骨料配比、瀝青粘度、壓實溫度對路面壓實質(zhì)量的分析探討

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在瀝青路面的早期使用過程中，一些已建成通車的路段均出現(xiàn)了不同程度的病害缺陷，如裂縫、坑槽等。造成這種現(xiàn)象的原因很多而且比較復(fù)雜，就其根本原因認(rèn)為壓實度不夠是一個關(guān)鍵問題。本為以瀝青混凝土路面施工為例，探討一下保證壓實度的一些措施。

　　水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面是目前國內(nèi)普及的兩大路面類型，因為瀝青混凝土路面相比水泥混凝土路面有平整度高、行車舒適、施工方便、養(yǎng)護(hù)簡便等優(yōu)點，所以越來越多的公路建設(shè)單位及設(shè)計單位在城市建設(shè)時多采用瀝青混凝土路面。但是從路面壽命比較，瀝青混凝土路面存在容易老化、耐水性差的缺點，設(shè)計壽命15年，而水泥混凝土路面設(shè)計壽命則達(dá)到30年。本文以高速公路瀝青路面施工的實踐為例，就怎樣在施工中保證壓實質(zhì)量提出一些淺薄的建議，請同業(yè)人員批評指正。

　　一、集料級配優(yōu)劣直接影響路面壓實度

　　瀝青混合料是由礦料與瀝青結(jié)合料拌和而成的混合料的總稱。按材料組成及結(jié)構(gòu)分為連續(xù)級配、間斷級配混合料。按礦料級配組成及孔隙率大小分為密級配、半開級配、開級配混合料。按公稱最大粒徑的大小可分為特粗式（公稱最大粒徑等于或大于31.5mm）、粗粒式（公稱最大粒徑26.5mm）、中粒式（公稱最大粒徑16mm或19mm）、細(xì)粒式（公稱最大粒徑9.5mm或13.2mm）、砂粒式（公稱最大粒徑小于9.5mm）瀝青混合料。為了達(dá)到理想的壓實度，材料的選擇和優(yōu)劣是一個非常重要的問題。粗集料和細(xì)集料配比以及礦粉等組成原料的比例對瀝青混合料的壓實度都有直接影響。 前邊我們和瀝青拌合設(shè)備廠家聯(lián)合做過一個集料配比對壓實度影響的實驗，實驗的過程是選取不同的粗細(xì)集料，分別對單一尺寸集料級配、混合集料級配和從粗到細(xì)均勻級配的瀝青混合料進(jìn)行壓實，通過壓實度測定我們發(fā)現(xiàn)：在其他指標(biāo)相同的情況下，從粗到細(xì)均勻級配的混合料較易壓實，而單一尺寸集料級配的混合料或間斷級配混合料則不易取得所需的孔隙率。然后我們對粗集料比例大的混合料持續(xù)增加壓實力，發(fā)現(xiàn)在顯著增加壓實力的情況下，粗集料比例大的的瀝青混合才能獲得所需的孔隙率。另一實驗表明，多砂的或細(xì)級配瀝青混凝土容易壓實，但這種混合料仍難以達(dá)到適當(dāng)?shù)拿軐嵍龋嗌暗幕旌狭显趬簩嵶饔孟纶呌谕茢D且難于壓實。實驗表明只有從粗到細(xì)均勻級配的混合料較易壓實，而且取得的孔隙率是符合要求的。某省公路科研所據(jù)此理論研究開發(fā)的嵌擠密實型瀝青混合料在抗轍、抗?jié)B水方面性能良好。

　　嵌擠密實型級配的原理是：細(xì)集料的用量應(yīng)根據(jù)粗集料形成的空隙來決定，并依次推廣到更細(xì)的集料。嵌擠密實型瀝青混合料屬于粗級瀝青混合料。為保證密水性能，根據(jù)嵌擠密實型粗級配瀝青混合料要求的壓實空間較一般細(xì)密級配混合料高的特點，現(xiàn)行規(guī)范中的壓實空間只適合一般細(xì)級配瀝青混合料，而不適合此類粗級配瀝青混合料。因此科研人員研究嵌擠密實型粗級配瀝青混合料的壓實新工藝，在此基礎(chǔ)上高溫碾壓、保溫碾壓，才能保證嵌擠密實型粗級配瀝青混合料壓實達(dá)到設(shè)計要求。

　　二、瀝青粘度決定顆粒移動效果從而影響壓實度

　　通過實驗我們發(fā)現(xiàn)瀝青粘度對瀝青混合料強(qiáng)度有直接的影響，并影響著混合料的壓實度。瀝青混合料的強(qiáng)度主要表現(xiàn)在兩個方面。一是瀝青與礦粉形成的膠結(jié)料的粘結(jié)力；另一是集料顆粒間的內(nèi)摩阻力和鎖結(jié)力。礦粉細(xì)顆粒的巨大表面積使瀝青材料形成薄膜，從而提高了瀝青材料的粘結(jié)強(qiáng)度和溫度穩(wěn)定性；而鎖結(jié)力則主要在粗集料顆粒之間產(chǎn)生。瀝青粘度高時，骨料會被高粘度的瀝青鎖住導(dǎo)致移動性不好，壓實時由于骨料移動不暢，造成密實度不夠；瀝青粘度低時，骨料不會被瀝青鎖住移動性較好，壓實時由于骨料移動通暢，密實度相對較高。當(dāng)瀝青混合料較熱時，瀝青充當(dāng)克服集料顆粒間摩阻力的潤滑劑，在混合料已冷卻時，瀝青充當(dāng)結(jié)合集料顆粒的結(jié)合料。在給定的溫度下，低粘度的瀝青比高粘度的瀝青達(dá)到的密實度要高，通過升高壓實溫度，高粘度瀝青能達(dá)到與低粘度瀝青一樣高的壓實度。 選擇瀝青混凝土礦料級配時要兼顧兩者，以達(dá)到加入適量瀝青后混合料能形成密實、穩(wěn)定、粗糙度適宜、經(jīng)久耐用的路面。瀝青混合料中的瀝青適宜用量，應(yīng)以試驗室試驗結(jié)果和工地實用情況來確定。

　　三、碾壓溫度對路面壓實的影響

　　通過前文可知瀝青粘度對瀝青混合料強(qiáng)度有直接的影響，并影響著混合料的壓實度。瀝青的粘度可在溫度的調(diào)節(jié)下發(fā)生變化，因為瀝青和瀝青混合料的性狀對溫度非常敏感，在相同級配混合料下， 隨碾壓溫度升高空氣率逐漸降低，當(dāng)碾壓溫度達(dá)到150℃時，空氣率降到最小，混合料試件密度達(dá)到最大。但是如果在此溫度下繼續(xù)升高，就會導(dǎo)致混合料密度減少，空氣率增大。純?yōu)r青混合料的攤鋪溫度應(yīng)在140℃～165℃之間。開始碾壓時的溫度不低于120℃～150℃。不要等待攤鋪機(jī)后面鋪出30m～50m后再開始碾壓。要趁混合料處于高溫時，將其壓實。因為此時最容易達(dá)到高密度。瀝青混合料路面的壓實性能受配合比設(shè)計、瀝青品種、壓實溫度等因素的影響，但是以壓實溫度的影響最大?；旌狭系臏囟纫呀?jīng)成為影響施工現(xiàn)場高壓實度和低空氣率的兩大因素之一。為了保證混合料的攤鋪溫度，需要嚴(yán)格控制混合料出廠溫度。

　　綜上所述，瀝青混凝土路面的壓實質(zhì)量，取決于多方面共同作用的綜合結(jié)果，它不僅要受外界溫度、氣候、人為因素等一些客觀因素的影響，還取決于骨料級配、瀝青粘度、碾壓溫度等因素。對此，我們在進(jìn)行瀝青路面的壓實作業(yè)時，不能只對其個方面進(jìn)行局部控制，還必須通盤考慮材料性能、瀝青粘度、碾壓溫度等各個環(huán)節(jié)去把關(guān)控制，并在正式施工前制訂出符合工程施工實際、切實可行的防范措施來，只有這樣才能有效確保瀝青路面的壓實質(zhì)量。