沥青路面压实质量影响因素的全面分析

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  沥青混合料由沥青胶结料、集料和空隙所组成。高质量的沥青混合料需要仔细调配这三者之间的比例。但如果不能进行良好的压实,即使材料有最佳的混合料配合比设计也达不到路面应具有的使用寿命。所以压实是沥青路面施工的关键工序之一,如果不能很好的完成这一工作,那么以前所作的工作就会功亏一篑,势必造成巨大的损失。
  1 压实的影响因素
  影响路面夯实的主要因素有:一是压实前混合料的温度;二是材料性能(包括沥青性能、集料性能及混合料配合比设计);三是施工过程(包括压实作业的工序、碾压机械的类型及组合、压实技术等);四是外界环境(气温、湿度、风速等)。下面对各主要因素进行具体分析。
  2.1 混合料温度对压实质量的影响
  (1)在沥青混合料的压实过程中,碾压温度是影响沥青混合料压实度的最主要因素。由于沥青混合料具有热塑性,也就是其粘滞性随着温度成比例变化,热的沥青混合料具有低粘度和良好的裹覆性能;冷的沥青混合料具有高粘度坚韧等特性。一种较软的混合料一般在比硬混合料压实温度低的条件下压实。
  (2)沥青混合料在规定的温度范围内温度越高,其塑性越大,越容易取得平整效果。但混合料温度过高会引起压路机两旁混合料隆起,碾压后的摊铺层裂纹、碾轮上粘层沥青混合料及前轮摊料等问题。而温度低时,需要的压力较大,以克服越来越大的内摩擦力。碾压温度应以规范的温度控制,当沥青混合料的温度低于85℃时,碾压即属于无效。而美国的试验表明,当沥青混合料的温度低于90℃时,碾压实际上已不再明显增加压实度,在实际施工中,要求在摊铺后及时碾压。
  (3)沥青混合料的最佳碾压温度是指在材料允许的温度范围内,沥青混合料能够支承压路机而不产生水平推移、表面无开裂且压实阻力较小的温度,此时可用较少的碾压次数,获得较高的密实度和较好的压实效果。最佳碾压温度与沥青性质、混合料配合比及压实设备等有关。
  (4)在确定沥青混合料的碾压温度需要考虑很多因素,如沥青标号、矿粉含量、基层厚度、层厚、空气温度、凤速和混合料类型等。这就要求技术人员在施工工程中不断总结各因素对压实质量的影响,根据不同情况提出合理的压实温度。
  (5)碾压过程中应随时测温、随时观测,出现异常现象应及时查找原因采取补救措施。
  2.2 材料性能对压实质量的影响
  (1)沥青性能
  针入度小,粘度大的沥青,混合料的抗压实阻力较大,压实较难;反之较易。混合料中骨料的裹覆集料的多少一方面决定了沥青混合料对骨料的裹覆集料的沥青膜较厚、游离沥青多,沥青混合料中孔隙在碾压时就充满沥青,在行车荷载作用下形成泛油。通常认为产生泛油的原因是混合料中沥青过多,其实泛油的产生原因还与矿料的含水量、空隙率、矿料级配等很多因素有关。解决的最好办法是对沥青混合料进行重新设计,在设计时更加注意满足混合料稳定度和孔隙率的相应要求。
  (2)集料性能
  集料颗粒大含量多、棱角多、表明粗糙的难以压实,为了达到理想的压实度,粗集料和细集料的颗粒形状、棱角、吸水率和表面构造等非常重要。级配混合料的最大集料尺寸、粗集料比例、砂用量、矿粉用量和类型等对沥青混合料的压实度都有直接影响。
  在其他指标相同的情况下,从粗到细均匀级配的混合料比单一尺寸集料级配的混合料或间断级配混合料较容易压实,粗集料比例大的沥青混合料,必须显著增大压实力,才能获得所需的空隙率。另一方面,多砂的或细级配的沥青混合料易可塑,这种混合料仍难以达到适当的密实度,多砂的沥青混合料在压实作用下趋于摊挤且难以压实。
  沥青混合料中集料的公称尺寸大、含石量高、稳定性就高,设计中应根据摊铺层厚度和交通荷载确定骨料的尺寸,骨料的形状也影响材料的压实性能。由于碎石的内摩擦力,所以它比砾石更难于压实,但同时也增加了沥青混合料的抵抗变形的能力。为了改善道路的抵抗变形的能力,我们在选择合适公称尺寸的骨料的同时往往使用较硬的骨料。合理的选择矿料的级配可获得良好的嵌挤作用,达到要求的密实度和足够的稳定性。
  (3)混合料的性能
  事实上,沥青混合料性能更大程度影响沥青路面压实效果,这种影响甚至比单集料或沥青更明显。当沥青混合料中沥青量较低时,易形成干涩、粗糙的混合料,这种混合料往往难于压实。当沥青用量太大时,可形成过度润滑混合料,使混合料在压路机作用下形成不稳定而且可开裂的混合料;对于低于最佳沥青用量的混合料,可以通过增加压实过程的效率来减少空隙率,达到一种满意的程度,但如果沥青用量高于最佳沥青用量时,在压实时几乎不能防止沥青混合料极限变形。如果集料在烘干时含水量未达到规范最小值的要求,这种湿的沥青混合料,在压实过程中呈现移动的倾向,结果很难进行压实施工。
  2.3 施工组织对压实质量的影响
  压实作业的工序及施工方式,沥青混合料的压实度分为初压、复压、终压三道工序,其中复压最为重要。
  (1)初压的目的是整平和温度混合料,应在混合料摊铺后较高温度下进行,初压温度的确定应由沥青稠度、压路机类型、铺筑层厚度、混合料类型经试铺、试压确定。
  (2)复压的目的是使混合料密度、稳定成型。复压宜采用重型轮胎压路机,也可采用振动压路机或钢轮式压路机,还有一点应注意,复压应紧接在初压之后进行,宜碾压4-6遍到稳定无明显变形为止。
  (3)终压的目的是改善面层的表面平整度。终压时应使用静力式两轮压路机,或使用关闭了热运动装置的振动式两轮压路机完成,终压的时机应在该摊铺机还有一定温度并确保能消除所有碾压轮迹。
  (4)在沥青砼的碾压过程中,压路机应以慢而匀速的碾压速度碾压,应满足相关标准要求。
  侧向限制对压实的影响,沥青混合料在压路机的作用下,有时发生侧向移动。这种侧向移动与摊铺层有一定关系,摊铺层越厚这种移动的倾向性越大。所以压路机一定要从最低边开始工作,运行到最高边结束,也就是说应始终保证压路机以压实厚的材料作为支承边。
  摊铺层厚度对压实的影响,摊铺层越厚,沥青混合料中热量保持时间越长,也就允许用更长时间和更小的压实力来获得要求的压实力。
  2.4 外界环境对压实度质量的影响
  压实过程中,影响其质量的周围环境包括大气温度、风速、热辐射、混合料的初始温度、基层初始温度等,因此在压实施工中密切关注外界环境的变化。
  雨季施工应注意天气预报,运料汽车与工地都应有防雨设备,并做好基层与路基的排水措施,当基层潮湿时,不得进行摊铺沥青混合料。加强工地现场与沥青拌合厂联系,缩短施工长度以保证各工序紧密衔接。
  总之,影响沥青混凝土路面压实质量的因素来自很多方面,不但需要正确的配比设计,还要求施工时承包商严格按照设计要求控制沥青混凝土的级配组成,控制施工中各个环节,保证达到要求的密实度,尤其要处理好特殊地段的施工质量,如接缝、陡坡、弯道及交叉口等处的碾压。
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