沥青路面压实度变异性和施工质量控制研究

周少贤

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司 陕西西安 710000）

由于沥青路面可以回收利用，养护比较方便，也比较利于人们行车，车辆运行会比较平稳舒适，相对于混凝土路面，其行车噪声较低，因此，我国在公路建设中非常推崇沥青路面，在我国公路中占去了相当大的比重，尤其是高速公路，其路面基本上都采用沥青路面［1］。在各种不同沥青混合料、集料组成的沥青路面中，例如AC、OGFC、SMA、ATB等沥青路面的实际建设和科研中，相关施工人员、技术人员、设计人员研发并实践了很多种不同的切实可行、合理有效的原料选择方案、沥青混合料配合比设计方案、施工全过程中的质量控制方案，因此也使得我国高等级公路沥青路面的设计、施工、养护等各个方面的技术发展和规范建设取得了长足可喜的成果。近年来，涌现出大量新技术、新结构、新工艺、新材料和新设备，并且广泛应用于生产实践中，使我国高等级公路沥青路面施工技术得到了空前发展，其水平已跻身于世界前列。

1 沥青路面压实度的重要性

沥青路面要在道路上发挥良好的性能，要求沥青混合料在摊铺和碾压后具有较高的密度和良好的平整度，并且面层还具有良好的防滑能力。这些特性直接决定了沥青路面的承载能力、耐久性、驾驶舒适性和安全性［2］。

沥青混合料的压实过程是降低沥青混合料中的孔隙率，使固体颗粒在沥青介质中重新包装和重新定位，形成更密集、更有效的颗粒排列的过程。沥青路面必须具有良好的道路性能，除了具有合格的混合料外，还必须具有良好的压实性，否则，即使使用优质的原材料和精心设计的混合料，也不可避免地会影响沥青路面的性能。

压实良好的路面具有比较强的承载能力，这是防止早期压实车辙形成的有力措施之一。如果形成后的沥青面层孔隙率过大，降水容易渗入结构层，对沥青路面造成水害。路面的大孔隙率也有利于空气进入结构层，加速了沥青的老化，使沥青路面容易开裂、松动，直接影响路面的使用寿命。当然，压实度也并非越高越好，过度压实使沥青混凝土孔隙率过小，面层容易产生车辙和推力破坏。尤其是表层孔隙率过小，容易造成表层油淹，显著降低防滑性能，给行车安全带来隐患。良好的压实度是防止过早损坏、延长路面寿命和提高路面使用性能的关键因素。因此，压实度被认为是影响沥青路面性能的最重要因素。

2 压实工艺的选择

适当的碾压工艺，即合理的机械组合和足够的碾压道次是沥青混合料良好压实的保证，路面孔隙率的大小和可变性通常被用作评估压实过程质量的指标。压实良好的路面必然要求路面空隙率分布均匀，既不欠压又不过压。在贵州一些高速公路沥青面层施工质量监控的过程中，利用沥青路面质量指示仪（PQI）代替钻芯法，用于检测评定路面空隙率，并对下面层AC-25沥青混合料路进行了检测［3］。通过对高速公路部分路面标段的压实度数据进行汇总和分析，确定沥青路面AC-25混合料的压实工艺，同是高性能沥青路面，中面层的空隙率均值比下面层要大，这主要是因为中面层采用的是SBS改性沥青，对压实的温度、压实设备和碾压遍数要求更高，就采用同样的压实工艺而言，中面层更难以压实。而对于AC-13 上面层来说，虽然也使用的是SBS改性沥青，但由于压实层较薄，压实时主要采用振动压路机振压，因此上面层空隙率较小。另外，钻芯芯样实测空隙率的变异系数相比使用PQI测定的空隙率变异系数较大，这主要是因为钻芯取样是随机取点，而PQI测定空隙率时，采用在行车道轮迹带下等距离选点测量，相对而言，这些地方压实较均匀。

3 压实度影响因素分析

3.1 碾压工艺的影响

首先，应有足够的压实遍数以保证混合料能被良好压实。碾压遍数对压实度会产生直接影响，在碾压初始阶段，压实度会明显增长，当压实度增长到一定程度后，便增长缓慢（见图1）。图1所示4个压实点采用的碾压方案为：初压采用18t 钢轮压路机静压1 遍；复压采用18t双钢轮压路机振压2遍，XP301轮胎压路机静压6遍；终压采用16t钢轮压路机静压1遍，总压实遍数10遍。

图1 空隙率随碾压遍数变化图

其次，压实设备组合对压实度的影响。钢轮压路机依靠其强大的振动力把沥青混合料碾压密实，而轮胎压路机的压实是搓揉压实，通过胶轮的搓揉作用使混合料骨架重新排列而密实。

从图1 中可以看出，振动压路机2 遍振压后，空隙率呈明显减小趋势。而当轮胎压路机开始碾压时，空隙率反而出现增大的情况。这主要由于轮胎压路机的压实是搓揉压实，轮胎之间有轮隙，刚开始碾压的时候会导致振动压路机碾压过的沥青面层中已经处于初步稳定状态的混合料颗粒上下左右移动，产生推移和挤起的现象，结果造成压实度暂时下降的情况。但随着碾压遍数的增多，压实度又缓慢地上升。压实机理不同的压实设备间的组合，对压实效果会造成不可忽视的影响。

3.2 压路机本身的技术参数的影响

对于胶轮压路机来说，影响压实效果的因素主要是压路机的自重、轮胎的气压以及压路机的洒水系统［4］；对于振动压路机，影响沥青路面压实效果的技术参数主要有自重、振幅、振频、碾压速度等，如图2所示。

图2 压路机本身的技术参数的影响

3.3 施工时混合料温度的影响

摊铺温度、初压温度、再压缩温度和终压温度四阶段温度指标的变化对压实度有较大影响。作为粘弹性温度传感器，温度越高，沥青混合料的塑性越大。在一定范围内，温度越高，混合料越容易压实，平均压实度越高。然而，随着温度的升高，混合物本身的温度变化也会增加，这会转化为压实程度的变化［5］。

3.4 压实层厚度的影响

在碾压工艺和碾压温度相同的情况下，在一定范围内，铺设较厚的沥青层，可以使材料受热时间更长，为碾压提供更多时间。沥青混合料的压实不同于其他土工材料如道路填土、水泥稳定的砾石基层等。在一般的岩土材料中，压实程度随着压实层厚度的增加而降低，但沥青混合料的情况并非如此。当沥青混合料的压实厚度较小时，沥青混合料的温度迅速消散，沥青混合料没有足够的移动空间实现颗粒嵌入，压实效果变差。但压实层的厚度不宜过大，否则会降低有效压实功，压实程度会降低［6］。

3.5 环境温度对压实度的影响

环境温度低，则摊铺、碾压过程中沥青混合料温度损失较大，温度下降较快，混合料碾压时必然要消耗更多的压实功，更难以压实。若温度损失过大，可能会造成空隙率过大而压不实的情况［7］。

3.6 混合料离析对压实度变异性的影响

热拌沥青混合料由于粗、细集料动力特性存在差异，在生产、运输、摊铺过程中操作不当会造成混合料中粗、细集料分布不均，形成级配离析［8］。粗骨料集中区域沥青路面的沥青含量低、空隙率较大；而细集料集中区域沥青路面的沥青含量大、空隙率较小。这两种情况均会增大压实度的变异性。

4 压实度变异性的控制措施

碾压是沥青路面施工的最后一道工序，也是最重要的一个环节，为保证压实质量，施工中可采取如图3所示的技术措施。

图3 压实度变异性的控制措施

5 结语

沥青路面要具有良好的路用性能，则要求沥青混合料经过摊铺、碾压后密实度高、平整性好，表面层还应具有良好的抗滑能力。这些性能直接决定沥青路面的承载能力、耐久性、行车舒适性及安全性。本文系统分析了压实度的影响因素，提出了压实度变异性的控制措施。