張廣照　胡文學(xué)

摘要：文章采用細(xì)粒式AC-13冷拌瀝青混合料為研究對象，通過鋪設(shè)冷拌瀝青試驗層，研究振動壓實不同遍數(shù)下瀝青混合料壓實過程和壓實性能的變化，評價壓實工藝參數(shù)對壓實效果的影響。試驗結(jié)果表明：隨著壓實遍數(shù)的增加，沉降量呈現(xiàn)整體增加的趨勢，壓實八遍占全部沉降量的97.1%，但壓實八遍后增加不明顯;整體上空隙率逐步減小，而劈裂強度逐步增加，二者具有對應(yīng)性，同樣呈現(xiàn)八遍后變化不明顯的趨勢;與壓實兩遍相比，四遍時反而空隙率增加、劈裂強度減小，表明空隙由大變小過程中空隙率是增加的，需增加壓實次數(shù)。由此，表明壓實次數(shù)為八次壓實效果較好并節(jié)省能量，為工程化應(yīng)用提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：公路工程;瀝青混合料;振動壓實;沉降量;空隙率

0 引言

瀝青路面因行車舒適、噪音小等優(yōu)點占據(jù)道路型式的90%以上，保證瀝青路面的建設(shè)質(zhì)量尤為重要。瀝青路面壓實是路面成形的最后一道工序，一旦壓實效果不佳，瀝青層空隙率過大，將造成瀝青路面強度降低，并逐步形成路面病害，嚴(yán)重影響路面的耐久性[1-3]。Khaled認(rèn)為瀝青混合料壓實涉及瀝青混合料動態(tài)特性、壓實功、壓實工藝等，影響因素多，過程非常復(fù)雜[4]。鄭健龍等采用ANSYS模擬研究瀝青混合料振動壓實過程，認(rèn)為熱態(tài)瀝青混合料在振動沖擊的作用下，塑性變形增加得很快，一定荷載作用次數(shù)后，形成飽和壓實[5]。張中華等研究振動頻率對壓實作業(yè)的影響，認(rèn)為根據(jù)現(xiàn)場特定壓實材料選定最佳壓實頻率進行每遍精確壓實，可以提高壓實效果和壓實效率[6]。黃志福等建立振動壓路機-路面系統(tǒng)動力學(xué)模型，瀝青路面的壓實度與振動輪垂直加速度之間存在正相關(guān)關(guān)系，為瀝青混合料振動壓實提供了指導(dǎo)[7]。然而他們?nèi)狈φ駝訅簩嵐に噮?shù)對瀝青混合料壓實過程狀態(tài)變化和壓實性能的影響的確定和分析。

因此，本文采用自開發(fā)的手扶式小型振動壓路機，鋪設(shè)冷拌瀝青試驗層，研究振動壓實不同遍數(shù)下瀝青混合料壓實過程和壓實性能的變化，評價壓實工藝參數(shù)對壓實效果的影響，為瀝青路面建設(shè)質(zhì)量的提升提供工程應(yīng)用參考。

1 試驗材料與方法

采用細(xì)粒式AC-13冷拌瀝青混合料為研究對象，由乳化瀝青、礦料、水和水泥等拌和成瀝青混合料。按照《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG-2004選擇，試驗用55%配比含量的乳化瀝青，試驗集料（0～13 mm）采用玄武巖。瀝青混合料的級配如下：其中集料配比0～4 mm為30%、4～11 mm為46%、11～13 mm為24%，水泥含量為0.3%，乳化瀝青為7.5%，水為2%、水泥（普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號32.5R）為0.3%。

遵照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ052-2000）對冷拌瀝青混合料進行拌和，并通過輔助鋼模鋪設(shè)所需試驗段。表1為壓路機的主要工作參數(shù)。分別對壓實2遍、4遍、6遍、8遍和10遍試驗段取芯，評價其空隙率和劈裂強度。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 不同壓實遍數(shù)下瀝青混合料沉降量

根據(jù)瀝青混合料通用的壓實方法，先對人工鋪設(shè)的瀝青混合料靜壓兩遍，完成工程上壓實中的預(yù)壓工序，然后選取不同的區(qū)域分別壓實兩遍、四遍、六遍、八遍和十遍并標(biāo)記，分別取樣測試性能。由圖1可以看出，隨著壓實遍數(shù)的增加，瀝青混合料相對沉降量逐漸變小，累積沉降量逐漸增加，但增加值放緩。壓實兩遍、四遍、六遍、八遍和十遍時，間隔兩遍的相對沉降量分別增加了8.4 mm、3.7 mm、2.3 mm、1.0 mm、0.5 mm，沉降比例分別為53.3%、23.1%、14.3%、6.5%、2.9%。試驗結(jié)果表明，振動壓實中，前八遍壓實對瀝青混合料沉降量影響較大，占全部沉降量的97.1%，六遍到十遍作用較弱，振動壓實中，八遍基本滿足要求。

2.2 不同壓實遍數(shù)下瀝青混合料的空隙率

從圖2可知，整體上看，隨著壓實遍數(shù)的增加，瀝青混合料的空隙率逐步減少，表明隨著壓實的深入，瀝青混合料的壓實度呈現(xiàn)增加的趨勢。但在十遍壓實中，第二遍的空隙率為12.01%，第四遍的空隙率為12.35%，出現(xiàn)空隙率稍微增大的趨勢，可能在二遍壓實增加到四遍壓實中，大空隙破裂，演變成小的空隙并增加一些小空隙，空隙率出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，壓實八遍后，空隙率下降量不大，八遍后對壓實度變化影響有限。

2.3 不同壓實遍數(shù)下瀝青混合料的劈裂強度

從圖3中可得知，壓實兩遍、四遍、六遍、八遍和十遍后對應(yīng)的劈裂強度分別為0.51 MPa、0.46 MPa、0.53 MPa、0.59 MPa、0.61 MPa。其中，壓實兩遍后的劈裂強度相比四遍后減小了0.05 MPa，與空隙率試驗結(jié)果具有一致性，表明壓實中多于四遍效果才能顯現(xiàn)，同樣地，壓實八遍后劈裂強度增加不明顯，壓實八遍較為合理。

綜上所述，之所以出現(xiàn)上述空隙率、劈裂強度的變化，與被壓瀝青混合料松散狀態(tài)下空隙特性和在振動沖擊的顆粒位置變化機理有著很大關(guān)系。在振動壓實過程中，瀝青混合料多相材料產(chǎn)生相互填充的現(xiàn)象，大顆粒之間形成的間隙由更小的顆粒充填，并在壓實初期由大空隙變成小空隙，而較小顆粒的形成間隙和新形成的小間隙由膠結(jié)料填充。隨著壓實的逐步深入，空隙率變小，密實度增加，宏觀表現(xiàn)承載力提高。

3 結(jié)語

（1）隨著壓實遍數(shù)的增加，瀝青混合料相對沉降量逐漸變小，累積沉降量逐漸增加，前八遍壓實對瀝青混合料沉降量影響較大，占全部沉降量的97.1%。

（2）隨著振動壓實遍數(shù)從0遍增加到十遍，瀝青混合料的空隙率逐步減少，壓實度增加，但隨著壓實深入，空隙率相對減少量變緩。另外，劈裂強度與空隙率呈現(xiàn)相同的變化趨勢，壓實八遍較為合理。

參考文獻：

[1]李彥偉，范換持，陳小龍，等.瀝青路面壓實效果評價指標(biāo)[J].長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012（3）：34-39.

[2]朱云升，袁 明，劉利軍，等.溫拌劑對瀝青混合料路用性能改善研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（交通科學(xué)與工程版），2019（5）：872-875，881.

[3]孫 巍.瀝青路面壓實度不均勻的原因及改進措施[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2019（10）：27-29.

[4][JP1]Khaled Anwar Kandil.Analytical and experimental study of field compaction of asphalt mixes[D].Department of Civil and Environmental Engineering，Carleton University，2002.

[5]鄭健龍，陳 驍，李慶瑞，等.熱態(tài)瀝青混合料路面振動壓實過程ANSYS模擬研究[J].工程力學(xué)，2008，25（10）：200-206.

[6]張中華，王 莉.振動壓路機最佳壓實頻率研究[J].建筑機械，2012（9）：77-80，84.

[7]黃志福，梁乃興，趙 毅，等.路面壓實度自動連續(xù)檢測技術(shù)[J].長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，35（6）：24-32，55.