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【摘 要】对于影响沥青路面压实度的因素进行了总结与分析,并提出了针对性的解决措施。对于Superpave沥青混合料的压实特点进行分析,提出了Superpave沥青路面碾压原则及典型碾压工艺,对于沥青路面压实度控制标准提出了相应建议。
【关键词】沥青路面;Superpave;沥青混合料;压实度;压实工艺
Compaction of asphalt pavement compaction control factors
Tang Zhi-feng
(Guangdong Great Highway Engineering Co., Ltd Guangzhou Guangdong 511431)
【Abstract】Degree of compaction of asphalt pavement factors are summarized and analyzed, and the specific solutions. For the Superpave asphalt mixture compaction characteristics of the analysis, put forward the principle of Superpave asphalt pavement and the typical rolling rolling technology for asphalt pavement compaction control criteria for the corresponding recommendations.
【Key words】Asphalt pavement; Superpave; Asphalt mixture; Compaction; Compaction process
1. 概述
路面压实是沥青路面施工中的最后一道工序,也是沥青路面施工中最重要的环节。随着沥青混合料技术的发展,骨架嵌挤密实型沥青混合料以其良好的路用性能逐渐受到青睐,如:SMA、Superpave、改进型AC等。由于混合料骨架性强、较难压实,可在高温时进行碾压,这是骨架嵌挤密实型沥青混合料路面施工与常规沥青混合料施工的最大区别。因此,对于类似Superpave型沥青混合料路面的压实具有与以往AC型沥青混合料路面所不同的特点。
2. 沥青路面压实度影响因素分析
2.1 路面压实设备类型。
在沥青路面施工过程中,常用的路面施压设备有以下四种:静载钢轮压路机、轮胎压路机、振动钢轮压路机、组合式压路机。根据压路机型号不同,常见配重为10~30t不等,振动压路机所能提供的最大击振力一般可达配重的1.5~2.5倍,一般情况下,配重越大,倍数越小。
2.2 路面压实度影响因素分析。
影响压实的因素包括:材料、层厚、混合料类型、气候等。以下分别论述:
(1)材料的影响;
包括集料的颗粒形状、表面纹理、级配、吸水性、破碎面、安定性、粉胶比等等,以及沥青胶结料的粘度、等级、沥青含量等因素。
(2)层厚的影响;
通常来说,较厚的铺层易于达到规定的压实度,厚的铺层保温时间长,因此有足够的时间来碾压。而薄层降温快,需要压路机尽可能快地压实,因此薄层(4cm以下)混合料的初压温度要高,以保证有足够的时间去压实,厚层(7cm以上)可能要稍微降低初压温度。沥青路面的结构层的厚度应与混合料的最大公称粒径相匹配,对于常规的沥青混合料,层厚宜不小于混合料最大公称粒径的3倍。
(3)混合料温度的影响;
混合料的温度可能是影响热拌沥青混合料压实的重要指标,它影响了沥青胶泥的劲度,反过来,它又控制了混合料的压实特性。应当记住:尽可能在沥青混合料温度比较高时碾压,只要摊铺料能承受压路机的重量,粒料不被钢轮沾起,或有过大的压痕,或推移物料,就应当开始碾压。初压所达到的密实度越高,最终密实度也越高。通常在130℃~160℃时,集料颗粒上的沥青膜粘度最低,颗粒之间容易互相滑动,实现重新排列,使之更密实,在这个温度范围能达到最高的初始密实度。初时温度低将导致较低的初压密实度和较低的最终密实度。
(4)气候因素的影响;
气候因素包括:空气温度、风速、日照强度、下卧层的温度等。空气温度越高,风速越小,日照强度越大,下卧层温度越高,越有利于沥青路面的碾压,可供沥青路面压实的时间也越长,反之则相反。
3. Superpave路面压实特点及典型压实工艺
3.1 Superpave混合料压实特点。
与其他类型的沥青混合料相比,Superpave沥青路面混合料的结构特点为:骨架嵌挤密实结构,中间粒径的集料多,粗集料间能够形成骨架,内摩阻力较大。由于其材料结构的特点,Superpave沥青路面具有其一定的压实特点,包括:
(1)需要较大的压实功,采用重的压路机(如25吨胶轮压路机)或进行振动碾压;
(2)为保证压实度,层厚宜满足最大公称粒径的3倍以上;
(3)高温碾压不推移,初压可以紧跟摊铺机,需要振动碾压;
(4)使用胶轮压路机进行复压,以提高压实度;
(5)可能存在敏感区,混合料在某一温度区间难以压实,此时应适当调整温度再进行碾压。
3.2 Superpave路面典型压实工艺。
通过对Superpave沥青混合料压实特点的分析,结合笔者参与的Superpave沥青路面施工经验,提出Superpave沥青混合料的碾压原则及典型压实工艺。Superpave沥青混合料碾压原则应该是“高温、紧跟、慢压”,就是压路机要求紧跟摊铺机,在沥青混合料温度较高时进行压实。高温碾压比较容易获得较好的压实度,同时高温时沥青混合料施工和易性较好,集料不易压碎。常规沥青混合料高温碾压时,容易出现路面推移现象,而Superpave沥青混合料由于粗集料的骨架嵌挤效应,使其高温碾压时不会产生推移现象,一旦发现Superpave沥青路面碾压时出现推移现象,就要检查混合料的级配是否发生波动(或者级配设计本身是否合理)。因此,高温碾压也是检查Superpave沥青混合料级配组成的有效手段。
Superpave沥青路面压实机械可采用双钢轮振动压路机、大吨位轮胎压路机。为达到最佳压实效果,应选择合理的压路机组合方式和碾压方案,Superpave沥青路面的碾压方案应通过试铺段施工确定。一般来讲,Superpave沥青路面碾压包括初压、复压、终压三个阶段,下面分别介绍不同碾压阶段的注意事项:
3.2.1 初压
(1)初压用10T 或10T以上双钢轮振动压路机紧随摊铺机碾压,并不得产生推移、发裂现象。若压路机轮前产生推移现象,应暂停施工检查沥青混合料级配组成。一般压实温度应根据沥青稠度、压路机类型、环境温度、摊铺层厚度、混合料类型等经试铺试压确定。
(2)压路机应从低处往高处碾压,相邻碾压带应重叠1/3~1/2轮宽,压完全幅为一遍。当边缘有挡板、路缘石、路肩等支挡时,应紧靠支挡碾压。当边缘无支挡时,可用耙子将边缘的混合料稍耙高,然后将压路机的外侧轮伸出边缘10~15cm碾压。也可在边缘空出宽30~40cm,先不压,待第一遍压完后,将压路机部分重量位于已压实过的混合料面层上再压边缘,以减少向外推移。
(3)初压一般采用两台双钢轮振动压路机,各碾压一遍。为了保证路面平整度,初压第一遍采用静压,后续碾压组合、振动方式根据试铺确定。初压后,检查横披、路拱,不符合要求时,应趁热修整。
(4)碾压时,应将驱动轮面向摊铺机。碾压路线和方向不应突然改变,以免混合料产生推移。压路机起动、停止必须减速缓慢进行。
3.2.2 复压。
复压应紧接在初压后进行。Superpave沥青路面复压推荐采用2-3台大吨位采用轮胎压路机,如25吨或30吨重型轮胎压路机。碾压遍数经试铺段确定,不宜少于4~6遍。轮胎充气压力不小于0.7MPa,相邻碾压带应重叠1/3~1/2碾压轮宽。要求达到规定的压实度,并无显著轮迹。
3.2.3 终压。终压应紧接在复压后进行。其目的是为了消除路面轮迹,宜选用双钢轮压路机采用静压方式进行。Superpave终压温度不宜过低,路面压实成型的终了温度,重交沥青混合料不低于90℃,改性沥青混合料不低于100℃。
综上所述,Superpave沥青路面典型碾压工艺为:初压:两台10T或10T以上双钢轮振动压实路机各碾压一遍,第一遍为前静后振,第二遍为振压;复压:采用三台25T或25T以上大吨位胶轮压路机各碾压两遍;终压:采用钢轮收光一遍。这种碾压组合是根据多条Superpave试验路的施工情况总结而来,具体项目的碾压工艺可参考进行,也可根据具体情况进行调整。
4. 路面压实过程中须注意的几个问题
4.1 碾压长度的确定。碾压段长度应与摊铺速度相匹配,并保持大体稳定。压路机每次由两端折回的位置呈阶梯形随摊铺机向前推进,应使折回处不在同一横断面上。
4.2 对桥梁、挡墙等构造物接头、拐弯死角、加宽部分及其某些路边缘等局部地方,不适合用压路机压实时,应采用振动夯板压实。对雨水井与各种检查井的边缘,还应用人工夯锤补充压实。
4.3 在摊铺机连续作业时,压路机应以缓慢而均匀的速度碾压,碾压速度应不大于5公里/小时。连续施工过程中,压路机不得随意停顿。
4.4 碾压过程中,为了防止路面温度下降太快,应注意控制双钢轮压路机的喷水量,以能起到防止钢轮粘轮为宜。为防止胶轮压路机粘轮,可采用水加洗涤剂的混和液作为隔离剂,但应注意严禁采用柴油隔离剂,隔离剂采用人工涂刷,等轮胎已发热即可停止。
4.5 压路机不得在未碾压成型并冷却的路段上转向、调头或停车等候。振动压路机在已成型的路面上行驶时,应关闭振动。
4.6 在当天碾压尚未冷却的沥青混合料层面上,不得停放任何机械设备或车辆。不得散落矿料、油料等杂物。
5. 沥青路面压实度控制标准
结合笔者多年的沥青路面施工经验,建议沥青路面压实度应采用“双指标控制”,即要求马歇尔标准密度的压实度不小于98%,最大理论密度的压实度不小于93%,面层实测空隙率不大于7%;对于Superpave沥青路面混合料路面现场空隙率宜控制在3%~7%。近年来,随着旋转压实仪越来越多的推广应用,笔者认为,对于Superpave沥青路面施工压实度的控制,除了采用上述“双指标控制”外,还应该补充要求旋转压实标准密度的压实度不小于97%。这样将更有利于Superpave沥青路面施工质量的控制。
6. 结论
6.1 影响沥青路面压实的因素包括:材料、层厚、混合料类型、气候等。实际施工过程中,应综合考虑以上因素,制定科学合理的碾压工艺。
6.2 对于Superpave沥青混合料,应该采取“高温、紧跟、慢压”的碾压原则,高温碾压是检验Superpave沥青混合料骨架特性的有效手段。
6.3 沥青路面压实度应采用“双指标控制”,即要求马歇尔标准密度的压实度不小于98%,最大理论密度的压实度不小于93%,面层实测空隙率不大于7%;对于Superpave沥青路面混合料路面现场空隙率宜控制在3%~7%,建议补充要求旋转压实标准密度的压实度不小于97%。
[文章编号]1006-7619(2010)06-20-570
[作者简介] 唐志峰(1970.1-),男,职称:工程师;工作单位:广东长大公路工程有限公司三分公司;研究方向:路面施工技术。
【关键词】沥青路面;Superpave;沥青混合料;压实度;压实工艺
Compaction of asphalt pavement compaction control factors
Tang Zhi-feng
(Guangdong Great Highway Engineering Co., Ltd Guangzhou Guangdong 511431)
【Abstract】Degree of compaction of asphalt pavement factors are summarized and analyzed, and the specific solutions. For the Superpave asphalt mixture compaction characteristics of the analysis, put forward the principle of Superpave asphalt pavement and the typical rolling rolling technology for asphalt pavement compaction control criteria for the corresponding recommendations.
【Key words】Asphalt pavement; Superpave; Asphalt mixture; Compaction; Compaction process
1. 概述
路面压实是沥青路面施工中的最后一道工序,也是沥青路面施工中最重要的环节。随着沥青混合料技术的发展,骨架嵌挤密实型沥青混合料以其良好的路用性能逐渐受到青睐,如:SMA、Superpave、改进型AC等。由于混合料骨架性强、较难压实,可在高温时进行碾压,这是骨架嵌挤密实型沥青混合料路面施工与常规沥青混合料施工的最大区别。因此,对于类似Superpave型沥青混合料路面的压实具有与以往AC型沥青混合料路面所不同的特点。
2. 沥青路面压实度影响因素分析
2.1 路面压实设备类型。
在沥青路面施工过程中,常用的路面施压设备有以下四种:静载钢轮压路机、轮胎压路机、振动钢轮压路机、组合式压路机。根据压路机型号不同,常见配重为10~30t不等,振动压路机所能提供的最大击振力一般可达配重的1.5~2.5倍,一般情况下,配重越大,倍数越小。
2.2 路面压实度影响因素分析。
影响压实的因素包括:材料、层厚、混合料类型、气候等。以下分别论述:
(1)材料的影响;
包括集料的颗粒形状、表面纹理、级配、吸水性、破碎面、安定性、粉胶比等等,以及沥青胶结料的粘度、等级、沥青含量等因素。
(2)层厚的影响;
通常来说,较厚的铺层易于达到规定的压实度,厚的铺层保温时间长,因此有足够的时间来碾压。而薄层降温快,需要压路机尽可能快地压实,因此薄层(4cm以下)混合料的初压温度要高,以保证有足够的时间去压实,厚层(7cm以上)可能要稍微降低初压温度。沥青路面的结构层的厚度应与混合料的最大公称粒径相匹配,对于常规的沥青混合料,层厚宜不小于混合料最大公称粒径的3倍。
(3)混合料温度的影响;
混合料的温度可能是影响热拌沥青混合料压实的重要指标,它影响了沥青胶泥的劲度,反过来,它又控制了混合料的压实特性。应当记住:尽可能在沥青混合料温度比较高时碾压,只要摊铺料能承受压路机的重量,粒料不被钢轮沾起,或有过大的压痕,或推移物料,就应当开始碾压。初压所达到的密实度越高,最终密实度也越高。通常在130℃~160℃时,集料颗粒上的沥青膜粘度最低,颗粒之间容易互相滑动,实现重新排列,使之更密实,在这个温度范围能达到最高的初始密实度。初时温度低将导致较低的初压密实度和较低的最终密实度。
(4)气候因素的影响;
气候因素包括:空气温度、风速、日照强度、下卧层的温度等。空气温度越高,风速越小,日照强度越大,下卧层温度越高,越有利于沥青路面的碾压,可供沥青路面压实的时间也越长,反之则相反。
3. Superpave路面压实特点及典型压实工艺
3.1 Superpave混合料压实特点。
与其他类型的沥青混合料相比,Superpave沥青路面混合料的结构特点为:骨架嵌挤密实结构,中间粒径的集料多,粗集料间能够形成骨架,内摩阻力较大。由于其材料结构的特点,Superpave沥青路面具有其一定的压实特点,包括:
(1)需要较大的压实功,采用重的压路机(如25吨胶轮压路机)或进行振动碾压;
(2)为保证压实度,层厚宜满足最大公称粒径的3倍以上;
(3)高温碾压不推移,初压可以紧跟摊铺机,需要振动碾压;
(4)使用胶轮压路机进行复压,以提高压实度;
(5)可能存在敏感区,混合料在某一温度区间难以压实,此时应适当调整温度再进行碾压。
3.2 Superpave路面典型压实工艺。
通过对Superpave沥青混合料压实特点的分析,结合笔者参与的Superpave沥青路面施工经验,提出Superpave沥青混合料的碾压原则及典型压实工艺。Superpave沥青混合料碾压原则应该是“高温、紧跟、慢压”,就是压路机要求紧跟摊铺机,在沥青混合料温度较高时进行压实。高温碾压比较容易获得较好的压实度,同时高温时沥青混合料施工和易性较好,集料不易压碎。常规沥青混合料高温碾压时,容易出现路面推移现象,而Superpave沥青混合料由于粗集料的骨架嵌挤效应,使其高温碾压时不会产生推移现象,一旦发现Superpave沥青路面碾压时出现推移现象,就要检查混合料的级配是否发生波动(或者级配设计本身是否合理)。因此,高温碾压也是检查Superpave沥青混合料级配组成的有效手段。
Superpave沥青路面压实机械可采用双钢轮振动压路机、大吨位轮胎压路机。为达到最佳压实效果,应选择合理的压路机组合方式和碾压方案,Superpave沥青路面的碾压方案应通过试铺段施工确定。一般来讲,Superpave沥青路面碾压包括初压、复压、终压三个阶段,下面分别介绍不同碾压阶段的注意事项:
3.2.1 初压
(1)初压用10T 或10T以上双钢轮振动压路机紧随摊铺机碾压,并不得产生推移、发裂现象。若压路机轮前产生推移现象,应暂停施工检查沥青混合料级配组成。一般压实温度应根据沥青稠度、压路机类型、环境温度、摊铺层厚度、混合料类型等经试铺试压确定。
(2)压路机应从低处往高处碾压,相邻碾压带应重叠1/3~1/2轮宽,压完全幅为一遍。当边缘有挡板、路缘石、路肩等支挡时,应紧靠支挡碾压。当边缘无支挡时,可用耙子将边缘的混合料稍耙高,然后将压路机的外侧轮伸出边缘10~15cm碾压。也可在边缘空出宽30~40cm,先不压,待第一遍压完后,将压路机部分重量位于已压实过的混合料面层上再压边缘,以减少向外推移。
(3)初压一般采用两台双钢轮振动压路机,各碾压一遍。为了保证路面平整度,初压第一遍采用静压,后续碾压组合、振动方式根据试铺确定。初压后,检查横披、路拱,不符合要求时,应趁热修整。
(4)碾压时,应将驱动轮面向摊铺机。碾压路线和方向不应突然改变,以免混合料产生推移。压路机起动、停止必须减速缓慢进行。
3.2.2 复压。
复压应紧接在初压后进行。Superpave沥青路面复压推荐采用2-3台大吨位采用轮胎压路机,如25吨或30吨重型轮胎压路机。碾压遍数经试铺段确定,不宜少于4~6遍。轮胎充气压力不小于0.7MPa,相邻碾压带应重叠1/3~1/2碾压轮宽。要求达到规定的压实度,并无显著轮迹。
3.2.3 终压。终压应紧接在复压后进行。其目的是为了消除路面轮迹,宜选用双钢轮压路机采用静压方式进行。Superpave终压温度不宜过低,路面压实成型的终了温度,重交沥青混合料不低于90℃,改性沥青混合料不低于100℃。
综上所述,Superpave沥青路面典型碾压工艺为:初压:两台10T或10T以上双钢轮振动压实路机各碾压一遍,第一遍为前静后振,第二遍为振压;复压:采用三台25T或25T以上大吨位胶轮压路机各碾压两遍;终压:采用钢轮收光一遍。这种碾压组合是根据多条Superpave试验路的施工情况总结而来,具体项目的碾压工艺可参考进行,也可根据具体情况进行调整。
4. 路面压实过程中须注意的几个问题
4.1 碾压长度的确定。碾压段长度应与摊铺速度相匹配,并保持大体稳定。压路机每次由两端折回的位置呈阶梯形随摊铺机向前推进,应使折回处不在同一横断面上。
4.2 对桥梁、挡墙等构造物接头、拐弯死角、加宽部分及其某些路边缘等局部地方,不适合用压路机压实时,应采用振动夯板压实。对雨水井与各种检查井的边缘,还应用人工夯锤补充压实。
4.3 在摊铺机连续作业时,压路机应以缓慢而均匀的速度碾压,碾压速度应不大于5公里/小时。连续施工过程中,压路机不得随意停顿。
4.4 碾压过程中,为了防止路面温度下降太快,应注意控制双钢轮压路机的喷水量,以能起到防止钢轮粘轮为宜。为防止胶轮压路机粘轮,可采用水加洗涤剂的混和液作为隔离剂,但应注意严禁采用柴油隔离剂,隔离剂采用人工涂刷,等轮胎已发热即可停止。
4.5 压路机不得在未碾压成型并冷却的路段上转向、调头或停车等候。振动压路机在已成型的路面上行驶时,应关闭振动。
4.6 在当天碾压尚未冷却的沥青混合料层面上,不得停放任何机械设备或车辆。不得散落矿料、油料等杂物。
5. 沥青路面压实度控制标准
结合笔者多年的沥青路面施工经验,建议沥青路面压实度应采用“双指标控制”,即要求马歇尔标准密度的压实度不小于98%,最大理论密度的压实度不小于93%,面层实测空隙率不大于7%;对于Superpave沥青路面混合料路面现场空隙率宜控制在3%~7%。近年来,随着旋转压实仪越来越多的推广应用,笔者认为,对于Superpave沥青路面施工压实度的控制,除了采用上述“双指标控制”外,还应该补充要求旋转压实标准密度的压实度不小于97%。这样将更有利于Superpave沥青路面施工质量的控制。
6. 结论
6.1 影响沥青路面压实的因素包括:材料、层厚、混合料类型、气候等。实际施工过程中,应综合考虑以上因素,制定科学合理的碾压工艺。
6.2 对于Superpave沥青混合料,应该采取“高温、紧跟、慢压”的碾压原则,高温碾压是检验Superpave沥青混合料骨架特性的有效手段。
6.3 沥青路面压实度应采用“双指标控制”,即要求马歇尔标准密度的压实度不小于98%,最大理论密度的压实度不小于93%,面层实测空隙率不大于7%;对于Superpave沥青路面混合料路面现场空隙率宜控制在3%~7%,建议补充要求旋转压实标准密度的压实度不小于97%。
[文章编号]1006-7619(2010)06-20-570
[作者简介] 唐志峰(1970.1-),男,职称:工程师;工作单位:广东长大公路工程有限公司三分公司;研究方向:路面施工技术。