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(zhǎng)沙 410000)
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風(fēng)速對(duì)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(zhǎng)沙410000)
摘要:通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn),分析了不同風(fēng)速對(duì)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(lái)看,中間層溫度下降速率將為均勻,且變化幅度較?。槐砻鏈囟认陆邓俾首兓喈?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(rùn)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(guò)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(rùn)滑作用反而會(huì)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(guò)對(duì)幾種級(jí)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(duì)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(cè)了瀝青路面攤鋪過(guò)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(chǎng)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(zhǎng)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(duì)混合料有效壓實(shí)時(shí)間的影響,本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn),研究了風(fēng)速對(duì)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(jí)配。為了研究風(fēng)速對(duì)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(cè)定瀝青混合料的溫度下降規(guī)律。
2試驗(yàn)結(jié)果
通過(guò)采用不同速度風(fēng)速,研究了室溫下不同風(fēng)速對(duì)混合料溫度分布的影響,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1及圖1。
表1 不同風(fēng)速時(shí)混合料實(shí)測(cè)溫度時(shí)間/min溫度(室溫16℃)/℃無(wú)風(fēng)1~2級(jí)風(fēng)2~3級(jí)風(fēng)3~4級(jí)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(cè)溫度時(shí)間/min溫度(室溫16℃)/℃無(wú)風(fēng)1~2級(jí)風(fēng)2~3級(jí)風(fēng)3~4級(jí)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(cè)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(jiàn)表2。
根據(jù)表2,將不同風(fēng)速下降溫速率與無(wú)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(duì)混合料溫度下降速率的影響。
從圖2、圖3的結(jié)果來(lái)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(lái)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(kāi)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(duì)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(wú)風(fēng)1級(jí)2級(jí)3級(jí)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(duì)比圖
圖3 混合料表面降溫速率對(duì)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(duì)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(duì)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(shuō)明風(fēng)及風(fēng)的強(qiáng)弱對(duì)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(yǔ)
本文通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn),分析了不同風(fēng)速對(duì)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(lái)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(duì)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(hào):U 415
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1008-844X(2016)01-0049-02