路機前進方向?qū)崿F(xiàn)相對位置的重新組合，方便許多小顆粒物料鑲嵌于大顆粒物質(zhì)構(gòu)成的骨架之中，最終實現(xiàn)鋪層的密實。

對于表層顆粒來說，輪胎進入結(jié)合區(qū)之后，結(jié)合區(qū)的物料受到了向前的推擠力，并且推擠力水平向前，最終使物料相對于原來位置向前移動。當輪胎壓路機退出該區(qū)域區(qū)的時候，結(jié)合區(qū)的物料受到了向后的剪切力，最終使物料相對于原來位置向后移動，這一系列過程對鋪層的物料產(chǎn)生平面內(nèi)壓路機水平前進方向上的揉搓作用。

通過上述的阻力分量可知，對鋪層密實作用最為顯著是壓路機輪胎變形引起的滾動阻力。由于鋪層與輪胎之間的接觸面在壓路機作用于路面的造成支持力和壓路機本身的重力作用下發(fā)生形變。對于鋪層表層顆粒，當輪胎開始進入材料的結(jié)合區(qū)，該區(qū)物質(zhì)受到水平向后的剪切力，相對于初始位置相對運動，當結(jié)合區(qū)中輪胎退出之后，此區(qū)材料受到水平向后的力，相對初始位置向后移動，這種運動就對鋪層水平面的的材料產(chǎn)生了。

2 揉壓效應分析

2.1 獲得高密實度

由不同粒徑的碎石、石粉、沙和瀝青按一定的設(shè)計配以攪拌制成熱拌瀝青混合料，在碾壓過程中，不同的壓路機碾壓過程如下：

（1）輪胎壓路機的壓實?；旌狭项w粒之間在揉壓作用下摩擦力大大減小，互相靠近、重新排列，混合料小顆粒也容易進入大顆粒間隙之中，使壓實密度達到設(shè)計規(guī)劃要求。

（2）靜力光輪壓路機的壓實。靜載荷作用于瀝青混合料使其發(fā)生顆?？拷?，只有極少數(shù)顆粒進入顆粒大孔隙之間，大顆粒的重新排列受到它們之間的摩擦阻力作用而移動困難。雖然熱瀝青有潤滑作用，但是重新排列由于這種靜壓力受到了極大地限制，使壓實密度達不到要求。

（3）振動壓路機的壓實。在振動作用下，混合物彼此靠近和重新排列，小顆粒受力進入大顆粒之間的間隙比靜力效果要好得多，但振動力的作用只是上下的，其次混合材料的大顆粒為破碎石，是非常不規(guī)則的形狀，雖然存在振動力，但同樣也會存在鑲嵌卡制現(xiàn)象，并不能達到最佳的壓實效果。

2.2 對返油有利

瀝青混合料的瀝青混結(jié)合料具有以下功能：①對每一粒集料潤滑，減少壓實功，減少摩擦；②對于密封鋪層表面有利，防止泥漿、水和空氣的侵入；③起粘結(jié)作用，瀝青冷卻之后將集料大小顆粒粘在一起。因此，壓實過程不僅僅是混合顆粒彼此接近，填筑壓實，而且還得使瀝青結(jié)合物進入顆粒之間的空隙，將結(jié)合料粘結(jié)在一起，多余的還要返到表面，以填補在表面上的空隙，實現(xiàn)密封面，以防止水，空氣和泥漿入侵。輪胎路碾機的揉壓作用可以幫助將多余的瀝青結(jié)合材料返回到表層來用來密封表層。

2.3 能消除熱裂紋

振動壓路機和靜力光輪壓路機碾壓熱拌瀝青混合料的時候，有推移等原因會導致碾壓熱裂紋，其一旦形成，通過垂直振動力和垂直靜壓力不能消除。也就是說振動壓路機和靜力光輪路機是不能夠消除熱裂紋的。如果不消除熱裂紋，泥、空氣和水就會從裂縫中侵入，導致路面早期損壞。輪胎壓路機對路面有揉壓作用，在適當?shù)哪雺簻囟认掠幂喬郝窓C碾壓，輪胎產(chǎn)生的揉壓力能夠讓裂紋處的混合料水平移動，熱瀝青被擠到裂紋在，以填補裂縫中的空隙，最終消除了裂紋。

2.4 能保證均勻壓實

振動壓路機和靜力光輪壓路機都是采用鋼輪，并且鋼輪很寬，鋼輪接觸線在瀝青混合料材料大顆粒之間會形成“過橋”的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會留下空隙，產(chǎn)生不均勻壓實作用。它會產(chǎn)生不均勻的壓實。此外，在平鋪寬度方向也會不平整均勻，也存在同樣的高低不平衡現(xiàn)象，由于寬鋼輪，當順著攤鋪方向壓密時，同樣存在此現(xiàn)象，壓實不均勻。與此相反，橡膠輪胎曲柔靈活而且單輪胎是窄的并能沿著這些輪廓更好的壓實，從而較好的壓實表面和產(chǎn)生較好的密實性。

2.5 可以消除壓實層的內(nèi)應力

熱拌瀝青混合料鋪層，通過鋼輪壓實后會有內(nèi)應力，此內(nèi)應力要一段時間才能消除，這就對重建道路或道路維修，鋪層壓實好路層之后，在短時間內(nèi)開放通行，就會造成路面力早期損壞和應力裂紋。輪胎壓路機的揉壓作用能夠消除內(nèi)應力，內(nèi)部應力很小，能滿足短時間內(nèi)對交通的要求，也不會產(chǎn)生應力裂紋。

3 總結(jié)

對輪胎壓路機壓實瀝青混合料的壓實作用和機理分析與研究后，得出在瀝青混合料鋪層壓實過程中，輪胎壓路機具有其他類型的壓路機沒有優(yōu)點。所以，在瀝青路面壓實機械配置和選型中，選擇以輪胎壓路機為主要的復壓機型。此外，輪胎壓路機還可廣泛用于各種建筑基礎(chǔ)的壓實。在最后壓實兩側(cè)邊的時候，可以使鋪層的表面均勻平整，而且對路邊邊緣石的碰撞，相比鋼輪壓路機及其他機型要小很多?？傊?，輪胎路路機在各類施工過程中有著非常廣泛的用途，對其他方面的作用機理和用途需要更近一步的探討和研究。

[1]劉天林.公路瀝青混合料路面壓實施工技術(shù)探討[J].工程科技，2013，26（2）：125～126.

[2]郭雪峰．公路瀝青混合料壓實施工中振蕩技術(shù)的應用探討[J]．華東公路，2011（01）：14～15．

[3]劉建雄.公路熱拌瀝青混合料路面施工技術(shù)探討[J].公路交通科技（應用技術(shù)版），2013（08）：86～87．

U415.52+1

A

1004-7344（2016）12-0131-02

2016-4-10

張顯，男，本科，畢業(yè)于西京學院，主要從事公路工程機械設(shè)備管理工作。