基于碾压遍数的沥青路面压实度检测技术研究

田建军

（中交一公司第三工程有限公司，北京 100000）

沥青混凝土面层压实度是保证路面结构强度和使用寿命极其重要的一个指标，压实质量的好坏直接影响到材料整体的强度、稳定性及耐疲劳特性，尤其在路面大面积摊铺时，易受到人员、机械等因素影响[1-2]。传统的方法主要是在施工现场钻芯取样，在实验室里利用表干法、水重法和蜡封法等进行密度测定，无法模拟现场施工过程，对现场实时检测压实度没有实际的指导意义。而无核检测技术（PQI）弥补了以往检测技术的缺陷，能够较好地应用于现场施工动态检测，在路面碾压过程中可以实时监控路面密度，随时了解碾压效果，及时指导施工。因此，本研究对某高速公路沥青路面中面层AC—20进行测试，选用PaveTrackerTMPlus2701—B（以下简称“2701—B”）测试值反映沥青面层施工过程中现场压实的情况，结合这些实测的密度数据换算压实度，并绘制碾压遍数与密度值和碾压遍数与温度的关系图进行综合分析。

1 试验方案

利用无核密度仪2701—B开展沥青路面压实度无核检测技术研究，目的是针对目前国内沥青路面在道路建设中应用得到越来越多的情况，评价在大面积同时施工时混合料压实度与压实温度不均匀性对路面性能的影响，具体试验方案如下。

首先，根据摊铺机摊铺的实际情况，每隔60m选取一横断面，在横断面上每隔2.5m选取测试点。为不影响施工，每个横断面上取6点。在碾压前用喷漆的方式在每个测试位置做好记号，使用油漆时注意绘制直径大约为150mm的圆弧形（因为2701—B磁盘直径是150mm），以确保下次测试与上次测试方向基本保持一致。

然后，对标记位置采用2701—B现场测试方法迅速读取数据并记录，其中压路机静压一遍前测试数据记录并注明为“碾压前”，之后进入初压阶段，每来回碾压一遍记录一次数据，直至终压结束，这样一个点的数据才算记录完成。但并不是每碾压一个来回就测试一次密度。为取得大量数据，在胶轮碾压之后每两遍测试一次密度，测试密度的同时也要测试每次碾压后的温度。7遍碾压结束后整理对应横断面每隔2.5m的密度测试数据，分析整个断面的压实均匀情况及温度随压实遍数增加而下降的情况。为使研究数据具有代表性，本文随机选取4个横断面的测试数据进行分析，试验数据见图1。

图1 密度与碾压遍数之间的关系

2 碾压遍数与压实度的关系

根据测试数据分析，随着碾压遍数增加，测试密度随之增大，测试温度逐渐减小，最终密度控制在2.37～2.45g／cm3范围内，温度控制在80℃左右，但不同碾压遍数下密度与温度的变异性存在较大变化。

2.1 测试密度与碾压遍数的关系

胶轮碾压后测试密度减小，在1～4遍内密度呈直线型增加，其后变化不明显（见图1）。断面1～4在摊铺过程中通过摊铺机的熨平板自重使混合料达到一定的嵌挤压实状态，测试密度平均值约在2.0g／cm3以上，但经过胶轮压路机的揉搓碾压之后，混合料表面不规整，甚至有明显的轮迹，造成测试密度大幅度降低至1.9g／cm3左右，呈直线型下降，说明胶轮压路机在对沥青混合料揉搓碾压的过程中，一方面使得粗细集料更好、更均匀地分布，另一方面也使得混合料互相挤压，出现明显的轮迹分布规律，造成混合料表面不平整，影响2701—B测试。因此，建议在对沥青混合料进行胶轮碾压时，一方面要控制碾压速度，因为胶轮压路机吨位比较大，速度过快可能造成混合料推挤，使得路面出现质量隐患；另一方面要根据所采用的沥青混合料类型及施工情况选择适合的胶轮压路机。

随着碾压遍数的增加，密度明显随之增大。其中胶轮碾压1～4遍时密度明显呈直线型增加，平均密度变化值约在0.15g／cm3以上，碾压5～7遍时，密度渐渐趋于稳定，变化幅度较小，平均密度变化值约在0.1g／cm3以下。已知AC—20混合料的最大理论密度为2.545g／cm3，根据施工现场实测数据计算得出，初压时压实度达到85%以上，复压时达到95%左右，尤其在碾压2～4遍时压实度增加明显，最终趋于平衡时能达到最大理论密度98%以上，满足规范要求。

对AC—20混合料施工时，碾压温度及碾压有效时间对保证压实度至关重要，应在保证碾压温度且不出现推移的前提下实施碾压，遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。初压以稳定为主；复压以形成压实度为主，碾压遍数以5～7遍为宜，不宜过多，避免出现过压而对路用性能产生影响，保证AC—20路面的密实度和平整度；终压以消除路面轮迹为目的，保证路面平整度。

2.2 成型后测试密度在横断面的分布状态

测试断面的两端密度比中间小，中间密度分布不均匀（见图2）。通过对碾压7遍后测试密度在横断面内分布状态的分析可知，断面1～4有着共同的分布规律，即先增加后减小的趋势，其中位置1和位置6的测试密度与位置2～5的测试密度相比较小，最小为2.25g／cm3，压实度明显不合格。该区域处于压路机碾压的薄弱地带，说明在横断面范围内密度分布呈现一定的变化规律，可能与施工工艺、施工机械等有关。但目前，这种现象具有一定的代表性，是大多数施工项目普遍存在的问题。因此，建议在路边缘、熨平板加长连接处及摊铺机搭接碾压区域着重调节压路机碾压工艺或有针对性地在高温条件下适当增加碾压遍数以补偿特殊区域不易压实的现象。

图2 密度测试断面分布状态

3 结论

3.1 利用PQI进行沥青路面动态施工检测可及时掌握路面压实状况，查找容易忽视的碾压区域，进一步优化施工工艺。压实遍数对路面内部压实度的形成具有主要作用，随着压实遍数的增加，密度也随之增大，且密度变化幅度受到压路机类型、碾压遍数和温度等因素影响。

3.2 胶轮碾压在对沥青混合料进行揉搓并重新均匀分布的同时，也对PQI产生了较大影响。胶轮碾压应用不当会造成路面出现明显轮迹，不利于后期压实度质量控制。因此，应当结合现场实际状况对胶轮碾压做适当的调整和控制。

3.3 施工温度控制对路面压实质量起到关键性作用。温度与测试密度之间不存在显著的相关性，碾压过程中温度分布不均匀，整体变异性随碾压遍数增加呈先增加后减小趋势。建议采用合理的碾压工艺，加强碾压，进一步消除由于温度差异带来的离析现象。

[1]JTG E60—2008，公路路基路面现场测试规程[S].

[2]戴文斌.沥青混合料配合比设计与压实度标准[J].公路，2001，46（10）：52-56.

[3]陈少幸，张肖宁.应用PQI评价沥青路面离析的研究[J].公路交通科技，2006，23（5）：11-15.