影響路面壓實的因素分析

時間:2017-06-01
1引言
  路面的壓實是路面施工的最后一道工序,也是影響瀝青路面施工質量的關鍵工序。實踐表明:大多數路面病害都與路面壓實不足有關,如:水損壞、壓實型車轍等。因此,路面壓實已逐漸被人們所重視。影響路面壓實的因素很多,簡單來說,包括:材料、設備、工藝、環境因素等。本文針對影響路面壓實度的各方面因素進行了全面深入的分析,指出影響路面壓實效果的機理及提高路面壓實度的相關技術措施,相關結論可供實際施工參考。

  2 材料特性的影響
  2.1 集料
  集料及瀝青均會影響混合料壓實,集料顆粒間的摩阻力是影響壓實的重要阻力,它同時又是影響壓實鋪層穩定性的重要因素。這種摩阻力是集料表面紋理構造相互作用的結果,同時也是所有集料形狀和角度的作用結果。具有粗糙界面的集料之間難以相互移動,產生較高顆粒間摩阻力。這會導致那些顆粒棱角性好的混合料比那些好壓實的混合料需要更大的能量去壓實。在壓路機的作用下,外形平滑的集料摩阻力較小,較容易靠攏在一起。這種類型的混合料只需要較低的壓實功,有時輕型壓路機也可以應用。集料表面的紋理和級配變化范圍影響顆粒間的摩擦力,但是9.5mm篩孔通過量的影響很大。通常說來,破碎集料通過破碎面將會增加表面紋理構造,破碎集料有更多的棱角性,這些十分有利于提高壓實路面的強度。
  集料的安定性和吸水性也是影響壓實的重要因素,軟的或堅固性不好的集料在鋼輪壓路機的作用下會破碎,從而難以達到較好的密實性,吸水性集料使瀝青從集料表面進入顆粒內部,因此使混合料變干,使壓實更困難。集料級配,顆粒形狀和混合料的體積性質也影響壓實,好的混合料的級配應始終均勻一致,這對于混合料的各種性能都有好處,這也是采用常規的碾壓程序最容易獲得密實度的途徑。級配中過多的粗集料會造成較粗的混合料。如前述,粗糙的混合料需要較大的功去壓實,尤其是對于初壓或復壓。
  混合料中有過多的圓形砂粒施工過程中較難以操作。過多的砂粒就象球作用于混合料中,施工和易性好,但是難以碾壓。如果混合料的中間細集料過多,尤其是靠近0.6mm篩孔的集料過多,會使混合料變脆,因此混合料有較低的穩定性,并且很容易過壓,所以需要采用輕型的壓路機和較低的碾壓溫度,機制砂的應用會減少或消除這個問題。混合料中的填料是指礦料中通過0.075mm篩孔的部分。足夠的填料對提高瀝青的粘力是必要的。如果粘聚力低,集料顆粒碾壓后難以相互靠攏,如果填料過高,混合料會變硬,這種混合料也難以壓實。瀝青與填料結合成粘結料,這樣會使集料在碾壓后粘結在一起,粘結料提供粘聚力,這在混合料中形成抗拉強度,當混合料冷卻后,混合料粘聚力大量提高,同時瀝青的粘聚力迅速增加。通常推薦粉膠比在0.6~1.6之間。

  2.2 瀝青膠結料
  瀝青膠結料的粘度嚴重影響壓實,當混合料壓實時,高粘度的瀝青會限制集料顆粒的移動。如果粘度太低,壓實時顆粒易于移動,但是一旦壓實完成,就沒有足夠的力保持顆粒就位。當氣溫升高時,瀝青膠泥就象潤滑劑,使顆粒間的摩阻力減小。一旦混合料冷卻,瀝青膠泥就成為膠結料,使集料顆粒粘結在一起。瀝青的等級決定了混合料中膠結料的粘度,通常說來,高粘度的瀝青會使混合料難以壓實,氣溫較低時尤其如此。因此為了減小瀝青膠泥的粘度,壓實過程中需要采用較高的碾壓溫度,或者應采用較軟的瀝青,以利于壓實。例如含天然砂較多的混合料,尤其是那些填料較少的混合料,有較低的粘結力和較差的穩定性。需要調整瀝青膠泥的等級,或者調整壓實工藝,以使之可提供足夠的力防止壓路機作用下集料顆粒的水平向推移。具有較低VMA或者較少瀝青的混合料難以壓實,瀝青含量低的混合料集料間的潤滑較差,形成干澀、堅硬的混合料,不但難以壓實,而且膠結料不能使集料粘結長久,較高的空隙率會導致混合料耐久性不好。瀝青用量太多會使混合料在壓路機作用下不穩定。太多的瀝青會使混合料達到零空隙,主要是由于瀝青膠泥填充了所有空隙的緣故,過多的膠泥會使混合料集料顆粒之間距離較大,減少了顆粒間的摩擦力,降低了路面的穩定性。

  3 攤鋪層厚度的影響

  通常來說,較厚的鋪層易于達到規定的壓實度,厚的鋪層保溫時間長,因此有足夠的時間來碾壓。而薄層降溫快,需要壓路機盡可能快地壓實,因此薄層(4cm以下)混合料的初壓溫度要高,以保證有足夠的時間去壓實,厚層(7cm以上)可能要稍微降低初壓溫度。

  通常不允許在軟弱的下承層上鋪筑瀝青面層。但是實際工作中軟弱下承層可能難以避免。這時增大層厚很有用處,厚層可以保護下承層,并且可以使路面壓實,可以采用輕型的壓路機。

  瀝青路面的結構層的厚度應與混合料的最大公稱粒徑相匹配,對于常規的瀝青混合料,層厚宜不小于混合料最大公稱粒徑的3倍。當鋪層厚度過小時,路面會產生離析,出現壓實困難、集料壓碎的狀況。路面壓實度得不到保障,這是瀝青路面早期水損壞的主要原因之一。

  4 混合料的溫度

  混合料的溫度可能是影響熱拌瀝青混合料壓實的重要指標,它影響了瀝青膠漿的勁度,反過來,它又控制了混合料的壓實特性。太高的溫度會導致壓路機作用下混合料流動,太低的溫度會導致混合料太硬而不易壓實。合適的壓實溫度應該為:有足夠的時間完成壓實的溫度。表4-1 列出了推薦的壓實最低溫度,其是建立在層厚及鋪層溫度的基礎上。表下的數字列出了鋪筑后開始碾壓的時間。