張任軍， 蔡海良

(1.湖南湘潭公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司， 湖南 湘潭　411104；　2.湖南天智交通建設(shè)技術(shù)有限公司， 湖南 長沙　410000)

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風(fēng)速對瀝青混合料壓實(shí)溫度的影響分析

張任軍1， 蔡海良2

(1.湖南湘潭公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司， 湖南 湘潭411104；2.湖南天智交通建設(shè)技術(shù)有限公司， 湖南 長沙410000)

摘要：通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)，分析了不同風(fēng)速對混合料壓實(shí)溫度的影響。隨著風(fēng)速增大，混合料降溫速率顯著增大。從混合料表面溫度和中間層溫度下降速率來看，中間層溫度下降速率將為均勻，且變化幅度較小；表面溫度下降速率變化相當(dāng)顯著。因此，為保證路面壓實(shí)質(zhì)量，在瀝青路面施工中，必須充分考慮到風(fēng)速的影響。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料； 風(fēng)速； 壓實(shí)； 降溫速率

0前言

瀝青混合料攤鋪時(shí)，當(dāng)碾壓溫度較高時(shí)，瀝青粘度低，此時(shí)瀝青能夠起到潤滑作用，集料顆粒之間能夠相互挪動(dòng)而嵌密，形成較密實(shí)的結(jié)構(gòu)；而當(dāng)混合料溫度過低時(shí)，瀝青粘度高，拌和時(shí)集料表面裹覆的大量瀝青膠漿已經(jīng)變稠，甚至變硬，它不但不能起潤滑作用反而會限制集料的運(yùn)動(dòng)，使混合料難以形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，空隙率很大，導(dǎo)致攤鋪的混合料很容易產(chǎn)生各種破壞，尤其是水破壞[1-4]。魯正蘭通過對幾種級配的瀝青混合料在不同擊實(shí)溫度下進(jìn)行了大量的馬歇爾室內(nèi)試驗(yàn)，總結(jié)出了瀝青混合料的擊實(shí)溫度對混合料空隙率、礦料間隙率、穩(wěn)定度、流值等體積參數(shù)的影響，指出隨著壓實(shí)溫度的降低，瀝青混合料空隙率、礦料間隙率以及流值不斷增大，而瀝青飽和度和穩(wěn)定度不斷減小。文獻(xiàn)中也實(shí)測了瀝青路面攤鋪過程中路面周圍不同空間、不同時(shí)間的溫度情況，揭示了瀝青路面攤鋪時(shí)路面周圍溫度場的時(shí)空分布特性[5-7]。

為了保證混合料壓實(shí)質(zhì)量，通常要求混合料施工時(shí)應(yīng)在有效壓實(shí)時(shí)間內(nèi)完成碾壓。而有效壓實(shí)時(shí)間的長短取決于混合料攤鋪后的冷卻速度、初始溫度。為了研究外界條件對混合料有效壓實(shí)時(shí)間的影響，本文通過室內(nèi)試驗(yàn)，研究了風(fēng)速對混合料降溫速率的影響規(guī)律。

1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用SBS改性瀝青，粗集料采用玄武巖，細(xì)集料采用石灰?guī)r，采用AC13-F型級配。為了研究風(fēng)速對混合料碾壓時(shí)溫度下降的影響，用調(diào)速電風(fēng)扇模擬自然風(fēng)，在此情況下測定瀝青混合料的溫度下降規(guī)律。

2試驗(yàn)結(jié)果

通過采用不同速度風(fēng)速，研究了室溫下不同風(fēng)速對混合料溫度分布的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表1及圖1。

表1 不同風(fēng)速時(shí)混合料實(shí)測溫度時(shí)間/min溫度(室溫16℃)/℃無風(fēng)1～2級風(fēng)2～3級風(fēng)3～4級風(fēng)表面內(nèi)部表面內(nèi)部表面內(nèi)部表面內(nèi)部11661701701721671721671722161169159170161171162169315716815216715516914816541521661471641421671371605146164141161137164129157614016213615913116112515471351591321561261571201518131157129153119154115149912515412615111315211314610122151122148109149106144121181491181469914399140

續(xù)表1 不同風(fēng)速時(shí)混合料實(shí)測溫度時(shí)間/min溫度(室溫16℃)/℃無風(fēng)1～2級風(fēng)2～3級風(fēng)3～4級風(fēng)表面內(nèi)部表面內(nèi)部表面內(nèi)部表面內(nèi)部14106142117141911389113516991371091378513386131189113010213380129791252085126951297312575121228012290125681217111724741198612262117661142670116801195811461110286511375115531115510730631117111249108

圖1　混合料實(shí)測溫度下降規(guī)律

3降溫速率分析

根據(jù)表1結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，可得到不同層位在不同風(fēng)速下的混合料降溫速率，結(jié)果見表2。

根據(jù)表2，將不同風(fēng)速下降溫速率與無風(fēng)時(shí)降溫速率相比，得到圖2和圖3，從圖中可以較為清楚的看出不同風(fēng)速對混合料溫度下降速率的影響。

從圖2、圖3的結(jié)果來看，不同風(fēng)速影響時(shí)，混合料降溫速率不同。隨著風(fēng)速增大，混合料降溫速率顯著增大，從混合料表面溫度和中間層溫度下降速率來看，中間層溫度下降速率將為均勻，且變化幅度較??；表面溫度下降速率變化相當(dāng)顯著，剛開始在氣溫16 ℃時(shí)，混合料的內(nèi)部降溫速率最大為1.5～3.0 ℃/min，而混合料的表面降溫速率最大可達(dá)13.9 ℃/min。同時(shí)從圖中可以看出，當(dāng)溫度本身已經(jīng)較低時(shí)，不同風(fēng)速對混合料降溫速率影響降低，甚至出現(xiàn)了低風(fēng)速下降溫速率還大于高

表2 混合料中間層和表面降溫速率類別混合料溫度/℃速度/(℃·min-1)無風(fēng)1級2級3級中間層1651.432.992.733.761602.32.732.651552.52.734.632.991502.152.52.142.731452.341.63.012.51403.012.382.6721352.8222.52.51303.493.332.172.1512522.522.991201.771.5221151.491.872.731.77表面16511.111604.7610.875.956.7615547.586.0213.891505.386.0213.1613.891455.955.3812.8212.21406.025.757.9410.8713554.765.159.621304.273.525.7581256.023.165.324.441202.52.866.9451153.331.436.175

圖2　混合料中間層降溫速率對比圖

圖3　混合料表面降溫速率對比圖

風(fēng)速的情況。

研究發(fā)現(xiàn)，在高于140 ℃降溫段，在氣溫15～45 ℃環(huán)境條件下混合料降溫速度為4.0～8.0 ℃/min；在140～105 ℃降溫段內(nèi)，在氣溫15～45 ℃環(huán)境下，降溫速度為2.0～5.5 ℃/min[6，7]。對比本文試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)速較大時(shí)，風(fēng)比氣溫對瀝青混合料降溫速率的影響可能更大。同時(shí)，有風(fēng)時(shí)混合料的表面溫度與內(nèi)部溫度的溫差高達(dá)40～50 ℃，充分說明風(fēng)及風(fēng)的強(qiáng)弱對瀝青混合料的降溫速度有顯著的影響。為此，從保證路面壓實(shí)質(zhì)量的角度考慮，在瀝青路面施工中，必須充分考慮到風(fēng)速的影響，采取措施，務(wù)必保證混合料在有效壓實(shí)時(shí)間內(nèi)壓實(shí)到設(shè)計(jì)孔隙率水平，以減小路面早期損害壞和車轍損壞。

4結(jié)語

本文通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)，分析了不同風(fēng)速對混合料壓實(shí)溫度的影響。隨著風(fēng)速增大，混合料降溫速率顯著增大，從混合料表面溫度和中間層溫度下降速率來看，中間層溫度下降速率將為均勻，且變化幅度較??；表面溫度下降速率變化相當(dāng)顯著。因此，本文認(rèn)為風(fēng)及風(fēng)的強(qiáng)弱對瀝青混合料的降溫速度有顯著的影響。為保證路面壓實(shí)質(zhì)量，在瀝青路面施工中，必須充分考慮到風(fēng)速的影響，采取措施，務(wù)必保證混合料在有效壓實(shí)時(shí)間內(nèi)壓實(shí)到設(shè)計(jì)孔隙率水平，以減小路面早期損害壞和車轍損壞。

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中圖分類號：U 415

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-844X(2016)01-0049-02