基于PQI的瀝青混合料現場壓實參數研究

許新權++吳傳海++嚴超++傅廣文

摘要：為了準確評價瀝青路面壓實效果，采用無核密度儀對路面密度進行檢測，分析了GAC13型瀝青混合料的現場壓實曲線特征、碾壓模式、工藝參數對瀝青路面壓實度的影響，并推薦了合理的碾壓工藝參數。結果表明：在相同碾壓遍數的條件下，采用輪胎壓路機進行碾壓，瀝青混合料更加密實，4 cm厚的GAC13型改性瀝青混合料經碾壓6～7遍后，壓實度能夠達到最大值。

關鍵詞：道路工程；瀝青混合料；無核密度儀；壓實參數

中圖分類號：U4162文獻標志碼：B 文章編號：1000033X（2016）06007104

0引言

瀝青路面的碾壓過程對熱拌瀝青混合料結構層的路用性能影響顯著，而影響瀝青混合料壓實的因素有很多，概括起來可以分為材料因素、設備因素和環境因素3個方面[12]。為了定量評價瀝青混合料的現場壓實效果，本文采用無核密度儀（PQI）對碾壓現場的路面密度進行跟蹤監測，分析現場碾壓模式和設置參數對SBS改性瀝青GAC13混合料壓實效果的影響，并根據現場碾壓監測的結果制定合理的碾壓工藝，為高速公路瀝青路面施工提供科學的依據。

1試驗路概況

本文依托的實體工程是云羅高速公路雙鳳至華石段（簡稱云羅高速公路），位于廣東省西部，設計為雙向四車道，路基寬度為245 m。本項目路面結構采用剛性基層瀝青路面，上面層采用4 cm SBS改性瀝青GAC13，中面層采用6 cm SBS改性瀝青GAC20，下面層采用8 cm普通瀝青GAC25；上基層采用24 cm碾壓混凝土，下基層和底基層均采用18 cm水泥穩定級配碎石；墊層采用20 cm未篩分碎石。路面厚度為98 cm，半幅瀝青路面寬度為1125 m。瀝青面層結構見圖1。

圖1云羅高速公路瀝青面層結構

本項目上面層采用的膠結料為殼牌SBS改性瀝青ID，集料為河源芙蓉石場生產的輝綠巖碎石，填料為三水牛角窩產的石灰巖磨細礦粉，試驗采用的級配，如表1所示。GAC13瀝青混合料的最佳油石比為49%，設計空隙率為4.4%，礦料間隙率為145%。

瀝青路面施工采用2臺瀝青攤鋪機（中聯重科LTU 120）組成梯隊聯合進行攤鋪，攤鋪寬度均為6 m。采用3臺雙鋼輪壓路機（徐工XD132）及3臺重型膠輪壓路機（2臺中聯YL30H，1臺徐工XP261備用）進行碾壓作業。

本文采用PQI對瀝青路面碾壓過程中的密度進行全過程測試[3]。測試時在路面攤鋪寬度范圍內選擇5個代表性測點，進行定點觀測，測點位置如圖2所示。

2壓實參數對路面壓實度的影響

2.1碾壓模式對路面壓實度的影響

為了分析碾壓模式對瀝青混合料壓實度的影響，制定了3種碾壓方案，見表2。碾壓過程中對各方案進行了全過程的測試和記錄，結果見表3、圖3。

從3種碾壓方案的結果來看：方案2與方案1相比，增加了1遍膠輪碾壓，最終壓實度比方案1增加03%；方案3與方案2相比，采用膠輪壓路機進

行初壓，并在復壓過程中采用膠輪壓路機進行連續搓揉碾壓，雖然前2遍碾壓后的壓實度比方案2略低，但經過膠輪壓路機的搓揉后，其壓實度后續增加較快，最終比方案2提高03%。

對上述3種碾壓模式下的碾壓遍數與壓實度的關系進行了冪指數函數擬合回歸，見表4。從擬合的冪指數函數的指數中可以簡單看出，碾壓方案3的冪指數相對較大，反映了壓實度隨碾壓遍數的變化關系，說明在相同碾壓遍數條件下，方案3更易達到較高的壓實度，這種碾壓模式更容易使混合料碾壓密實。

2.2攤鋪與碾壓速度對路面壓實度的影響

瀝青混合料施工過程中，若攤鋪速度過快，混合料容易出現拉鉤、坑槽等路面問題，難以碾壓密實，尤其是較薄的上面層瀝青混合料更不易碾壓密實；而攤鋪速度過慢，則施工效率會降低，成本增加。碾壓過程中壓路機的碾壓速度過快，混合料易產生推移，表面易形成微裂紋，導致混合料的路用性能下降[4]。

為了確定合理的攤鋪和碾壓速度，對不同攤鋪和碾壓速度下混合料的壓實度進行了測試分析，結果見表5。

根據施工現場監測的結果，攤鋪速度越快，攤鋪后的壓實度越低，攤鋪速度從25 m·min-1增加到52 m·min-1時，壓實度從894%下降到881%，下降了13個百分點；碾壓速度從30 km·h-1增加到50 km·h-1，壓實度從958%下降到947%，降低11個百分點。攤鋪速度對壓實度的影響曲線如圖4所示。

對于4 cm厚的GAC13型瀝青混合料，在正常的施工溫度條件下，攤鋪速度從2.5 m·min-1提高到3.5 m·min-1，混合料的壓實度基本沒有變化；但攤鋪速度從3.5 m·min-1提高到5.2 m·min-1后，混合料的壓實度明顯下降。從攤鋪現場的混合料表面看，攤鋪速度快的混合料有溝槽、小坑洞存在，壓實度下降，因此從提高壓實度角度來講，攤鋪機的前進速度不應過快。本次檢測的結果表明，對于4 cm厚的GAC13型混合料，攤鋪速度不宜超過45 m·min-1。

碾壓速度對壓實度的影響曲線如圖5所示。

從圖5可以看出：對于4 cm厚的GAC13型瀝青混合料，在正常的施工溫度條件下，碾壓速度從3 km·h-1提高到4 km·h-1，對混合料的壓實度影響很小；

碾壓速度從4 km·h-1提高到5 km·h-1，不論是初壓、復壓和終壓后，壓實度均會降低。因此，從提高路面壓實度的角度來講，壓路機的碾壓速度不應過快，對于4 cm厚的GAC13型混合料的攤鋪速度不宜超過5 km·h-1。

2.3碾壓遍數對路面壓實度的影響

本試驗采用施工單位常用的碾壓模式進行跟蹤觀測，結果見表6。壓實度的觀測結果表明：4 cm GAC13改性瀝青混合料碾壓到6～7遍（鋼輪靜壓1遍，雙鋼輪與膠輪壓路機交替碾壓各3遍），混合料的壓實度基本達到最大值，再繼續碾壓，壓實度有略微減小的趨勢或基本保持穩定。這主要是因為，瀝青混合料的密度達到一定值時，過度碾壓會破壞混合料的嵌擠程度，混合料內部形成微裂紋，導致密度下降。因此，在壓實功全部作用于測試點混合料的前提下，4 cm GAC13改性瀝青混合料的合理碾壓遍數為6～7遍。

2.4碾壓溫度對壓實度的影響

瀝青混合料是一種粘彈性材料，在施工過程中，溫度越高，塑性越大，越容易碾壓密實。為了研究碾壓溫度對瀝青層壓實度的影響，對不同施工溫度條件下瀝青混合料的壓實度進行了測試，試驗結果見圖6。

由圖6可看出，碾壓溫度每降低10 ℃，相同碾壓遍數條件下，壓實度約降低14個百分點，表明碾壓溫度對初壓后的壓實度影響相對較小。這主要是因為初壓過后瀝青混合料受到的壓實功較小，內部尚沒有充分擠密，對溫度的敏感性較小。

3結語

（1）在相同碾壓遍數下，采用輪胎壓路機進行搓揉碾壓更容易使瀝青混合料密實。在不粘輪的條件下，推薦優先采用膠輪壓路機搓揉碾壓，以提高路面的壓實度。

（2）對于4 cm厚的GAC13型瀝青混合料，攤鋪速度從3.5 m·min-1提高到52 m·min-1后，瀝青混合料的壓實度明顯下降；碾壓速度從4 km·h-1提高到5 km·h-1后，初壓、復壓和終壓后的壓實度均有略微降低；碾壓溫度每降低10 ℃，壓實度降低約14個百分點。

（3）4 cm GAC13改性瀝青混合料碾壓6～7遍，壓實度基本達到最大值；繼續碾壓，壓實度有略微減小的趨勢或保持穩定。推薦4 cm GAC13改性瀝青混合料的合理碾壓遍數為6～7遍。

（4）對于4 cm厚的GAC13型混合料，攤鋪速度不宜超過5 m·min-1；復壓時，碾壓速度不宜超過4.5 km·h-1。

參考文獻：

[1]柳朝印.公路瀝青混凝土路面壓實控制及影響因素研究[D].天津：河北工業大學，2007.

[2]周威，張昌波，申小龍.瀝青路面壓實影響因素分析[J].筑路機械與施工機械化，2005，22（10）：5254.

[3]李彥偉，耿淑澤.高速公路瀝青路面攤鋪碾壓工藝控制技術[J]. 筑路機械與施工機械化，2004，21（7）：2225.

[4]沈金安.瀝青與瀝青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2005.