浅谈如何提高沥青混凝土路面的压实质量

于旭光

(衡水衡通公路工程监理咨询有限公司)

压实是沥青路面施工一道关键工序，良好的路面质量最终要通过碾压来实现，因此，必须重视起来。如果采用了优质的筑路材料、精良的拌和与摊铺设备和良好的施工技术，摊铺出了理想的混合料层，碾压却不过关，就会前功尽弃。

1 压实的作用

1.1 提供沥青混合料的强度

同一级配沥青混合料在不同击实次数下标准马歇尔试验数据和某高速公路沥青下面层钻孔检测资料说明:沥青混合料在没有充分压实时强度很低，马歇尔稳定度随混合料密度的增长而增长。

1.2 防止在交通荷载下追密，产生过量的永久变形

如果沥青路面在竣工时的初始密度过低，在高等级公路的渠化交通下，追密现象将会增加车辙的产生。简单的计算可以说明一些问题，例如15cm的沥青层厚度，初始压实度为试验室标准密度的94%，则其在交通荷载作用下压实到100%，仅追密产生的变形就为15×(100% －94%)= 0.9cm。

采用轮辙试验的动稳定度评价不同压实度沥青混合料抵抗高温变形能力，结果也说明压实度差将会导致车辙量过大。

1.3 保证实现路面功能，并使之稳定

高等级公路对路面的抗滑效果及排水功能要求很高，通过对混合料的设计可以提高这些性能。同时压实质量的好坏也直接影响摆值和构造深度。

当压实度小时，摆值和构造深度可能较大，但随行车碾压时间增长衰减程度很大，最终趋于较低的稳定值。

1.4 保证沥青混合料设计的密水性

沥青混合料密度过低将会产生过大的空隙率，因而不能保证混合料设计要求的密水性。比如混合料设计的孔隙率为4%，若压实度为94%，则此时孔隙率为1－0.94×0.96= 10%，这不是最初密级配设计的初衷，必将导致严重的渗透。

1.5 保证沥青混合料的耐久性，防止松散、剥落、坑槽等早期损坏

由于压实不足导致空隙率增大，也就是意味着沥青在使用过程中在空气、紫外线、水的作用下，使沥青老化反应加快，因此开裂松散等早期损坏也较严重。

2 沥青混合料压实特性的分析

影响沥青混合料压实特性的因素很多，从以下几个方面进行分析。

2.1 集料颗粒形状的影响

工程中常见的集料按形状可分为立方体状、片状和针状，特别是一些小规模的碎石厂，由于设备落后，管理不规范，生产的石料质量不稳定，针片状含量相对高些。在实验室内，采用不同针片状含量的集料做马歇尔试验，结果表明，针片状含量较高(特别是片状含量较高)的混合料与同一级配但采用规则立方体形的混合料相比，较难获得应有的密度，即压实困难。同时还发现对于第一类混合料的密度离散大，规律性差，用燃烧法做了单位的抽提试验证明击碎现象较严重，级配已发生变化，且由于石料破碎，出现过多无沥青裹面，其马歇尔稳定度也较低。

因此在公路施工中应注重石料的选用，采用先进的碎石设备，控制好集料生产工艺，生产出有棱角的立方体状规则石料，尽量减少针状、片状的含量，这样才能使摊铺和碾压易于进行，并保证混合料的压实质量。

2.2 矿粉与沥青的比例

最佳沥青量是相对某一级配和矿料含量而言的。矿粉用量对沥青用量影响很大。级配中的矿粉稍有增加，就需要增加较多的沥青，否则容易使混合料出现干燥或胶粘;矿粉的增加还会增加沥青胶浆的粘度，从而形成更稳定的结合料，以抵抗变形。这种加强稳定的作用，与其说受矿粉的用量或沥青用量的控制，还不如说是随矿粉与沥青用量的比例(粉油比)而变化。

如果以混合料密度趋于稳定或达到曲线峰值称为易于压实时，那么，粉油比较大时，密度增长迅速，沥青混合易于压实。

2.3 温度

(1)有效压实时间

沥青混合料的有效压实时间也受到混合料温度的控制。摊铺后的沥青混合料受气温、风力及铺筑厚度等影响，温度会下降。实践经验证明，在混合料温度低于70～80℃时，即使使用强振，压实效果也不明显。因此掌握混合料温度下降规律，协调摊铺碾压程序，使压实工作更加有效地在规定终碾温度前完成，是获得高密度的保证。

薄的摊铺层受外界环境影响温度下降更快，必须尽快完成碾压工序，当厚度减少25%时，有效压实时间约缩短20min。因此对于薄层混合料要及时碾压。

(2)高温碾压稳定性

从路面碾压时的受力情况分析，混合料在受荷载作用时，路面产生相应的变形趋势。这需要混合料内部的约束力阻止这种变形，而此约束力随温度上升而下降，因此为防止碾压过程中推移等变形，对某种混合料都存在一个最高碾压温度。如典型的Ⅰ型级配混合料温度高于130℃时碾压易产生推移现象;而对目前表层应用较多的碎石沥青混合料(东北多为V型)，初压温度可达到150℃，而且压实效果良好。因此提出了沥青混合料的高温碾压稳定性的概念，这一性能的主要影响因素是形成稳定的骨架。

3 合理碾压

(1)碾压温度

碾压温度的高低直接影响沥青混合料的压实质量。混合料温度较高时，可用较少的碾压遍数获得较高的密实度和较好的压实效果，而温度较低时，碾压工作变得较为困难，且易产生很难消除的轮迹，造成路面不平整。因此在实际施工中，要求在摊铺结束后即时进行碾压。一般来说，沥青混合料的最佳压实温度在110～120℃之间，最高不超过160℃。

若压实时混合料温度过高，会引起压路机两旁混合料隆起、碾压后的摊铺层裂纹、碾轮上粘沥青混合料及前轮推料等问题。而碾压温度过低时(70℃以下)，由于混合料的粘性增大，导致压实无效或起副作用。研究表明:当沥青混合料的初始温度每提高10℃，则碾压时间就可缩短16%;而最低碾压温度每降低10℃，碾压时间需延长近30%。可见沥青混合料温度较高时，有利于缩短碾压时间，加快施工进度。

压实质量与压实温度有直接关系，而摊铺后混合料的温度是在不断变化的，特别是摊铺后的4～15min内，温度损失最大(1～5℃/min)，因此必须掌握好有效压实时间，适时碾压。有效压实时间的长短与混合料的冷却速度、压实厚度等因素有密切关系。影响冷却速度的因素有气温、湿度、风力和混合料下承层温度等，凡遇气温低、湿度大、风力大以及下承层温度低等都会使有效压料时间缩短，并增加碾压困难。当沥青层厚增大25%时，其有效压实时间将会增大近50%，对较薄层沥青层碾压时，反而要比较厚的沥青层压实困难些，这主要是因为较薄层的沥青混合料温度降低速度要比厚层快得多，从而使其有效压实时间大大缩短。

(2)合理的压实速度与遍数

合理的压实速度对减少碾压时间，提高作业效率有十分重要的意义。在施工中，保持适当的恒定碾压速度是非常必要的，一般速度控制在1.5～3.5km/h，轮胎压路机可适当提高，但不超过4km/h。速度过低会使摊铺与压实工序间断，影响压实质量，从而可能需要增加压实遍数来提高压实度。碾压速度过快，会产生推移，横向裂纹等。

试验表明，选择碾压速度的基本原则是在保证沥青混合料碾压质量的前提下，最大限度地提高工作效率。

(3)选择合理的振频和振幅

目前，越来越多的振动压路机被用来碾压沥青混合料。为了获得最佳的碾压效果，合理地选择振频和振幅是非常重要的。

振频主要影响沥青面层的表面层的压实深度。当碾压层较薄时，最好使用振幅为0.35～0.6mm的中小型振动压路机。而碾压层较厚时，则可在较低振频下选取较大的振幅，通常振幅可在0.6～0.8mm内进行选择。

(4)混合料特性

沥青混合料的特性对压实质量亦有较大影响。如混合料矿料量的增加或最大尺寸的增加，都会使其工作度下降，要达到要求的密实度就需要有较大压实能力的压路机。沥青稠度高时，也是如此。所以针对混合料不同特性影响压实质量的原因，在实际施工中采取不同的对策。