骨料配比、瀝青粘度、壓實(shí)溫度對(duì)路面壓實(shí)質(zhì)量的分析探討

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在瀝青路面的早期使用過(guò)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(shí)度不夠是一個(gè)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(shí)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(guó)內(nèi)普及的兩大路面類型，因?yàn)闉r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(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，所以越來(lái)越多的公路建設(shè)單位及設(shè)計(jì)單位在城市建設(shè)時(shí)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(diǎn)，設(shè)計(jì)壽命15年，而水泥混凝土路面設(shè)計(jì)壽命則達(dá)到30年。本文以高速公路瀝青路面施工的實(shí)踐為例，就怎樣在施工中保證壓實(shí)質(zhì)量提出一些淺薄的建議，請(qǐng)同業(yè)人員批評(píng)指正。

　　一、集料級(jí)配優(yōu)劣直接影響路面壓實(shí)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(jí)配、間斷級(jí)配混合料。按礦料級(jí)配組成及孔隙率大小分為密級(jí)配、半開級(jí)配、開級(jí)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(shí)度，材料的選擇和優(yōu)劣是一個(gè)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(duì)瀝青混合料的壓實(shí)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(guò)一個(gè)集料配比對(duì)壓實(shí)度影響的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是選取不同的粗細(xì)集料，分別對(duì)單一尺寸集料級(jí)配、混合集料級(jí)配和從粗到細(xì)均勻級(jí)配的瀝青混合料進(jìn)行壓實(shí)，通過(guò)壓實(shí)度測(cè)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(jí)配的混合料較易壓實(shí)，而單一尺寸集料級(jí)配的混合料或間斷級(jí)配混合料則不易取得所需的孔隙率。然后我們對(duì)粗集料比例大的混合料持續(xù)增加壓實(shí)力，發(fā)現(xiàn)在顯著增加壓實(shí)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(shí)驗(yàn)表明，多砂的或細(xì)級(jí)配瀝青混凝土容易壓實(shí)，但這種混合料仍難以達(dá)到適當(dāng)?shù)拿軐?shí)度，而多砂的混合料在壓實(shí)作用下趨于推擠且難于壓實(shí)。實(shí)驗(yàn)表明只有從粗到細(xì)均勻級(jí)配的混合料較易壓實(shí)，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(shí)型瀝青混合料在抗轍、抗?jié)B水方面性能良好。

　　嵌擠密實(shí)型級(jí)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(lái)決定，并依次推廣到更細(xì)的集料。嵌擠密實(shí)型瀝青混合料屬于粗級(jí)瀝青混合料。為保證密水性能，根據(jù)嵌擠密實(shí)型粗級(jí)配瀝青混合料要求的壓實(shí)空間較一般細(xì)密級(jí)配混合料高的特點(diǎn)，現(xiàn)行規(guī)范中的壓實(shí)空間只適合一般細(xì)級(jí)配瀝青混合料，而不適合此類粗級(jí)配瀝青混合料。因此科研人員研究嵌擠密實(shí)型粗級(jí)配瀝青混合料的壓實(shí)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(shí)型粗級(jí)配瀝青混合料壓實(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　二、瀝青粘度決定顆粒移動(dòng)效果從而影響壓實(shí)度

　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)瀝青粘度對(duì)瀝青混合料強(qiáng)度有直接的影響，并影響著混合料的壓實(shí)度。瀝青混合料的強(qiáng)度主要表現(xiàn)在兩個(gè)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(shí)，骨料會(huì)被高粘度的瀝青鎖住導(dǎo)致移動(dòng)性不好，壓實(shí)時(shí)由于骨料移動(dòng)不暢，造成密實(shí)度不夠；瀝青粘度低時(shí)，骨料不會(huì)被瀝青鎖住移動(dòng)性較好，壓實(shí)時(shí)由于骨料移動(dòng)通暢，密實(shí)度相對(duì)較高。當(dāng)瀝青混合料較熱時(shí)，瀝青充當(dāng)克服集料顆粒間摩阻力的潤(rùn)滑劑，在混合料已冷卻時(shí)，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(shí)度要高，通過(guò)升高壓實(shí)溫度，高粘度瀝青能達(dá)到與低粘度瀝青一樣高的壓實(shí)度。 選擇瀝青混凝土礦料級(jí)配時(shí)要兼顧兩者，以達(dá)到加入適量瀝青后混合料能形成密實(shí)、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(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果和工地實(shí)用情況來(lái)確定。

　　三、碾壓溫度對(duì)路面壓實(shí)的影響

　　通過(guò)前文可知瀝青粘度對(duì)瀝青混合料強(qiáng)度有直接的影響，并影響著混合料的壓實(shí)度。瀝青的粘度可在溫度的調(diào)節(jié)下發(fā)生變化，因?yàn)闉r青和瀝青混合料的性狀對(duì)溫度非常敏感，在相同級(jí)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(shí)，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(huì)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(shí)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(shí)，將其壓實(shí)。因?yàn)榇藭r(shí)最容易達(dá)到高密度。瀝青混合料路面的壓實(shí)性能受配合比設(shè)計(jì)、瀝青品種、壓實(shí)溫度等因素的影響，但是以壓實(shí)溫度的影響最大?；旌狭系臏囟纫呀?jīng)成為影響施工現(xiàn)場(chǎng)高壓實(shí)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(shí)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(jí)配、瀝青粘度、碾壓溫度等因素。對(duì)此，我們?cè)谶M(jìn)行瀝青路面的壓實(shí)作業(yè)時(shí)，不能只對(duì)其個(gè)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(gè)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(shí)際、切實(shí)可行的防范措施來(lái)，只有這樣才能有效確保瀝青路面的壓實(shí)質(zhì)量。