瀝青混合料壓實特性及瀝青路面碾壓遍數確定問題分析

陳正勇

(貴州省銅仁路橋工程公司，貴州 銅仁 554000)

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瀝青混合料壓實特性及瀝青路面碾壓遍數確定問題分析

陳正勇

(貴州省銅仁路橋工程公司，貴州 銅仁 554000)

針對瀝青混合料的壓實特性，分別對三種不同混合料的壓實特性進行分析，并得出其壓實能量。在此基礎上，對機械設備所能提供的壓實能量進行估算，得出單臺單次碾壓壓實能量。最后在機械設備所能提供的壓實能量和混合料吸收相等的情況下，通過計算得出碾壓遍數，確定最佳的碾壓方案。

瀝青混合料；壓實特性；壓實能量；碾壓遍數

1 壓實特性

1.1 AC混合料

該混合料的擊實次數和密實度之間的關系如圖1所示。由圖1可以看出，相比之下，粒徑相對較大的混合料較難進行壓實，但伴隨壓實次數的不斷增加，混合料實際差異逐漸減小，在壓實到45次以后，混合料的壓實規律完全相同。想要實現最好的空隙率，AC混合料最少要壓實46次，不同粒徑混合料的壓實能量不存在太大差異，說明此類混合料壓實特性較為相近。

圖1 AC混合料的擊實次數和密實度之間的關系

1.2 SMA混合料

該混合料的擊實次數和密實度之間的關系如圖2所示。由圖2可以看出，這種混合料具有較好的可壓實性，因為混合料當中含有一定量的瀝青，可對集料進行有效潤滑。想要實現最好的空隙率，需對其進行擊實52次。

1.3 OGFC混合料

該混合料的擊實次數和密實度之間的關系如圖3所示。由圖3可以看出，這種混合料較難進行壓實，想要實現最好的空隙率，需對其進行擊實54次。

圖2 SMA混合料的擊實次數和密實度之間的關系

圖3 OGFC混合料的擊實次數和密實度之間的關系

2 壓實能量計算

為保證試驗可靠性，選用標準的馬歇爾儀器，其擊實錘的質量約4.5kg，擊實過程中，擊實錘會在457.2mm的高度自由下落，則對應的擊實能量為

E0=mgh

(1)

式(1)中：E0代表擊實能量(單次擊實)，J；m代表擊實錘的質量，kg；g代表重力角速度，m/s2；h代表擊實錘下落距離，m。通過計算，E0為20.3J。從試驗要求角度講，擊實成型的次數為75次，然而混合料當中存在許多空隙，在對某一面進行擊實時，另外一面會吸收相同的擊實能量，和當前的擊實面相距較遠，因此吸收到的擊實能量會降低，更多的能量會消耗在空隙上。試件成型時的擊實總功為

EJ=nE0

(2)

式(2)中：EJ代表擊實作用帶來的能量總值，kJ；n代表擊實的次數；E0代表擊實能量(單次擊實)，J。通過計算，EJ為1.524kJ。這些能量并不會被混合料完全吸收，如果空隙率的目標確定為4%，則SMA混合料至少需要擊實43次，通過計算，擊實到目標空隙率的總能量為873.9J；而AC混合料至少需要擊實46次，擊實到目標空隙率的總能量為934.9J。

3 壓實能量與瀝青路面碾壓遍數確定

3.1 壓實能量

(1)攤鋪機械

施工中使用攤鋪機進行振搗，可使路面平整，還能起到一定預壓實作用，存在初始壓實度。為分析攤鋪機械的壓實能量，使用PQI301儀器進行測試。攤鋪施工完成后，路面混合料的壓實度可以達到最佳狀態的90%，由此可以看出攤鋪振搗的重要作用。

通過相應的擊實試驗得知，在對混合料進行雙面擊實以后，不同粒徑混合料實際壓實度均可達到最佳狀態的90%，計算后得出攤鋪機械提供的壓實能量為304.9J。

(2)振動壓路機

振動壓路機在混合料攤鋪完成后的碾壓施工中經常使用，其壓實作用主要由自重及鋼輪振動形成。對于瀝青混合料路面，經常使用的振動壓路機自身重量通常為7～18t，鋼輪所能提供的激振力大約為15～30t，主要分成單路和雙輪兩大類型。

壓實過程中，振動壓路機的鋼輪會對混合材料施加一定激振作用，促進顆粒進行相對運動，重新排列顆粒，使材料變得更加密實。根據振動基本理論，振動壓路機對混合料施加的激振能量為

(3)

(3)輪胎壓路機

與振動壓路機相同，輪胎壓路機也是利用自重完成壓實。不同點在于，輪胎壓路機可以對混合料進行揉搓，提供水平與豎直做功，促使顆粒運動，重新排列，提升混合料壓實度。由于輪胎壓路機提供的水平作用力很難定量計算，所以在計算壓實能量時僅考慮豎直作用力。

輪胎壓路機的壓實能量為

EL=Fh

(4)

式(4)中：EL代表輪胎壓路機的壓實能量，J；F代表輪胎的質量，kg；h代表混合料在碾壓后的高度變化值。以XP260輪胎壓路機為例，通過試驗測量其h為0.04 cm，通過計算，其EL為104J。而XP301輪胎壓路機的EL為120 J。

3.2 瀝青路面碾壓遍數確定

在瀝青混合料路面的施工過程中，如果現有混合料切實達到密實所需要的壓實能量，以及碾壓機械設備(攤鋪機械、振動壓路機以及輪胎壓路機等)碾壓一遍被混合料吸收的能量，假設碾壓n遍以后，碾壓機械設備所能提供的所有能量和瀝青混合料達到密實狀態所需的能量相等，則說明此時路面已經達到了最佳密實狀態，碾壓施工結果，隨后即可確定碾壓的遍數。

以AC混合料為例，如果工程施工中同時選用振動壓路機(標準機型：DD130)與輪胎壓路機(標準機型：XP301)，則有

EAC=ET+n1EDD130+n2EXP301

(5)

式(5)中：n1代表振動壓路機的施工碾壓遍數；n2代表輪胎壓路機的施工碾壓遍數；EDD130為129.5J；EAC為934.9J；EXP301為120J。通過計算，n1、n2有兩種組合方式，n1分別為：n2為2、為4；n1、n2均為3。這兩種組合方式都是可行的，但按照工程經驗，建議選擇n1為2、n2為4的組合，即為振動碾壓2遍、輪胎碾壓4遍。

4 總 結

(1)通過馬歇爾試驗，獲得不同瀝青混合料對應的壓實能量；

(2)相同混合料的壓實能量保持一致，SMA混合料具有較好的可壓實性；

(3)充分結合試驗和檢測，得出不同機械設備的壓實能量；

(4)在機械設備所能提供的壓實能量和混合料吸收相等的情況下，通過計算得出碾壓遍數。

[1] 李漢光,高英,余文斌. 瀝青混合料壓實特性及瀝青路面碾壓遍數確定[J].東南大學學報(自然科學版),2011,10(1):186-189.

[2] 蔣瑋,沙愛民,裴建中,肖晶晶. 多孔瀝青混合料旋轉壓實特性[J].長安大學學報(自然科學版),2010,12(5):11-16.

[3] 張建偉. 瀝青路面面層壓實影響因素及壓實質量控制方法[J].公路交通科技(應用技術版),2013,7(9):184-187.

[4] 劉振興,周志剛,李強,等. PQI在現場熱再生瀝青混凝土路面壓實質量控制中的應用[J]. 公路,2009,5(11):201-205.

2016-06-28

陳正勇(1985-)，男，貴州思南人，助理工程師，研究方向：道路橋梁工程。

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