沥青路面施工中压实工艺研究

2023-01-24

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工艺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5cm~7.5 c m。

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

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。

(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。

3 碾压工艺

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。初压应尽可能在高温下进行, 但沥青胶结料的温度也不能过高, 这取决于混合料组成和层厚。一旦混合料冷却, 沥青胶结料粘度会增大, 密实度则难以达到。初压时应当使压路机尽可能靠近摊铺机, 尽可能早开始碾压, 这样可以在沥青混合料温度最高时碾压。如果混合料温度太高, 粘在钢轮上, 应立即退回压路机, 等待几分钟, 使摊铺料冷却, 但不能等待时间太长。

(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。

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。

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。

摘要:本文基于笔者多年从事沥青路面施工的相关工作经验, 以沥青路面施工中的压实工艺为研究对象, 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工艺, 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一定的参考价值和借鉴意义。

关键词:沥青路面,施工,压实,碾压

参考文献

[1] 高性能沥青路面Superpave技术实用手册[M]江苏省交通科学研究院, 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.