热拌沥青混合料路面压实度的关键影响因素分析

2017-04-24周永军

四川水泥 2017年1期

关键词：压路机面层摊铺

周永军

（四川交投建设工程股份有限公司）

热拌沥青混合料路面压实度的关键影响因素分析

周永军

（四川交投建设工程股份有限公司）

通过对遂广高速SG1-LM1合同段公路沥青混合料路面现场铺筑实测数据的分析，研究了沥青胶结料类型和混合料级配、施工工艺、环境温度等关键因素对热拌沥青混合料路面压实度的影响，对指导现场施工、保证施工质量具有重要意义。

道路工程压实度实测数据分析热拌沥青路面影响因素

1、工程概况

遂广高速SG1-LM1合同段起点位于四川省遂宁市蓬溪县金桥新区，终点位于广安市武胜县赛马镇，全长约41千米，主线路面结构为15cm级配碎石垫层+28cm水泥稳定级配碎石底基层+28cm水泥稳定级配碎石基层+1cm同步碎石封层+8cm普通沥青AC-20下面层+6cmSBS改性沥青AC-20中面层+4cmSBS改性沥青SMA-13上面层。

2、原材料技术指标

中下面层碎石为卵碎石，由涪江中5cm以上的卵石依次经颚破、圆锥破、冲击破三级破碎而成，砂为卵碎石的机制砂；上面层碎石为峨边县龙腾矿业有限公司生产的4.75-9.5mm、9.5-13.2mm玄武岩碎石，砂为重庆铜梁的石灰岩机制砂；矿粉为四川嵩瑞矿业有限公司生产的矿粉；下面层普通沥青为中石化“东海牌”70号道路石油沥青，中上面层沥青为四川宝利沥青有限公司生产的SBS改性沥青。碎石和砂的检测指标见表1、表2。

表1 粗集料技术指标统计

表2 细集料技术指标统计

3、压实度的关键影响因素分析

3.1 沥青胶结料类型和混合料级配

主要指沥青的种类和碎石、砂的组成比例。遂广高速SG1-LM1合同段中下面层均为AC-20型沥青混合料，下面层为70号普通沥青，中面层为SBS改性沥青，相同的矿料组成比例，相同的压实工艺，中面层的压实度较下面层要偏低。矿料组成比例，见表3；中、下面层压实度对比，见表4。

表3 中、下面层试验路混合料筛分结果对比

下面层10098.8 89.475.561.1 38.5 26.3 18.4 16.1 11.97.84.3中面层10097.8 89.275.863.6 38.6 28.1 20.4 15.6 12.68.54.2

表4 中下面层试验路压实度试验结果对比

主要原因是中面层的SBS改性沥青比下面层的70号普通沥青更硬更稠，因此在碾压混合料的过程中，改性沥青混合料颗粒的重新分布比普通沥青混合料颗粒的重新分布需要克服更大的阻力。本工程采用同样的压实工艺，下面层为8cm普通沥青AC-20，中面层为6cmSBS改性沥青AC-20，但普通沥青混合料的压实度要大于改性沥青混合料的压实度。

另外，沥青混合料的级配也会影响压实度。沥青混合料同样为大小碎石逐级填充的密实结构，大小碎石搭配合理，混合料填充的充分，沥青在碾压过程的润滑作用也要明显一些，压实度就会较大。沥青路面检测时，离析路段的压实度会偏低，主要就是因为沥青混合料的矿料组成比例发生变化而导致的。

3.2 拌和工艺

先进的沥青混合料拌合机并具有足够的生产能力是确保沥青混合料以及沥青面层质量的关键。为保证沥青混合料的质量更稳定,沥青用量更准确,宜采用间隙式拌和机拌和。本工程采用林泰阁4000型拌和楼,拌和必须均匀,对于密级配混合料,应做到拌和后的混合料均匀一致,无细料和粗料分离及花白、结成团块的现象。矿料加热温度（矿粉不加热）和沥青加热温度决定沥青混合料的出厂温度，从而决定着沥青混合料运送到施工现场温度、摊铺温度和碾压温度。因此控制好沥青混合料拌合温度至关重要。只有当SBS沥青改性剂完全分散在沥青中, 才能充分发挥其效能，因此SBS改性沥青的混合料的拌合温度宜在160-175℃范围内，沥青才会与集料充分拌和均匀，碾压过程中温度宜在140-170℃，沥青及沥青和细集料形成的沥青胶浆的润滑作用才会得到充分的发挥，会有利于压实度的提高。在遂广高速SG1-LM1合同段中面层正式施工前3天，矿料加热温度（矿粉不加热）和SBS改性沥青加热温度控制在150℃左右，混合料组成比例、温度控制、摊铺、碾压等其他环节都保持不变的情况下，但是压实度始终偏低，现场孔隙率较大，压实度平均值依次为97.8%、96.8%、97.2%。其主要原因是拌合温度没有达到要求，使得沥青和集料不能充分的拌和均匀，从而导致沥青混合料的出厂温度、沥青混合料运送到施工现场温度、摊铺温度和碾压温度都偏低，因此导致压实效果不理想。后来将混合料拌和温度调整到160℃至165℃时，混合料的压实度得到明显提高。后续几天的压实度依次为98.9%、98.2%、97.9%、99.0%。其次，拌合时间也是影响混合料拌合质量的因素之一。在K4+800左右处右幅上面层施工时，原先设定的拌和时间为干拌17秒，湿拌30秒；调整为15秒和32秒后，现场混合料在碾压时出现明显的推移。将拌和时间调整为原先设定的时间，混合料即恢复正常。因此，合理的拌合工艺是影响沥青混合料压实度的关键影响因素之一。

3.3 摊铺及压实工艺

压实技术中压实机械的选择和先进的碾压技术也是决定碾压效果的关键。为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求, 必须保证摊铺机前至少两辆车等待卸料, 决不能出现摊铺机等车的现象, 其余要求应满足改性沥青路面施工技术规范的技术要求。本工程采用福格勒2100-2型摊铺机，一般要求摊铺机的摊铺速度不超过2.5米每分钟，做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺禁止随意变换速度或中途停顿。同时摊铺机在摊铺过程中，摊铺机的螺旋会对混合料进行再次搅拌和输送，合理的调整摊铺机螺旋高度及螺旋布料器中混合料的高度，同时在螺旋布料器前挡板和下承层之间处设置必要橡胶片，这样可以减少混合料在厚度方向上的离析，使其均匀布置，有利于压实度的形成。同时摊铺机在摊铺过程中，会对混合料进行一定程度的夯实，一方面可以减少混合料在碾压前的温度损失，另外，也降低了压路机在碾压过程中混合料的移动，会有助于压实度的形成。

现有的压实机械主要有静态压路机、振动压路机和胶轮压路机，但在沥青路面的压实过程中普遍使用的压实机械与方式仍然是初压用振动压路机、副压用轮胎压路机及终压用静压钢轮压路机。SBS沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行∶按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压, 压路机必须紧跟摊铺机的后面, 只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果, 压实速度控制在 4 ～5 km/h。由于中下面层均为AC-20，因此选择相同的碾压方式。初压为悍马双钢轮压路机碾压1遍，复压为两台三一的胶轮压路机碾压4遍，最后再用一台三一的钢轮压路机终压1遍。压路机碾压时，要求紧跟慢压，速度应控制在2.0-4.0米每分钟，先慢后快，从横断面上较低的一侧向较高的一侧碾压，压路机在横向上重叠轮宽的1/3-1/4，边部增加一遍。摊铺及压实工艺也是影响沥青混合料压实度的关键影响因素之一。

3.4 施工环境

沥青路面压实效果的坏境影响因素主要包括温度与风速。环境的温度高风速小或没有风沥青混合料摊铺后热量损失小，压实就比较容易。相反，如果环境温度低，风速又较大，热量损失就快，要达到要求的压实度就比较困难。结合遂广高速SG1-LM1合同段公路沥青混合料面层摊铺时数据的现场记录。由于SBS改性沥青混合料的施工温度要求较高,运输车必须加盖篷布或其他保温材料, 防止结合料表面结硬。遂广高速路面施工主要集中在2015年6月至12月之间施工，10月份之前气温一直较高，进入12月份后，气温明显比之前气温偏低，尽管提高了混合料的拌和、出料温度，运输车辆采用双层覆盖，但是现场的压实度还是比之前施工的偏低，SBS改性沥青中面层上表现的比较明显。因此，施工环境也是影响压实度的重要因素之一。不同施工日期的中面层压实度对比，见表5。