沥青路面施工压实关键技术探讨

'沥青路面施工压实关键技术探讨　　摘要：路面压实的方式应随混合料温度、气温、风速、下卧层温度的变化而调整。本文以沥青路面施工中的压实关键技术为研究对象，分析探讨了为保证沥青路面压实的质量，压实的设备类型，影响设备压实的因素和碾压关键技术，论文最后给出了笔者基于工作经验总结对问题与建议，全文是笔者长期工作经验基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。关键词：沥青路面施工压实碾压中图分类号：U415文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）09（b）-0044-02路面压实是沥青路面质量的关键，不同的混合料和路面结构类型有不同的压实工艺，SMA和Superpave混合料碾压应紧跟摊铺，而AC型混合料却有不同，改性沥青混合料的压实也不同于非改性沥青，一个工程成功的压实技术并不一定适用于其它工程，应根据环境、条件等变化而变化。1压实的设备类型最常使用的四种类型的压路设备分别是：静作用钢轮压路机、轮胎压路机、振动压路机、组合压路机。1.1静作用钢轮压路机 静作用压路机利用其自重将铺层中的空气挤出，减少空隙率，使矿料颗粒靠近，达到增加路面密实度的目的。许多年以来，静作用钢轮压路机是作为沥青材料的标准压实设备。钢轮压路机的压实层厚度一般小于5～7.5cm。1.2胶轮压路机胶轮压路机可用于沥青路面的初压和复实，这种压路机通过搓揉的方式作用于路面。用作终压时，轮胎压路机对密实度的提高，并不比钢轮或振动压路机明显，但有利于提高路面平整度。1.3振动压路机振动压路机现在应用比较广泛，这是因为除了静重外，振动压路机通过振动冲击力来增加混合料的压实，同时大大减小压实的遍数。这种振动在频率及振幅上有一个较大的范围。通过关闭振动系统，还可以静压方法进行终压。1.4组合压路机组合压路机采用一个振动鼓外加三个或四个充气轮胎（轮胎位于压路机后部），这种压路机试图将轮胎压路机和振动压路机的优点结合起来，组合压路机的应用可以减少需要的压实设备，适用于那些振动及轮胎压路机均需要的场合，或无严格规范控制的地方。然而组合压路机的效果没有独立的振动或轮胎压路机效果好。因此，组合压路机目前仍未推广应用。2 影响路面压实的因素（图1）2.1材料的性质（1）集料。集料及沥青均会影响混合料压实，集料颗粒间的摩阻力是影响压实的重要阻力，它同时又是影响压实铺层稳定性的重要因素。这种摩阻力是集料表面纹理构造相互作用的结果，同时也是所有集料形状和角度的作用结果。 具有粗糙界面的集料之间难以相互移动，产生较高颗粒间摩阻力，这会导致那些颗粒棱角性好的混合料需要更大的能量去压实。在压路机的作用下，外形平滑的集料摩阻力较小，较容易靠拢在一起，只需要较低的压实功，有时轻型压路机也可以应用。通常说来，破碎集料通过破碎面将会增加表面纹理构造，破碎集料有更多的棱角性，这些十分有利于提高压实路面的强度。集料的安定性和吸水性也是影响压实的重要因素，软的或坚固性不好的集料在钢轮压路机的作用下会破碎，从而难以达到较好的密实性，吸水性好的集料使沥青从集料表面进入颗粒内部，因此使混合料变干，使压实更困难。混合料中有过多的圆形砂粒时，施工过程中较难以操作。过多的砂粒就像球作用于混合料中，施工和易性好，但是难以碾压。如果混合料的中间细集料过多，尤其是靠近0.6mm筛孔的集料过多，会使混合料变脆，因此混合料有较低的稳定性，并且很容易过压，所以需要采用轻型的压路机和较低的碾压温度，机制砂的应用会减少或消除这个问题。（2）沥青胶结料。沥青胶结料的粘度严重影响压实，当混合料压实时，高粘度的沥青会限制集料颗粒的移动。如果粘度太低，压实时颗粒易于移动，但是一旦压实完成，就没有足够的力保持颗粒就位。（3）层厚。通常来说，较厚的铺层易于达到规定的压实度，厚的铺层保温时间长，因此有足够的时间来碾压。而薄层降温快，需要压路机尽可能快地压实，因此薄层（4cm以下）混合料的初压温度要高，以保证有足够的时间去压实，厚层（7cm以上）可以稍微降低初压温度。（4）混合料的温度。混合料温度是影响热拌沥青混合料压实的重要指标，它影响了沥青的劲度，反过来，它又控制了混合料的压实特性。太高的温度会导致压路机作用下混合料流动，太低的温度会导致混合料太硬而不易压实。合适的压实温度应该为有足够的时间完成压实的温度。2.2气候环境因素 不仅混合料的温度重要，空气温度对路面的后压实有显著的影响，冷空气吹过摊铺层会使热沥青混合料的温度迅速降低。空气温度越低，混合料温度降得越快。气温低于5℃时，不宜施工薄层沥青路面（厚度小于5cm的混合料），因为混合料温度下降太快而来不及压实。薄层混合料温度在碾压前下降很快，特别是在寒冷的天气。在环境温度较低时，应采用较厚的铺层。风是影响压实的另一个主要因素。风速越大，混合料冷得越快，气候较冷。时修筑面层，风的降温是一个重要问题。风的降温作用通常会在混合料表面形成6.3～12.5mm厚的硬壳层，这是影响压实的一个重要因素。3碾压关键技术分析3.1碾压程序热拌沥青混合料施工中，很重要的一点是混合料拌和、运输正常，路面连续摊铺，在开始碾压前形成一个均匀一致的铺层。（1）初压。初压是碾压过程的第一步，通常采用振动压路机或静作用钢轮压路机。初压宜采用双轮驱动的压路机，因为驱动轮可以减少混合料的水平推移，非驱动轮会将其前面的混合料推移变形。（2）复压。复压在初压后进行，静作用钢轮、胶轮与振动压路机均可应用于复压，振动压路机通常采用低幅（与初压相比较），复压是获取压实度的最后一步，也是获取路面平整度的第一步。对于较难压实的混合料，根据需要可选用重型压路机进行复压。 　　（3）终压。终压可以提高路面平整度，在路面温度尚能消除轮迹时进行，通常采用静作用钢轮压路机和胶轮压路机，振动压路机以静压的方式也可以用于终压。一般来说，终压应在混合料低于80℃前完成。低于此温度，就变得很难压实。不同的混合料有不同的最低压实温度要求。3.2薄层路面的压实当路面的厚度小于4cm被认为是薄层。薄层通常作罩面或新建面层的磨耗层。为了避免过压或破坏集料，通常采用略小的压实功，压实薄层混合料常需要采用静作用压路机，振动压路机应采用静压的模式或较小的振幅。 碾压薄层混合料需特别小心，以下是一些有益的经验：当压路机停在薄层上时不要在路面上转向。这条原则适用于各种厚度的铺层，但对薄层来说更重要，因为它们易于损坏或扭曲变形。碾压薄摊铺混合料时，可以关闭钢轮的振动系统，进行静作用碾压，或者用单轮、小振幅振动。操作手应当试验在各种参数下碾压，从中选择最佳方案。当改变方向或停止时，一定要关闭振动系统，这可以防止轮子总在同一点振动，这条原则也适用于所有层厚的情况。有些压路机有自动关闭振动系统的功能，在薄层上工作更容易。如果铺层为斜坡，应从新铺层的低位处开始碾压。尽可能地紧跟摊铺机碾压，记住薄层降温很快，只有较短的时间可以达到所需的压实度。另外，低温碾压容易压碎集料。3.3厚层路面的压实厚层的路面（厚度大于7cm）易于压实，主要因为厚层保温时间长，碾压工作的时间长一些。同时由于厚层不易过压，压碎集料少一些，因此可以采用更大的压实功，更大的振幅，因此与薄层同样的压实次数就可能得到所需的压实度。碾压厚层路面需注意的一点是：初压时轮前的混合料可能会推移，如果这种现象发生，可以采用两种解决办法：改变碾压的模式，使压路机远离摊铺机（使混合料稍许冷却），或者初压采取静压或者低振幅的方式。对于较厚的摊铺层，可能只选择前钢轮振动压实效果最好。启动钢轮振动会将钢轮下的混合料卷起，而不是像静作用碾压那样向前推混合料而形成波形。同样需要试验几种不同的振幅或频率，以便达到双钢轮压路机的最佳效果。3.4典型的碾压模式好的碾压模式不但要均匀地、有效地使路面达到规定的密度实及平整度的要求，而且始终要与摊铺效率相适应。碾压模式应依据试验路确定，确定以下参数。（1）碾压铺层全宽所需的次数；（2）达到密实度所需的压实次数；（3）压路机与摊铺机的距离有多远。 比如压路机从新铺层的一侧开始压实，当压实速度达到后，操作手开启振动系统，压路机匀速直线前进，驶至摊铺机附近，接着压路机沿原路径倒退，开始第二次碾压。当回到起始点时，移动压路机开始新一次的压实，与压实过的路面重叠大约15cm。第三遍压实除压路机倒退的地点应超过第一遍之外，其余与第一遍相似。摊铺机不断前行，为了保证摊铺机与压路机间合适的距离，每一次压路机倒退点将比前一次更向前。采用这种压实顺序，一直完成整幅宽度路面的碾压。开始新一遍压实时，压路机沿弧形开到前一次碾压的第一遍倒退点处开始新一遍的压实程序。4问题与建议 （1）路面压实的方式应随混合料温度、气温、风速、下卧层温度的变化而调整。一些标段在试铺段中确定了碾压方案后，生产中就不再变化。试铺段的施工一般是在理想状态下进行的（天气、设备等），实际施工的状态往往达不到试铺段的条件，因此在不利状态下，应调整压实方案，加强路面的压实。（2）试铺段的施工对确定碾压工艺很关键，各标段也都非常重视，但一些标段的试铺工作流于形式。如摊铺速度与拌和产量不匹配，不同碾压方案施工长度太短等。导致试验路确定的压实方法，在实际施工时做不到。（3）不同的混合料有不同的碾压特点：SMA可以在高温下碾压，AC型的碾压却不能这样；Superpave比AC需要更大的压实功；AK同AC的碾压也有差异。一些操作人员这方面的知识不够了解，建议加强对现场施工人员的技术培训。（4）上面层压实度检查时，一些地方不愿在行车道上取芯，不能全面反映路面的状况（厚度、压实度）。调查表明行车道上的摊铺机纵向接缝处是路面压实的薄弱环节。（5）建议在以后的施工中采用随机数选点取芯，并加强对纵向接缝附近路面压实度的检查。（6）建议在以后的施工中加强对核子密度仪等无破损技术的应用。参考文献[1]高性能沥青路面Superpave技术实用手册，重庆市交通科学研究院，2002，5.[2]中华人民共和国行业标准，公路沥青路面设计规范[S].人民交通出版社.'