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(黑龍江省公路工程造價管理總站)

雖然我國道路工作者對瀝青路面的材料、結構進行了較為深入的研究,但面對我國現(xiàn)有的交通狀況,瀝青路面仍面臨著較為嚴重的車轍損害。為了尋找提高瀝青路面壓實質(zhì)量的有效技術途徑,在室內(nèi)不同振動工藝下壓實特性研究的基礎上進行了現(xiàn)場試驗。

1 現(xiàn)場碾壓工藝試驗目的

室內(nèi)試驗表明,相同級配的瀝青混凝土采用不同的室內(nèi)壓實成型方式或壓實工藝所得到的密度是不同的。采用振動成型方式,在最佳的振動成型參數(shù)下,可以獲得較馬歇爾成型方式大的密實度。而密實度的提高,意味著瀝青混凝土某些力學性能的提高,因此期望在室內(nèi)試驗結果的基礎上,通過現(xiàn)場試驗調(diào)整工藝組合來提高混合料的壓實度,為路面壓實質(zhì)量提供保證。

2 現(xiàn)場施工簡介

試驗地點：吉林市外環(huán)線。

試驗對象：路面下面層AC-20-Ⅰ型。

試驗設備：靜作用壓路機、輪胎壓路機、大噸位振動壓路機(S W-800型)。

試驗方法：采用不同機械組合以及振動壓路機振動參數(shù)的調(diào)整進行各路段的碾壓工作,評價其壓實效果。S W-800型振動壓路機的參數(shù)值見表1。

表1 W-800型振動壓路機的參數(shù)

在室內(nèi)試驗結果的基礎上,對試鋪路段進行振動工藝及碾壓機械組合

3 現(xiàn)場測試結果分析

3.1 工藝差別

現(xiàn)場試驗時共采用四種碾壓工藝,它們主要差別在于輪胎壓路機與振動壓路機是否交叉作業(yè)、振動壓路機作用遍數(shù)及振動參數(shù)(頻率和振幅)的選擇。

工藝一是工地施工的現(xiàn)有工藝,其主要特點是：無交叉作業(yè)(振1遍 — 膠輪集中碾壓 4遍 — 振1遍);采用 50H z低幅;總碾壓遍數(shù)為 8遍。工藝二是在工地現(xiàn)有工藝基礎上進行調(diào)整,其特點為有交叉作業(yè)(先振1遍 — 膠輪 2遍 —振1遍 — 膠輪 2遍 — 振1遍);工藝參數(shù)與工藝一相同為50H z低幅;總碾壓遍數(shù)為 9遍,主要在交叉作業(yè)時振動壓路機多振1遍。工藝三和工藝四是在室內(nèi)試驗結果基礎上,分別采用高頻和低頻來驗證在工地上的作用效果。此兩種工藝均有相同的碾壓遍數(shù)和交叉作業(yè),所不同的是工藝三采用50H z高幅和 67 H z低幅,其搭配方式為振1遍(50Hz高幅)— 膠輪 2遍 — 振1遍(50H z高幅)— 膠輪2遍— 振1遍(67 H z低幅)。而工藝四則采用 42 Hz高幅和 50H z低幅,其搭配方式為振1遍(42Hz高幅)— 膠輪 2遍 — 振1遍(42 H z高幅)— 膠輪 2遍 — 振1遍(50Hz低幅)。

3.2 碾壓工藝與壓實評價指標間關系

壓實評價指標為密度、穩(wěn)定度、空隙率、壓實度。

由柱面圖(圖1)可看出,各路段碾壓工藝不同,所對應的壓實指標有很大差別。

四種工藝相比較,其壓實性能由好至差排序為 四、二、三、一。

碾壓工藝選取得當,可使其各項指標滿足規(guī)范要求。如表 2所示。

表2 滿足規(guī)范要求的工藝

工藝一(工地現(xiàn)有工藝)其所對應的各項指標均不符合規(guī)范要求,說明此工藝有待改善。

通過柱面圖的分析,已經(jīng)得到結論：工藝四的壓實效果最好。工藝四是在室內(nèi)最佳振動工藝(低頻大振幅)指導下選取的現(xiàn)場碾壓工藝,并獲得較理想的效果,說明以室內(nèi)試驗指導實際工程具有深遠意義。同時,在工藝一和工藝二對比中,充分說明了輪胎與振動交替作業(yè)的優(yōu)勢。輪胎壓路機主要起到搓揉和摻和作用,對提高密實度效果較差,一味地輪胎碾壓,只會促使顆粒重新排列,而對密實度的提高作用很小。而振動壓路機,通過對路面施加振動能量及幅值沖擊作用,使混合料充分壓實。因此只有輪胎與振動交叉作業(yè),才能使路面密實度提高,工藝二充分說明這一點。由以上分析可知,工藝參數(shù)的選擇、交叉作業(yè)、碾壓遍數(shù)對路面壓實都起到至關重要的作用,只有協(xié)調(diào)好三者之間關系,才能達到好的壓實效果。對中面層來說,采用工藝四(交叉作業(yè)、低頻高幅)可獲得理想壓實度。在施工過程中發(fā)現(xiàn)高頻對混合料內(nèi)部結構有一定影響,高頻雖然作用時間短,但其有利于骨料重新就位,促使骨料顆粒向更穩(wěn)定位置靠攏,形成緊密嵌擠結構,其力學性能也由于混合料骨架的形成而提高。因此在今后施工中,可以探討使用高、低頻壓路機的不同組合,使其結構達到最佳狀態(tài)。

通過上述分析可得出,現(xiàn)場試驗得到的結論與室內(nèi)試驗的結論基本一致。

表3 現(xiàn)場工藝參數(shù)總表

表4 室內(nèi)工藝參數(shù)總表

3.3 壓實評價指標與物理狀態(tài)間關系

由于中面層采用AC-20-Ⅰ型級配,此級配各級粒徑所占比例較均勻,因此可通過鉆芯取樣試件的物理狀態(tài)來描述其指標變化。各路段現(xiàn)場取芯試件的各項評價指標數(shù)值均存在差異,現(xiàn)以路段一為例進行分析。路段一共鉆取 6個芯樣,其密度、穩(wěn)定度數(shù)值差異均在允許范圍內(nèi)。現(xiàn)將壓實評價指標與物理指標列表進行對比分析。

由表中可看出,當孔洞偏多(偏大)時,其對應空隙率數(shù)值較大,壓實度偏低,密度也較小,穩(wěn)定度較低;而當孔洞處于中等狀態(tài)時,其各項評價指標也均處于中值。參考數(shù)據(jù)總表,物理狀態(tài)完全可以反映出壓實評價指標的數(shù)值變化?？锥雌?偏大)時,對應的均勻性較差,其各項指標自然也較差;孔洞數(shù)量少而小時,均勻性好,對應的各項指標也就較好。當然也有個別試件評價時稍有差別,但總體規(guī)律存在,就是通過觀察取芯試件的物理狀態(tài)可獲知路面壓實結果是否符合要求。

圖1 密度、穩(wěn)定度、空隙率、壓實度柱面圖

表5 路段一試驗結果對比分析

3.4 物理參數(shù)描述壓實效果

物理參數(shù)指密度、空隙率、VFA、V MA等,物理參數(shù)變化可反映出材料的壓實效果見表6。

表6 物理參數(shù)變化對指標的影響

從表 6中可看出：隨著礦料間隙率(V MA)的減小,密度增大,穩(wěn)定度提高,空隙率減小,壓實度提高;隨著瀝青飽和度(VFA)的增大,密度增大,穩(wěn)定度提高,空隙率減小,壓實度提高。其變化規(guī)律也可從圖 2反映出來。

規(guī)范規(guī)定Ⅰ型級配,對 AC-20-Ⅰ型,應符合以下技術標準,見表 7。

若V MA偏離規(guī)范要求值過大時,其穩(wěn)定度、空隙率、壓實度均不符合要求;若 VFA小時,其壓實評價指標達到規(guī)范要求也存在一定難度。因此只有當物理參數(shù)滿足規(guī)范要求時,路段的壓實度才能符合要求。因此碾壓時應嚴格控制尺度,盡量使各種指標符合要求。而從現(xiàn)場取芯試件來看,碾壓工藝為二和四的路段,壓實度均≥98%,明顯高于實際施工單位碾壓工藝所達到的壓實度,說明調(diào)整碾壓工藝可以提高壓實效果,因此,抗轍路面施工時應采用的壓實工藝組合為工藝四。

表7 技術標準要求

圖2 物理參數(shù)變化對指標的影響

4 結 論

現(xiàn)場試驗路不同工藝組合試驗研究表明,通過調(diào)整碾壓工藝,能夠獲得理想的壓實效果,現(xiàn)場最佳振動壓實工藝與室內(nèi)結論一致,即低頻高幅壓實效果最佳。因此,根據(jù)室內(nèi)試驗結果選擇合理、高效的碾壓工藝、遍數(shù)、速度是提高壓實質(zhì)量的有效技術途徑。由此,推薦出嵌擠骨架—密實型瀝青混合料的現(xiàn)場壓實工藝組合。

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