DT1800寬幅攤鋪機施工均勻性及初始壓實度的影響因素

宗煒++唐守峰++陳兵++關(guān)洪平++吳勇

摘要：針對攤鋪機雙機梯隊施工時在路面兩端及兩機搭接部位容易產(chǎn)生離析帶的問題，通過實體工程，介紹使用DT1800寬幅攤鋪機施工來控制離析的方法；還通過分析攤鋪機振動頻率、振搗頻率、攤鋪速度與攤鋪初始壓實度之間的關(guān)系，提出了對該寬幅攤鋪機參數(shù)進行設置的建議，可為同類設備的施工提供參考。

關(guān)鍵詞：寬幅攤鋪；無損檢測；均勻性；初始壓實度

中圖分類號：U415.52

文獻標志碼：B

引言

攤鋪過程是影響瀝青路面施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，從中國大規(guī)模修建瀝青路面開始，普遍采用2臺攤鋪機進行前后梯隊攤鋪的施工形式。但是隨著高速公路建設的快速發(fā)展，雙機梯隊攤鋪暴露出的問題逐漸引起道路工作者的高度重視。梯隊攤鋪時兩機搭接部位以及路面兩端極易產(chǎn)生縱向帶狀離析，而兩機搭接部位恰恰是開放交通后重車行駛的輪跡帶，發(fā)生離析的瀝青混合料自身力學性能及路用性能均有不同程度的下降，在重車反復作用下更容易發(fā)生松散、剝落等早期破壞，甚至是疲勞開裂。基于上述原因，自2006年開始，國內(nèi)部分省市在施工中嘗試采用l臺攤鋪機進行單機攤鋪，但效果并不理想。原因主要是，早期的單機攤鋪僅僅是將攤鋪機熨平板、螺旋布料器加長，既沒有考慮寬度增加對瀝青}昆合料輸送特性的影響，也沒有考慮加長部位熨平板和振搗梁的振動。本文探討了新型大功率寬幅抗離析攤鋪機DT1800在解決單機寬幅攤鋪過程中的各種離析問題的優(yōu)勢。

1 DT1800寬幅抗離析攤鋪機設計特點

與普通瀝青路面攤鋪機相比，DT1800具有大功率、寬幅抗離析、可伸縮3個突出特點。攤鋪機主要技術(shù)指標對比見表l。

1.1 大功率

DT1800攤鋪機采用大功率高壓共軌電噴發(fā)動機，功率高達306kW，遠高于常用的進口攤鋪機，使DTl800攤鋪機在大寬度施工時具有足夠的牽引力，并保證熨平板和振搗梁能持續(xù)以較高頻率振動。

1.2 寬幅抗離析

瀝青混合料的離析是由于局部混合料中粗、細集料過度集中，表現(xiàn)形式可分為橫向、縱向、片狀離析等。通常，瀝青路面攤鋪寬度與混合料均勻性（離析）存在必然的矛盾，如果增大攤鋪寬度，對改善路面攤鋪的平整度及接縫效果等方面有一定好處，但是可能造成遠端混合料的離析。DT1800攤鋪機最大攤鋪寬度為18m，設計攤鋪機時，充分考慮了大寬度施工時混合料的輸送特點，進行了針對性抗離析設計。

在中間鉸鏈箱處采用小型反向螺旋，可減少中間縱向離析；根據(jù)混合料橫向輸送的特性，采用變截面螺旋，使混合料在輸送過程中滿埋螺旋布料器，形成二次攪拌作用，改善料車卸料及攤鋪機收斗等造成的片狀、窩狀離析；在保證輸料能力的同時，降低螺旋布料器工作的轉(zhuǎn)速，減少混合料橫向輸送過程中的高速拋揚和粗集料上浮，減少路面橫向離析。

1.3 熨平板可伸縮

為適應高速公路橋梁、隧道等路面攤鋪寬度的變化，減少傳統(tǒng)攤鋪機熨平板的拆裝時間，DT1800在攤鋪機兩側(cè)都設置了1.5m的液壓可伸縮加長熨平板，同時對加長部分增加振搗梁及振動器，有效保證路面邊部的平整度與密實度。

2 DT1800攤鋪機寬幅攤鋪均勻性檢測分析

為了分析DT1800寬幅攤鋪機的實際使用效果，對湖北谷竹高速公路中面層6cm厚AC-20C的施工進行了現(xiàn)場檢測，施工時單機攤鋪寬度為10.75m，AC-20C生產(chǎn)級配見表2。

2.1 級配檢測

級配是檢驗瀝青混合料攤鋪效果、評判其離析狀況的重要檢測指標，如果現(xiàn)場攤鋪后級配出現(xiàn)較大變異，將直接影響瀝青混合料的強度，降低路面后期使用性能。通過對攤鋪現(xiàn)場取樣（路面兩側(cè)邊部和攤鋪中部同時進行）進行抽提篩分，對不同攤鋪橫斷面、相同部位（左、中、右側(cè)）瀝青混合料各篩孔的抽提篩分數(shù)據(jù)取平均值，并與生產(chǎn)級配進行比較（計算抽提篩分通過率與生產(chǎn)級配各篩孔通過率的差值），分析寬幅攤鋪時不同位置瀝青}昆合料級配變化情況，結(jié)果見表3。

從表3和圖l的級配篩分結(jié)果可以看出：不同樁號處攤鋪機兩側(cè)的邊部和中部取樣篩分結(jié)果中，各篩孔的通過率變異系數(shù)最大值為9.2%；且同一檢測橫斷面處路面左、中、右側(cè)各篩孔通過率與生產(chǎn)級配的偏差均不超過±3%，偏差變化規(guī)律基本一致。

說明采用DT1800抗離析攤鋪機進行寬幅攤鋪，能使路面橫向、縱向離析得到有效控制，消除傳統(tǒng)雙機梯隊攤鋪時兩機搭接的離析問題，保證路面施工質(zhì)量與后期使用性能。

2.2 密度均勻性檢測

無核密度儀是利用儀器自帶的感應盤建立環(huán)形電波，測量瀝青混合料的介電常數(shù)，儀器內(nèi)部電路將信號轉(zhuǎn)換為密度讀數(shù)并顯示出來。這種儀器可根據(jù)室內(nèi)試驗的標定結(jié)果初步判斷路面壓實度，普遍應用于瀝青路面施工過程中快速檢測、判斷施工路面均勻性。采用Troxler2701-B無核密度儀檢測中面層AC-20C攤鋪過程中瀝青混合料的密度，每一樁號橫斷面上檢測5個點，檢測結(jié)果見表4，測點密度分布見圖2，橫向、縱向測點變異系數(shù)分析見圖3。

根據(jù)無核密度儀的工作原理，如果被檢測點的瀝青混合料出現(xiàn)離析，則該點的檢測密度會產(chǎn)生較大幅度的變化。

圖2中測點密度的分布情況表明，路面攤鋪中部各測點密度數(shù)值較穩(wěn)定，路面兩側(cè)邊部測點密度波動相對較大，攤鋪寬度的增加確實可能誘發(fā)遠端混合料的離析。同時，從表4、圖3的數(shù)據(jù)中可以看出，各橫向、縱向測點密度變異系數(shù)最大值為2.5%，所有測點密度總變異系數(shù)為1.9%，說明采用DT1800寬幅抗離析攤鋪機能夠保證路面攤鋪范圍內(nèi)混合料的均勻性，使離析問題得到有效控制。

3 DT1800攤鋪機參數(shù)對初始壓實度的影響

攤鋪機工作時，振搗梁和熨平板振動器是影響瀝青混合料初始壓實度最重要的兩個機構(gòu)。合理設定振搗梁和熨平板的振動參數(shù)，提高瀝青混合料初始壓實度，不僅能減少后續(xù)壓實遍數(shù)，還能在保證路面壓實度的同時，有效提高瀝青路面的平整度。endprint

設置振動參數(shù)對瀝青混合料的壓實效果有重要影響，共振理論認為，最佳壓實效果是在機器與材料組成系統(tǒng)中的自然頻率內(nèi)獲得，當振動頻率接近材料的固有頻率時，顆粒振幅增加，顆粒之間的內(nèi)摩擦阻力大幅減小，振動壓實的效率最高，可獲得最佳壓實效果。目前，常用攤鋪機振搗梁最高可調(diào)節(jié)頻率為25～30Hz，熨平板振動器最高可調(diào)節(jié)頻率為50～60Hz，瀝青混合料的自有頻率為40Hz。

理論上，相應振動頻率越大，越接近瀝青混合料自身振動頻率，則越有利于提高初始壓實度。但是，在實際施工過程中隨著機構(gòu)振動頻率的增大，攤鋪機自身抖動明顯增加，誘發(fā)機械故障的可能性也相應增加，可能提高攤鋪機后期維修保養(yǎng)成本。因此，研究DT1800攤鋪機振搗梁、振動器頻率、攤鋪速度與瀝青混合料初始壓實度之間的關(guān)系，設定經(jīng)濟合理的攤鋪機參數(shù)，具有積極的現(xiàn)實意義。

3.1 振動頻率對初始壓實度的影響

采用Troxler2701-B無核密度儀檢測AC-20C中面層攤鋪過程中的初始壓實度，每個樁號的橫斷面上檢測5個點，每個頻率檢測2個樁號橫斷面，取平均值進行分析。試驗時，攤鋪速度為2.5m·min^-1，振搗梁變化頻率為5、lO、15、20Hz，熨平板振動器變化頻率為lO、15、20、25、30Hz，試驗結(jié)果見表5、圖4。

從表5、圖4可以看出，在振搗梁為同一頻率的條件下，隨著攤鋪機熨平板振動器頻率的增大，瀝青混合料初始壓實度逐步增加；振動器頻率增大的開始階段初始壓實度增加速率較快，超過25Hz后，增長速率有減緩的趨勢。

在振動器為同一頻率的條件下，瀝青混合料初始壓實度隨著振搗梁頻率的增大而逐步增加。但從現(xiàn)場施工情況來看，當振搗梁頻率超過20Hz，并繼續(xù)增大時，攤鋪機振動較大，不適合連續(xù)長時間的攤鋪作業(yè)。因此，正常施工期間攤鋪機振搗梁、熨平板振動器頻率宜分別設置為15～20Hz、25～30Hz，這樣既能保證瀝青混合料有較高的初始壓實度，又能保證攤鋪機連續(xù)可靠的運行。

3.2 攤鋪速度對初始壓實度的影響

通常情況下，瀝青混合料攤鋪機安裝有兩個振搗梁，單個振搗梁寬度為20～40mm，振動器的寬度為400～500mm。振搗梁對加強粗集料的壓實和嵌擠有重要作用，而振動器則對細集料的分布與壓實效果起關(guān)鍵作用。由于振搗梁的寬度較小，振動頻率較低，過快的攤鋪速度會降低振搗梁的作用次數(shù)；同時還會縮短熨平板振動器與混合料的作用時間，從而無法對混合料進行有效壓實。設定攤鋪機振搗梁、熨平板振動器頻率分別為20Hz、25Hz，調(diào)整攤鋪速度分別為1.5、2.5、3.5、4.5m·min^-1，采用無核密度儀檢測攤鋪過程的初始壓實度，研究攤鋪速度對初始壓實度的影響，檢測結(jié)果如圖5所示。

從圖5可以看出，固定攤鋪機振動參數(shù)條件下，瀝青混合料的初始壓實度隨著攤鋪速度的加快，迅速降低；而且攤鋪速度越大，初始壓實度下降的幅度越大，攤鋪機振搗梁及熨平板無法對瀝青混合料產(chǎn)生高效壓實作用，路面壓實度只能靠壓路機來提高，路面平整度必然受到影響。因此，結(jié)合試驗檢測分析及工程經(jīng)驗，路面攤鋪速度宜控制在2.5～3.5m·min^-1之間。

4 結(jié)語

（l）采用DTl800抗離析攤鋪機進行一次性寬幅攤鋪，能使路面橫向、縱向離析得到有效控制，避免傳統(tǒng)梯隊攤鋪時兩機搭接部位容易出現(xiàn)粗集料堆積、離析的問題，減少由于混合料離析引發(fā)的早期病害的發(fā)生，提高路面使用壽命。

（2）攤鋪機的振動頻率、攤鋪速度等參數(shù)對瀝青混合料的初始壓實度有重要影響，合理的參數(shù)設置能夠經(jīng)濟、高效地提高路面初始壓實度，不僅減少了后續(xù)壓實遍數(shù)，還能有效提高瀝青路面平整度。

（3）在瀝青路面施工過程中采用無核密度儀這一無損檢測手段，能夠?qū)崟r、快速、高效地對施工均勻性作出評價，有利于完善施工現(xiàn)場質(zhì)量管理體系，保證瀝青路面施工質(zhì)量。endprint