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        振動壓路機(jī)作業(yè)參數(shù)選擇研究

        2019-07-09 02:20:54李平周楚健周佳
        中小企業(yè)管理與科技 2019年16期
        關(guān)鍵詞:振動質(zhì)量

        李平,周楚健,周佳

        (三一汽車制造有限公司,長沙410100)

        1 引言

        壓實作為路面工程的最后一道工序,壓實質(zhì)量的好壞對路面質(zhì)量的影響至關(guān)重要。對振動壓路機(jī)作業(yè)質(zhì)量的研究,施工單位往往根據(jù)以往的施工經(jīng)驗或在試驗段得到的施工參數(shù)施工,按照同一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的同種混合料,在壓實成型后,可能會有不同的路用性能。雖然影響壓實的因素多種多樣,但是壓實質(zhì)量與振動壓路機(jī)的作業(yè)參數(shù)滿足一定的對應(yīng)關(guān)系及規(guī)律性,因此,在理論上對施工參數(shù)及施工質(zhì)量進(jìn)行預(yù)估,具有一定的可行性。

        2 影響壓實質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)

        衡量壓實質(zhì)量好壞的指標(biāo)主要是壓實的均勻性,影響壓實均勻性的原因有熱瀝青混合料的質(zhì)量、環(huán)境因素和壓路機(jī)的作業(yè)參數(shù),三個因素中,由于壓路機(jī)負(fù)責(zé)了路面最后的成型工作,因此,控制壓路機(jī)作業(yè)參數(shù)對路面質(zhì)量至關(guān)重要。

        2.1 振幅、頻率、速度

        振幅過小時,壓實影響深度小,壓實效率低,振幅過大時,有可能會壓碎集料,且會造成路面不平整。頻率與速度的選擇往往具有相關(guān)性,振動頻率的選擇要能夠使被壓材料產(chǎn)生共振,而頻率一定時,碾壓速度將影響單位壓實長度內(nèi)的振動次數(shù),換句話說,碾壓速度的大小影響振動壓路機(jī)的沖擊間距。當(dāng)碾壓速度過慢時,會造成集料壓碎、過壓等壓實問題,且會影響壓實效率;當(dāng)碾壓速度過快時,會造成壓不實、推移、橫向裂紋或波紋等病害。

        選擇碾壓速度時,在保證壓實質(zhì)量的前提下,應(yīng)最大限度地提高碾壓速度,提高工作效率,在作業(yè)過程中,應(yīng)盡量保證勻速作業(yè)。

        2.2 碾壓遍數(shù)

        典型的瀝青混合料具有一定的彈-粘-塑性[1],施壓一次無法達(dá)到理想的位移量,因此必須重復(fù)碾壓多遍;另外,為了達(dá)到理想的壓實效果,壓路機(jī)單次碾壓瀝青混合料時,其壓實參數(shù)無法使其達(dá)到規(guī)定的壓實質(zhì)量,因此,也需重復(fù)碾壓。但并不是壓實遍數(shù)越多,混合料的壓實質(zhì)量越高,相關(guān)研究表明,當(dāng)混合料的密實度達(dá)到一定值后,繼續(xù)增加碾壓遍數(shù)并不能達(dá)到更好的壓實效果,反而會降低壓實質(zhì)量原因是:過多的壓實遍數(shù)造成了表面集料的破碎。

        3 控制壓實參數(shù)的理論研究方法

        目前壓路機(jī)廠家生產(chǎn)的壓路機(jī)一般具有兩檔振幅、兩檔頻率選擇,根據(jù)現(xiàn)有公路施工單位的經(jīng)驗,當(dāng)碾壓層較薄時,宜選用高振頻、低振幅;當(dāng)碾壓層較厚時,宜選用低振頻、高振幅。從壓路機(jī)的應(yīng)用角度來看,對一臺特定的壓路機(jī),由于其振幅、頻率已確定,那么決定其壓實質(zhì)量的就是在使用過程中的碾壓速度、碾壓遍數(shù)及重疊寬度等。

        3.1 碾壓速度

        如前所述,碾壓速度與振動頻率應(yīng)滿足一定的相關(guān)關(guān)系才能滿足壓實質(zhì)量的均勻性,碾壓遍數(shù)影響振動壓路機(jī)傳遞給整個鋪層的能量,從而影響鋪層的密實度。由于壓路機(jī)的頻率、振幅均是可量化的,因此壓路機(jī)碾壓速度與振動頻率的相關(guān)關(guān)系以及碾壓遍數(shù)的確定均可用理論公式進(jìn)行預(yù)估。

        根據(jù)Δabd 與Δadc 的相似關(guān)系,可得下式:

        其中:D 為鋼輪直徑;h 為壓實的壓縮量(可現(xiàn)場測得)。

        相關(guān)研究表明:對于亞粘土,當(dāng)振動壓路機(jī)對一點施加至少三次強(qiáng)迫振動時,可以獲得較好的壓實效果。因此,當(dāng)鋼輪與材料的接觸寬度X 為沖擊間距ΔX 的3 倍時,可以獲得較好的壓實效果,即:X=3ΔX。不同鋼輪直徑的壓路機(jī)的沖擊間距推薦取值如下[3]:

        表2 不同鋼輪直徑的沖擊間距

        例如,對于鋼輪直徑為1000~1200mm、振動頻率取50Hz的壓路機(jī),其碾壓速度可按下式計算:

        3.2 碾壓遍數(shù)

        瀝青混合料的鋪筑過程,可以理解為能量的傳遞過程,即攤鋪機(jī)、雙鋼輪振動壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)的壓實能量傳遞給瀝青混合料的過程。當(dāng)路面壓實度達(dá)到規(guī)定的壓實度時,可以認(rèn)為單位體積內(nèi),施工機(jī)械傳遞給瀝青混合料的能量與室內(nèi)馬歇爾擊實試驗傳遞給瀝青混合料的能量相同。即:

        因此,在一個攤鋪段上,能量關(guān)系為:Em=EP+EDD+ET(其中:Em為攤鋪段上的瀝青混合料達(dá)到擊實標(biāo)準(zhǔn)時,馬歇爾試驗所應(yīng)提供的總能量;EP、EDD、ET分別為攤鋪段上攤鋪設(shè)備和壓實設(shè)備所能提供的總能量)。

        上述三種能量可通過以下方法換算或計算:

        馬歇爾擊實試驗[4]:(其中,n 為擊實次數(shù),n=75;m=4.536kg;h=457.2mm;V 為試件體積(其中,V′為攤鋪段上瀝青混合料的總體積)。

        攤鋪機(jī):文獻(xiàn)4 也提供了一種在實際工程中計算攤鋪機(jī)提供給路面材料能量的方法,即:首先通過室內(nèi)馬歇爾擊實試驗得出擊實次數(shù)與壓實度的關(guān)系,然后通過測松鋪的瀝青混合料的壓實度值與室內(nèi)得出的關(guān)系曲線比較,找出對應(yīng)的擊實次數(shù),再按照計算馬歇爾擊實試驗時的能量計算方法換算,取n=n′(n′為對應(yīng)的擊實次數(shù))。

        ②輪胎壓路機(jī):輪胎壓路機(jī)通過輪胎的揉搓作用提高平整度和壓實度,對壓實度起作用的為其自重,因此在一個碾壓段上,輪胎壓路機(jī)碾壓一遍提供的能量為(其中,S 為碾壓段長度;s′為輪胎與地面的接觸寬度)。

        4 結(jié)論

        ①振動頻率與碾壓速度的關(guān)系式可較快地確定碾壓速度的大致取值,可保證碾壓面積的均勻性,但是否能保證壓實度的均勻性還有待驗證。

        ②壓路機(jī)最大的壓縮量通常發(fā)生在壓路機(jī)第一次碾壓時,最后幾次的壓縮量將很快減小。

        ③振動壓路機(jī)的壓實理論很復(fù)雜,不可能簡單用幾個公式或仿真分析就能解決,但就目前的實際應(yīng)用來看,壓實參數(shù)的選擇規(guī)律與上述研究成果是基本吻合的。根據(jù)目前的施工情況,智能壓實設(shè)備使用并不廣泛,由于工程承包單位及監(jiān)理機(jī)構(gòu)的意識限制,依靠經(jīng)驗確定壓實參數(shù)的狀況也許還將會持續(xù)。

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