瀝青混凝土路面壓實度影響因素分析及控制探討

宋 鵬

（中國中鐵四局集團 第一工程有限公司，安徽 合肥230023）

1 原材料的影響及控制

混合料的性能對瀝青混凝土路面壓實的影響很大，而且效果非常明顯。瀝青混合料是由適當(dāng)比例的粗、細集料及填料組成的符合規(guī)定級配的礦料與瀝青拌制而成，因此瀝青混合料的壓實特性主要取決于集料的特性、瀝青的性質(zhì)、瀝青膜的厚度以及結(jié)合料的性質(zhì)等。

1.1 集料

在瀝青混合料中，粗集料的以下三種性能將影響混合料的密度：表面紋理、顆粒形狀和破裂面的數(shù)量。壓實功隨著集料棱角性、公稱最大粒徑和集料硬度的增加而增加。要達到同樣的壓實功，圓形集料比立方形或塊形集料需要更少的壓實。

1.2 瀝青

瀝青混合料密實的能力受瀝青等級和含量的影響。在給定的溫度條件下，瀝青的黏度越高或針入度越小，通常混合料的勁度越大，就越難以壓實，達到所要求的密度需要更多的壓實功。在混合料生產(chǎn)過程中，瀝青結(jié)合料的硬化程度同樣也會影響混合料的可壓實性。在拌和中，不同瀝青因它的化學(xué)性質(zhì)不同引起的老化程度也不同。拌和設(shè)備的類型和工作特性也會影響瀝青的老化，滾筒式拌和料機部分拌和時瀝青通常更容易硬化。

1.3 級配

級配是瀝青混合料的最重要特性，影響到混合料的諸多性能，如勁度、施工和易性、抗滑性、高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性、抗開裂性甚至耐久性。不同級配類型的混合料其壓實特性有較大的差別。為達到規(guī)定的密實度，通常連續(xù)密級配混合料很容易壓實，而開級配或半開級配混合料一般明顯需要更多的壓實功。對于多砂或細級配混合料，因為它們固有的不穩(wěn)定性，通常很難被壓實。含有過多中間尺寸細集料的混合料，因為它們?nèi)鄙賰?nèi)粘聚力，也很難壓實。

1.4 混合料

在高溫下攤鋪的混合料比低溫下攤鋪的混合料更容易壓實。然而，如果初壓溫度太高，則混合料就可能變的很不穩(wěn)定而很難壓實，待溫度降低，瀝青結(jié)合料的黏度上升時才可以壓實。相反，如果混合料在初壓時的溫度太低，為了達到規(guī)定的壓實度，則需要增加壓實功，而實際上，這將永遠達不到規(guī)定的壓實度。

瀝青結(jié)合料的溫度敏感性影響混合料的工作性和有效壓實時間。對于溫度敏感性高的瀝青，其有效壓實時間很少，這是由于混合料的勁度隨著溫度的流失而變得更大，混合料的可壓實時間就變得更少，因此，在使用時，應(yīng)選擇溫度敏感性小的瀝青。

2 壓實機械的影響及控制

瀝青混凝土路面的密度受所采用的壓實方法的影響。當(dāng)采用不同的壓實設(shè)備及其組合時，在同樣的壓實遍數(shù)下可以獲得不同的密度水平，為了獲得所需的密度水平和滿足規(guī)范要求以及提供平整的路面，壓實機械通常由兩個碾壓輪組成。

2.1 靜力鋼輪壓路機

靜力鋼輪壓路機，影響路面壓實效果的主要因素是壓路機的總重、鋼輪與混合料的接觸面積以及鋼輪的行走方式。鋼輪與混合料之間的有效接觸壓力決定了這種壓路機的實際壓實功。接觸壓力取決于鋼輪在混合料上的貫入深度。當(dāng)貫入深度增加，則接觸面積就會增大，因此接觸壓力反而減小，結(jié)果，提供給混合料的壓實功也就減少了。

具有大直徑的靜力鋼輪壓路機比小直徑的靜力鋼輪壓路機具有更小的接觸角，而小直徑的靜力鋼輪壓路機反推結(jié)構(gòu)層的水平力要較小。大直徑的鋼輪碾壓時，材料受壓縮的時間長，不易造成反常；而小直徑的鋼輪則相反。另外小直徑的鋼輪碾壓時，鋼輪前面容易造成混合料堆擠，當(dāng)堆積的混合料造成淤積而致使碾壓輪不能繼續(xù)推動混合料時，不得不從擁起的鼓包上壓過去，從而形成一個擁包，因此小直徑的鋼輪碾壓的平整度不如大直徑的鋼輪碾壓的平整度好。目前該種壓路機大多為重型，主要用于瀝青混凝土路面的初壓或終壓階段。

2.2 振動鋼輪壓路機

振動鋼輪壓路機有一個振動加載組件，振動壓路機的壓實功受機器的靜載和動載影響。動載在壓密瀝青結(jié)構(gòu)層中是一個非常重要的力。振動減少了壓實期間的機械摩擦，但是增加了之后的機械連鎖。

當(dāng)混合料初步密實后形成一個整體，混合料的勁度增大，傳播振動的能力增強。當(dāng)振動頻率接近混合料的自振頻率時，形成共振，使混合料的振動加大，振動力避進一步向縱深傳播，從而深層混合料得到密實。由此可見，振動壓路機是靠振動輪的高頻振動，產(chǎn)生沖擊波，使混合料產(chǎn)生共振，大大降低了混合料的內(nèi)摩擦阻力，再利用壓路機的自重和沖擊力將混合料壓實，這樣提高了壓路機的壓實效果和壓實速度，使深層的混合料也得到了很好的壓實，其壓實能力大大優(yōu)于靜力壓路機。

在施工中，瀝青混凝土路面一般采用“初壓，復(fù)壓，終壓”的工序進行碾壓。初壓一般采用靜力鋼輪壓路機，使松散的混合料相對穩(wěn)定，并且獲得一定的承載力；復(fù)壓可以通過振動壓路機的振動沖擊作用或輪胎壓路機的揉合作用使瀝青混合料的顆粒重新組合、相互擠密，以獲得足夠的密實度和強度；終壓可以消除膠輪壓路機或振動鋼輪壓路機產(chǎn)生的輪跡，且有助于提高路面的平整度。

3 外部環(huán)境的影響及控制

瀝青混合料具有一定的勁度，且路面施工是在大氣環(huán)境下進行的，因此結(jié)構(gòu)和環(huán)境因素對路面壓實具有較大的影響，包括結(jié)構(gòu)層厚度、大氣溫度、基層溫度、混合料攤鋪溫度等。

3.1 結(jié)構(gòu)層厚度

瀝青混合料的可壓實時間與其冷卻速率密切相關(guān)，而在影響混合料冷卻速率的各種變量中，結(jié)構(gòu)層厚度對其影響可能最重要。在日溫差較大的季節(jié)，薄面層很難達到合適的壓實度。當(dāng)面層厚度小于50mm時，混合料在冷卻前很難被充分壓實，從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)過早損壞。

3.2 溫度

結(jié)構(gòu)層將散失熱量到大氣和新鋪混合料的下層路面中。而且由于基層的溫降速率要快于表面的溫降速率，所以在確定可壓實時間時，基層溫度比大氣溫度更為重要。

潮濕的基層顯著地增加新鋪瀝青面層的冷卻速度，熱量從混合料散失到水分中，把水變成蒸汽，加快了熱量的轉(zhuǎn)移。因此，在潮濕面層上攤鋪混合料不利于壓實。

從文獻資料中得出，可壓實時間隨著混合料初始攤鋪溫度的升高而增加。例如，當(dāng)面層厚度為50mm，基層/大氣溫度為15℃時，攤鋪溫度由120℃上升到150℃，則冷卻到80℃所需的時間由12min增加到20min。因此混合料初始攤鋪溫度對薄結(jié)構(gòu)層和溫度較低基層的壓實影響非常顯著。

4 結(jié)語

目前，我國公路瀝青混凝土路面壓實實踐中，由于缺乏系統(tǒng)完善施工技術(shù)指南，工作中常常出現(xiàn)處理不到位、壓實方案不合理、壓實工藝欠佳，而導(dǎo)致壓實后的路面質(zhì)量很不理想，出現(xiàn)“今年修、明年壞，年年在修路”的現(xiàn)象。造成了很大的經(jīng)濟浪費和不好的社會影響。所以為適應(yīng)我國高速公路瀝青混凝土路面的發(fā)展形勢，加強瀝青混凝土路面的壓實和質(zhì)量控制技術(shù)研究，制定相關(guān)技術(shù)指南，具有重要的現(xiàn)實意義。

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［2］范希樂.公路瀝青路面平整度與壓實度控制的兼顧措施[J/OL].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013（17）.

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