張顯

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司 甘肅蘭州 730000）

分析輪胎壓路機(jī)壓實(shí)熱拌瀝青混合料的機(jī)理和作用

張顯

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司 甘肅蘭州 730000）

瀝青路面壓實(shí)是公路工程施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它直接決定公路工程的質(zhì)量和運(yùn)營能力。這就要求在混凝土路面壓實(shí)過程中，去選擇合理的碾壓機(jī)械，嚴(yán)格按照施工的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)壓實(shí)質(zhì)量的檢測(cè)，為我國交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。研究表明，輪胎壓路機(jī)對(duì)瀝青混合料的壓實(shí)中可以獲得更高的壓實(shí)質(zhì)量，應(yīng)成為做壓實(shí)機(jī)械的首選。

道路施工；輪胎壓路機(jī)；壓實(shí)機(jī)理

引言

在現(xiàn)階段，我國城市化建設(shè)已經(jīng)深入進(jìn)行，公路運(yùn)輸也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，對(duì)公路瀝青路面壓實(shí)技術(shù)的研究具有非常重要和現(xiàn)實(shí)的意義。對(duì)于路面壓實(shí)工作的開展，正確選擇壓實(shí)設(shè)備是關(guān)鍵。我們選擇輪胎壓路機(jī)作為壓實(shí)機(jī)械，就必須要了解它的機(jī)理和特點(diǎn)，以便高效合理的運(yùn)用于壓實(shí)工作。

1 輪胎壓路機(jī)的機(jī)理介紹

輪胎輪胎壓路機(jī)普遍采用的行走機(jī)構(gòu)是雙排光面輪胎，它也是壓路機(jī)執(zhí)行作業(yè)的工作裝置。在實(shí)際運(yùn)行中，輪胎與鋪層之間實(shí)現(xiàn)整平和壓實(shí)效果是通過相互作用力實(shí)現(xiàn)的，所以我們要對(duì)輪胎壓路機(jī)的工作原理進(jìn)行充分的了解。

在壓實(shí)過程中，輪胎壓路機(jī)與鋪裝層之間主要在水平面內(nèi)壓路機(jī)前行方向和垂直方向體現(xiàn)出相互作用力，在前進(jìn)垂直方向中也有的作用力，雖然力小，但對(duì)鋪層壓實(shí)作用也不能忽視。當(dāng)在垂直方向的時(shí)候，路面鋪層會(huì)受到壓路機(jī)輪胎的重力引發(fā)的垂直靜載荷，在其作用下會(huì)使瀝青材料顆粒間的空氣和水被擠壓出來，使鑲嵌結(jié)構(gòu)逐漸趨于穩(wěn)定，從而使鋪層更加密實(shí)。壓路機(jī)前進(jìn)方向水平面上，輪胎壓路機(jī)和鋪層之間的作用力只要體現(xiàn)在壓路機(jī)的前進(jìn)阻力上。行走阻力是由輪胎彈性變形引起的摩擦阻力、輪胎的滑動(dòng)阻力、車輪的推土阻力以及驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng)阻力等部分構(gòu)成。據(jù)Bekker假設(shè)的內(nèi)容，我們認(rèn)為是在前進(jìn)阻力作用下，表面層受到了與之大小相同，但方向與之相反的反作用力，該力直接對(duì)路面鋪層產(chǎn)生一種剪切力效果，使瀝青混合料的粒子產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，有利于物料在水平面上輪胎壓路機(jī)前進(jìn)方向?qū)崿F(xiàn)相對(duì)位置的重新組合，方便許多小顆粒物料鑲嵌于大顆粒物質(zhì)構(gòu)成的骨架之中，最終實(shí)現(xiàn)鋪層的密實(shí)。

對(duì)于表層顆粒來說，輪胎進(jìn)入結(jié)合區(qū)之后，結(jié)合區(qū)的物料受到了向前的推擠力，并且推擠力水平向前，最終使物料相對(duì)于原來位置向前移動(dòng)。當(dāng)輪胎壓路機(jī)退出該區(qū)域區(qū)的時(shí)候，結(jié)合區(qū)的物料受到了向后的剪切力，最終使物料相對(duì)于原來位置向后移動(dòng)，這一系列過程對(duì)鋪層的物料產(chǎn)生平面內(nèi)壓路機(jī)水平前進(jìn)方向上的揉搓作用。

通過上述的阻力分量可知，對(duì)鋪層密實(shí)作用最為顯著是壓路機(jī)輪胎變形引起的滾動(dòng)阻力。由于鋪層與輪胎之間的接觸面在壓路機(jī)作用于路面的造成支持力和壓路機(jī)本身的重力作用下發(fā)生形變。對(duì)于鋪層表層顆粒，當(dāng)輪胎開始進(jìn)入材料的結(jié)合區(qū)，該區(qū)物質(zhì)受到水平向后的剪切力，相對(duì)于初始位置相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)結(jié)合區(qū)中輪胎退出之后，此區(qū)材料受到水平向后的力，相對(duì)初始位置向后移動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)就對(duì)鋪層水平面的的材料產(chǎn)生了。

2 揉壓效應(yīng)分析

2.1 獲得高密實(shí)度

由不同粒徑的碎石、石粉、沙和瀝青按一定的設(shè)計(jì)配以攪拌制成熱拌瀝青混合料，在碾壓過程中，不同的壓路機(jī)碾壓過程如下：

（1）輪胎壓路機(jī)的壓實(shí)。混合料顆粒之間在揉壓作用下摩擦力大大減小，互相靠近、重新排列，混合料小顆粒也容易進(jìn)入大顆粒間隙之中，使壓實(shí)密度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)劃要求。

（2）靜力光輪壓路機(jī)的壓實(shí)。靜載荷作用于瀝青混合料使其發(fā)生顆?？拷挥袠O少數(shù)顆粒進(jìn)入顆粒大孔隙之間，大顆粒的重新排列受到它們之間的摩擦阻力作用而移動(dòng)困難。雖然熱瀝青有潤滑作用，但是重新排列由于這種靜壓力受到了極大地限制，使壓實(shí)密度達(dá)不到要求。

（3）振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)。在振動(dòng)作用下，混合物彼此靠近和重新排列，小顆粒受力進(jìn)入大顆粒之間的間隙比靜力效果要好得多，但振動(dòng)力的作用只是上下的，其次混合材料的大顆粒為破碎石，是非常不規(guī)則的形狀，雖然存在振動(dòng)力，但同樣也會(huì)存在鑲嵌卡制現(xiàn)象，并不能達(dá)到最佳的壓實(shí)效果。

2.2 對(duì)返油有利

瀝青混合料的瀝青混結(jié)合料具有以下功能：①對(duì)每一粒集料潤滑，減少壓實(shí)功，減少摩擦；②對(duì)于密封鋪層表面有利，防止泥漿、水和空氣的侵入；③起粘結(jié)作用，瀝青冷卻之后將集料大小顆粒粘在一起。因此，壓實(shí)過程不僅僅是混合顆粒彼此接近，填筑壓實(shí)，而且還得使瀝青結(jié)合物進(jìn)入顆粒之間的空隙，將結(jié)合料粘結(jié)在一起，多余的還要返到表面，以填補(bǔ)在表面上的空隙，實(shí)現(xiàn)密封面，以防止水，空氣和泥漿入侵。輪胎路碾機(jī)的揉壓作用可以幫助將多余的瀝青結(jié)合材料返回到表層來用來密封表層。

2.3 能消除熱裂紋

振動(dòng)壓路機(jī)和靜力光輪壓路機(jī)碾壓熱拌瀝青混合料的時(shí)候，有推移等原因會(huì)導(dǎo)致碾壓熱裂紋，其一旦形成，通過垂直振動(dòng)力和垂直靜壓力不能消除。也就是說振動(dòng)壓路機(jī)和靜力光輪路機(jī)是不能夠消除熱裂紋的。如果不消除熱裂紋，泥、空氣和水就會(huì)從裂縫中侵入，導(dǎo)致路面早期損壞。輪胎壓路機(jī)對(duì)路面有揉壓作用，在適當(dāng)?shù)哪雺簻囟认掠幂喬郝窓C(jī)碾壓，輪胎產(chǎn)生的揉壓力能夠讓裂紋處的混合料水平移動(dòng)，熱瀝青被擠到裂紋在，以填補(bǔ)裂縫中的空隙，最終消除了裂紋。

2.4 能保證均勻壓實(shí)

振動(dòng)壓路機(jī)和靜力光輪壓路機(jī)都是采用鋼輪，并且鋼輪很寬，鋼輪接觸線在瀝青混合料材料大顆粒之間會(huì)形成“過橋”的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)留下空隙，產(chǎn)生不均勻壓實(shí)作用。它會(huì)產(chǎn)生不均勻的壓實(shí)。此外，在平鋪寬度方向也會(huì)不平整均勻，也存在同樣的高低不平衡現(xiàn)象，由于寬鋼輪，當(dāng)順著攤鋪方向壓密時(shí)，同樣存在此現(xiàn)象，壓實(shí)不均勻。與此相反，橡膠輪胎曲柔靈活而且單輪胎是窄的并能沿著這些輪廓更好的壓實(shí)，從而較好的壓實(shí)表面和產(chǎn)生較好的密實(shí)性。

2.5 可以消除壓實(shí)層的內(nèi)應(yīng)力

熱拌瀝青混合料鋪層，通過鋼輪壓實(shí)后會(huì)有內(nèi)應(yīng)力，此內(nèi)應(yīng)力要一段時(shí)間才能消除，這就對(duì)重建道路或道路維修，鋪層壓實(shí)好路層之后，在短時(shí)間內(nèi)開放通行，就會(huì)造成路面力早期損壞和應(yīng)力裂紋。輪胎壓路機(jī)的揉壓作用能夠消除內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)部應(yīng)力很小，能滿足短時(shí)間內(nèi)對(duì)交通的要求，也不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。

3 總結(jié)

對(duì)輪胎壓路機(jī)壓實(shí)瀝青混合料的壓實(shí)作用和機(jī)理分析與研究后，得出在瀝青混合料鋪層壓實(shí)過程中，輪胎壓路機(jī)具有其他類型的壓路機(jī)沒有優(yōu)點(diǎn)。所以，在瀝青路面壓實(shí)機(jī)械配置和選型中，選擇以輪胎壓路機(jī)為主要的復(fù)壓機(jī)型。此外，輪胎壓路機(jī)還可廣泛用于各種建筑基礎(chǔ)的壓實(shí)。在最后壓實(shí)兩側(cè)邊的時(shí)候，可以使鋪層的表面均勻平整，而且對(duì)路邊邊緣石的碰撞，相比鋼輪壓路機(jī)及其他機(jī)型要小很多?？傊喬ヂ仿窓C(jī)在各類施工過程中有著非常廣泛的用途，對(duì)其他方面的作用機(jī)理和用途需要更近一步的探討和研究。

[1]劉天林.公路瀝青混合料路面壓實(shí)施工技術(shù)探討[J].工程科技，2013，26（2）：125～126.

[2]郭雪峰．公路瀝青混合料壓實(shí)施工中振蕩技術(shù)的應(yīng)用探討[J]．華東公路，2011（01）：14～15．

[3]劉建雄.公路熱拌瀝青混合料路面施工技術(shù)探討[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2013（08）：86～87．

U415.52+1

A

1004-7344（2016）12-0131-02

2016-4-10

張顯，男，本科，畢業(yè)于西京學(xué)院，主要從事公路工程機(jī)械設(shè)備管理工作。