热拌沥青混凝土路面的压实

热拌沥青混凝土路面的压实 第5页共5页热拌沥最混凝土路面的压实1 概述压实，就是把一定体积的热拌沥青混凝土压缩到更小体积的过程。在此过程中，便裹覆沥青的集料颗粒相互挤压到一起，消除混合料中大部分孔隙(空间)，由此提高混合料密实度(质量与体积比)。成功的压实应能使面层达到最佳孔隙量和密实度。为何路面需要压实到最佳密实度?首先应清楚空气、水分和交通对于压实不良的路面所产生的影响。因为凡压实不良的路面混合料中，孔隙常趋于相互连通，此时空气和水分就容易浸入致使道路易遭到破坏；此外，在冰冻气温下，路面中的水分发生冻胀也将造成道路的早期破坏。在压实的混合料中需要留有一定量的孔隙，否则由于空隙量过分减少，在沥青含量稍多时，路面在轴载的作用下，将出现泛油和失稳现象。对于密级配混合料路面理想的孔隙量为8%或更低一些，此时孔隙之间一般并不连通；空隙量过高，沥青容易剥落。压实作业主要是为达到两个目的：使混合料具有强度和稳定性；混合料中的孔隙产生密封，阻止空气和水分浸入，从而避免道路的加速老化及冻融破坏和剥落现象。压实作业可以使用各种压实工具或压路机。这些机具利用重力或振动力，以各自特定的方式压实路面。压实目的是使面层达到规定的密实度。压实过程看似简单，实际上它对压路机驾驶员和检验人员的技能均有一定的要求。压实工作系热拌沥青混凝土摊铺作业的最后一道工序。经过这道工序，混凝土将达到全部强度，并便面层平整、组织结构固定。在压实作业中，检验人员必须留心观察。除了要详细准确地记录和注意作业安全外，还必须使完工后的道路符合各项规范的要求。为此，检验人员必须通晓压实程序和可采用的设备，必须对压实层面取样检验，确定混合料的密度，允许误差和平整度。2 压实机理压实机理涉及到压实过程中的三种作用力，即压路机的压力；混合料内部的抵抗压实力；下部稳定层产生的支撑反力。要保证路面做到充分压实并获得理想的密度，被压的混合料必须受到充分的制约。为达到压实的目的，压路机的压力与下部稳定基础层产生的支撑反力的合力，必须能够克服面层内部的抗压实力。压路机的压力产生于压路机的自重或其自重及动能之和。基础的支撑反力取决于基础的稳定性和坚固程度，混合料的内部阻力取决于集料颗粒之间的摩擦力(粒间摩擦力)和沥青的粘度。随着混合料密度的加大和温度下降，混合料的内部阻力也随之加大。当混合料密度达到能使内部阻力与压路机压力和基础反力相等、状态趋于平衡时，压实作业即告完成。3 影响压实的因素影响压实的因素可以归纳成以下三类:(1)混合料的特性；(2)环境条件；(3)层厚。混合料的特性：不同种类的沥青和集料的特性，以及混合料在不同的温度下，会明显地影响混合料的压实工作性。因此，在确定压实程序时，必须考虑到材料的特性以及混合料的压实温度。3.1 关于集料影响混合料工作性的集料特性主要有级配、表面结构和棱角等。增加混合料中集料的最大尺寸或加大混合料中粗集料的比例，会使其工作性能下降。要达到最终密实度就需要加大压实力；同样，如果集料表面结构粗糙，可以使混合料具有良好的稳定性，但仍需加大压实力。砾石常常比碎石圆滑，因而用它生产的混合料工作性就比较好。混合料中经常添加一些天然砂子。但砂量过高，特别是中等粒径的砂子添加过多，会使混合料稳定性降低(工作性高，稳定性低)。稳定性低的混合料往往会由于压路机过重和碾压次数过多而造成压力过度。这种路面在交通和高温作用下，容易出现失稳或变形。混合粹中的石粉或填充料的用量也会影响压实作业。热拌游青混凝土路面中的粘结力是填充科和沥青结合在一起产生的，因此，混合料应含有足够数量的石粉，以便与沥青结合，在混合料冷却时便能够产生足够的粘聚力。添加矿物填料可以补偿混合料含砂过量造成的稳定性差和凝固缓慢的缺陷。相反，如果混合料中石粉用量过多，则会变胶粘，也能造成碾压的困难。3.2关于沥青室温条件下沥青为粘稠固体，在高温条件下沥青则成流体。如果要完成压实混合料，就必须使混合料中的沥青呈可塑状态，以保证集料颗粒能够产生相对移动。实际上，沥青在压实过程中起到了润滑剂的作用，当混合料冷却后，粘性增加。在温度低于85的条件下，混合料中的石粉与沥青结合，开始牢牢地粘住集料颗粒，使它们固定就位。倘若等到混合料冷却到85以下，再进行压实就十分困难了。 采用的沥青等级和混合料的拌和温度决定了其粘度。在其它因素不变的条件下，如果混合料中使用的是高粘度沥青，则就要求稍高的压实温度和较大的压实力。在混合料中沥青的用量也会影响其工作性。随着沥青含量的增加，集料颗粒上的沥青薄膜厚度也会增加。在压实温度下，白于薄膜较厚，所以沥青的润滑作用较好，在一定程度上方便了压实工作。3.3关于混合料温度 沥青混合料的拌和温度决定着压实作业的难易性，同时，也决定着看混合料冷却到85所需的时间，这个温度是压实作业的最低温度界限。在一定的温度范围内，混合料温度越高，沥青的流动性越大，混合料的压实阻力越低。温度过高会影响沥青的性能。在拌和与压实极限温度范围以内(163-85)，碾压的最佳温度是混合料能够支撑压路机而不产生明显的水平移动的最高温度。进行摊铺时，整个面层的混合料温度是均匀一致的。但面层的上、下表面则分别与空气和基底接触，因而其冷却速度比面层中部为快。在碾压沥青混凝土过程中常常出现热裂纹现象，尤以摊铺厚度较薄的面层为明显。在初次碾压的过程中，如果压路机的从动轮位于行进的前方最容易发生热裂纹。从动轮压入混合料一定深度，对混合料施加了一个水平推力，而这个永平推力又必须由混合料自身来平衡。由于混合料中间温度最高，所以该处的沥青粘性比表面低，在从动轮水平推力作用下，混合料在某一深度内趋向水平移动，必然引起混合料表面随之运动。混合料表面温度低、刚性大，当其随下部混合料运动时，就出现了裂纹，一般裂纹深度为9.512.5mm。观察发现，在钢轮压路机的驱动轮下发生热裂纹现象极少，这种裂纹绝大多数发生在从动轮下。钢轮压路机的从动轮不应再增添重物，在一个小直径的碾轮上，质量越大，陷进混合料的深度越深，在碾压作业时会产生更大的水平推力，将造成更多的热裂纹或其它形式的滑移破坏。3.4 环境效应混合料的冷却速度影响着达到要求密实度的时间，而影响冷却速度的因素有环境(空气)、温度、湿度、风力和混合料下部面层的温度。凡遇气温低、湿度高、风力大以及下部面层温度低等，都会使碾压时间缩短，并增加碾压的困难。一般而言，较厚的沥青混凝土面层比较薄的面层更容易达到要求的密实度。这是因为面层越厚，保温时间越长，而允许碾压的时间也越长。对于较难压实的高稳定性混合料，以及处于快速冷却的气候条件下，如采用较厚的面层可以发挥碾压的优点。4 热拌沥青混合料的压实程序热拌沥青混合料能够达到规定的密实度，主要取决于混合料冷却到85以前所进行的压实作业。在操作中我们不能采用提高压路机碾压速度的方法来补偿混合料生产速度的提高，这样做事实上只能降低单位时间内一定路面区域上的压实效果。如果混合料的生产速度加快，则原有数量的压路机就不能获得要求的碾压效果，因而为了适应拌和厂的生产速度，就要增加一些压路机。所以，压路机的数量必须根据工作条件来确定，其数量应以保证获得规定的压实效果。4.1 碾压作业的程序碾压作业分三类:(1)初次碾压，压路机在刚摊铺面层上作第一次碾压。(2)中间碾压，在混合料冷却到85以前，为达到规定密实度而进行的所有后续碾压。(3)最后碾压，目的为了精细整平道路的表面，应在混合料温度仍能保持足以消除碾压轮迹时进行。前两种碾压作业必须按一定顺序进行，以保证面层达到规定的密实度和外型要求及平整度。对于规定的顺序，应指明哪部分面层应该先行碾压、哪部分应该后碾压，以及薄层与厚层要作不同的碾压。4.2薄层1)当碾压薄混合料压实厚度在50mm以下，其宽度为一个摊铺机宽度或路面全宽时，应采用下列碾压程序:(1)横向接缝；(2)外边缘；(3)自低处向高处进行初次碾压；(4)同(3)项步骤进行中间碾压；(5)最后碾压。2)当采取压路机作梯形排列前后进行作业时，或是衔接业已铺就的路面以及具有其他边侧限制条件时，则应采取下列碾压程序:(1)横向接缝；(2)纵向接缝；(3)外边缘；(4)初次碾压，自低处向高处碾压；(5)中间碾压，程序与(4)相同；(6)最后碾压。4.3厚层1)当碾压厚混合料层，压实层厚100mm以上，其宽度为一个摊铺机宽度或是路面全宽度时，应采用下列碾压顺序:(1)横向接缝；(2)初次碾压：相距较低的无侧向限制的自由边缘约300380mm开始向另一边缘碾压；(3)外边缘，在距离自由边缘300mm之内碾压时，压路机每次碾压只能向自由边缘方向推进100mm；(4)中间碾压，从低处向高处碾压；(5)最后碾压。2)当采取压路机作梯形排列前后进行作业时，或是衔接业已铺就的摊铺带以及具有他边侧限制条件时，应采取下列碾压顺序:(1)横向接缝；(2)纵向接缝；(3)初次碾压，从纵向接缝开始，向外边缘碾压；(4)外边缘，在距离无侧向限制的自由边缘300mm之内进行碾压时，每次碾压只能向自由边缘方向推进100mm；(5)中间碾压，从低处向高处碾压；(6)最后碾压。5 具体碾压步骤5.1碾压横向接缝当摊铺面层与另一车道相接，碾压面层的横向接缝时，应首先用钢轮压路机沿纵向接缝碾压，做到边缘处表面齐平，在必要时可做一些修补;然后碾压横向接缝，压路机轮宽的绝大部分要压在已筑好的路面上，只留150mm来碾压刚铺好的材料。这种操作应反复进行,每次向新铺的混合料上增加碾压宽度150300mm，直到驱动轮的全部宽度都压在新铺的混合料上为止。碾压横向接缝时，新铺面层的边缘处应放上相当厚度的木板，压路机可以压过面层边缘而不会压坏边缘。如不便用这种木板,横向碾压时必须停止在离外缘150200mm处，以防破坏外缘。5.2碾压纵向接缝使用非振动轮压路机或充气轮胎压路机碾压纵向接缝时，在初次压实过程中，压路机的绝大部分应行走在已筑好的路面上，只用100150mm的碾轮宽度进行碾压新铺的混合料。随后的碾压将宽度逐渐加宽，直至全碾轮都压在新铺的混合料上。使用振动压路机的程序截然不同。压路机轮子的绝大部分要碾压在新铺的混合料上，只留100150mm压在已筑好的路面上。压路机即沿这条碾压路线反复碾压，直至接缝完全压实为止。纵向接缝可分成热接缝和冷接缝，两类接缝的压实步骤各不相同。5.3热接缝热接缝系指摊铺机阶梯操作法的接缝，这种纵向接缝的成效最为理想。因为，碾压时两条摊铺带的温度几乎相同，可使压路机下的材料变为一体，而两条摊铺带的密实度几乎没什么差别。采取阶梯操作法摊铺时随在第一台摊铺机后面的压路机做初次碾压之际，应在两条摊铺带之间的接缝处留下75150mm不进行碾压，留给第二台摊铺机后面的压路机在做初次碾压时合并碾压。为了获得良好的压实效果，要使第二台摊铺机和压路机应尽可能地尾随于第一台摊铺机之后，以保证接缝处的密实度能均匀一致，而第二台摊铺机后面的压路机则应在初次碾压时接缝压实。5.4冷接缝冷接缝系指两条摊铺带间的接缝，但在第二条摊铺带摊铺之前，其第一条摊铺带业已隔夜或有更长时间的冷却，压实这种纵向接缝将不会使接缝两边的密实度能够均匀一致。在绝大多数情况下，己摊铺的一侧密实度较低些，后摊铺的一侧则较高。在实际施工中解决此问题的惟一办法是采用阶梯操作法摊铺或全宽度摊铺。但由于大多数沥青铺筑作业都采用单一的摊铺带进行，因此，尽快碾压接缝是最佳的补救办法。在任何情况下，都应该在摊铺机铺好混合料后，立即碾压纵向接缝。5.5碾压边缘除阶梯操作法和厚层摊铺以外，摊铺带的边缘应该与纵向接缝同时碾压。碾压边缘时，如果混合料横向位移不大，压路机的碾轮要跨过边缘50100mm。纵向接缝和边缘压实后，同样应尽快进行初次碾压。5.6初次碾压初次碾压可以使用振动或非振动钢轮压路机。重要的是应从面层的低端(一般在摊铺带的外侧)向高端碾压，因为加热的混合料在压实时容易向低处移动。如果从高端开始碾压，这种移动会比从低端开始碾压大得多。邻接面层摊铺好以后，即应先碾压纵向接缝，然后自低向高碾压该面层。5.7 中间碾压中间碾压应尽量紧接在初次碾压之后，并对沥青混合料要保持在达到密实度要求的最低温度以上，即85。中间碾压应连续进行，直到混合料彻底压实为止。无论使用哪种压路机，其碾压方式都应与初次碾压方式相同。5.8最后碾压最后碾压的目的就是为了修理路面，在材料还未冷却时使用钢轮式压路机或不作振动的振动式压路机消除碾压轮迹。不便使用压路机的区域的压实。在压路机不易达到的区域，可以使用小型手控平板振动夯压实混合料。这种平板振动夯的平板面积一般为0.1-0.3m2。5.9特殊情况的碾压措施对坡度较陡路面的碾压。各类压