公路沥青路面压实度变异分析与质量控制技术研究

摘要：从集料、沥青面层厚度和沥青混合料温度等方面，分析公路沥青路面压实度压实度变异的主要原因，从施工过程控制、摊铺厚度和压实速度的控制和沥青路面压实方法控制等方面，阐述公路沥青路面压实质量控制技术，通过模拟测试，验证本文所述公路沥青路面压实质量控制技术的可行性和有效性。

关键词：沥青路面；压实度；变异分析；质量控制技术

0 引言

在我国公路网不断完善的背景下，人们对公路工程的质量要求越来越高[1]。公路沥青路面的施工质量，是关系到能够承载对应交通运输量的关键因素[2]。随着车流量和大吨位货运车辆的快速增加，公路沥青路面的使用性能和使用寿命都在不同程度上出现下降趋势[3]。因此，从压实度的角度对公路沥青路面施工进行严格控制，成为了至关重要的工作环节之一[4]。

要实现对公路沥青路面压实度施工质量的有效控制，应当认真分析公路沥青路面压实度变异的影响因素。基于此，本文展开公路沥青路面压实度变异分析与质量控制技术的研究，并结合分析与研究结果，进一步对公路沥青路面压实施工技术进行研究，并以公路沥青路面工程项目为例，通过模拟对比测试方式，验证本文所述质量控制技术的应用效果。

1 公路沥青路面压实度变异分析

1.1 变异分析的三个方面

公路沥青路面压实度的变异，主要从集料、面层厚度以及混合料温度等3个方面展开详细的分析与研究。公路沥青路面压实度变异分析的三个方面如图1所示。

1.2 集料的影响因素

1.2.1 集料的摩阻力

集料之间的摩阻力会影响沥青路面压实度的变异，而集料颗粒的形状是影响集料摩阻力的主要原因之一，集料颗粒的形状还会影响公路沥青路面的压实度[5]。研究集料之间的摩阻力时发现，该摩阻力主要是集料的构造纹理相互作用形成的，因此集料的形状和棱角性对其影响比较明显。一般情况下，集料的棱角性越大，对提高路面压实强度越有利[6]。

1.2.2 集料的级配

若集料的级配中粗集料较多且压实功无法达到设计要求，会诱发公路沥青路面压实度发生变异[7]。从压实功的角度出发，单一对集料的粗细程度进行控制，也可能导致沥青混合料的稳定性下降，即在过压作用会使得公路沥青路面压实度发生变异[8]。

在沥青混合料中，填料适当也能够起到增强沥青混合料粘聚力的作用。如果填料量较少，会造成沥青混合料粘聚力，难以满足集料颗粒在碾压作用下的聚拢需求，将导致沥青路面压实度发生变异。如果填料量过多，会增加沥青混合料的硬度以及压实施工阶段的难度。

1.3 摊铺层厚度的影响

一般情况下，摊铺层较厚条件下对应的压实效果更加理想。但较厚的沥青混合料在降温阶段所需时间较长，且沥青路面成本相对较大。当沥青混合料面层过薄时，在压实功的作用下，沥青混合料出现离析的可能性会大幅增加，即增加了压实度的变异性。

1.4 沥青混合料温度的影响

沥青胶浆的劲度主要受沥青混合料温度的影响，对应的压实度也明显受到沥青混合料温度的影响。对于不同的沥青混合料而言，为了能够满足沥青路面压实施工阶段的设计要求，需要结合集料摩阻力、沥青粘度、混合料级配以及体积大小，确定沥青混合料的最佳压实温度，这也是控制公路沥青路面压实度变异的关键。

2 公路沥青路面压实质量控制技术

2.1 施工过程控制

2.1.1 沥青混合料的温度控制

在开展沥青路面压实施工的过程中，在正常气温条件下，将沥青混合料开始碾压的温度控制在120～130℃区间范围内，以确保能够得到最佳的压实效果。在路面碾压施工过程中，使用温度检仪实时监测被碾压沥青混合料路面的温度，检测的时间间隔需控制在15～20min之间。当施工的环境温度较低时，需要适当缩短沥青混合料路面温度的检测时间；当施工的环境温度较高时，需要适当缩短沥青混合料路面温度的检测周期。

2.1.2 沥青混合料碾压的综合控制

为了控制路面碾压施工的时间点，要结合工地环境情况对施工流程进行合理调整，这也是保障公路沥青路面压实效果的关键。以最佳压实温度120～130℃为基准，结合摊铺机对沥青混合料的摊铺效率、沥青混合料温度下降速率，以及压路机对沥青混合料路面的压实效率，对摊铺与压实施工进行综合控制，使压实温度与其他影响因素之间建立协调关系，确保能在最佳压实温度条件下实施沥青混合料路面的碾压施工。

2.2 摊铺厚度和压实速度综合控制

摊铺厚度和压实速度，是对沥青路面作业方式进行控制的重要因素。为此，必须对摊铺厚度和压实速度进行合理控制。结合公路沥青路面的摊铺厚度设计要求，对压路机的压实速度进行差异化控制。摊铺厚度和压实速度控制标准如表1所示。

由表1可知，根据公路沥青混合料路面的摊铺厚度，设计压路机在初压、复压和终压等3个阶段的不同碾压速度，以实现对公路沥青路面压实作业的适应性控制。

2.3 沥青路面压实方法控制

2.3.1 初压阶段

在摊铺机完成一段沥青混合料路面摊铺、并继续进行路面摊铺的同时，应当对完成摊铺的路面进行初压。初压时，使用8～10t双钢轮振动压路机，在关闭其振动功能的前提下，从路面外侧向路面中心进行碾压，以碾压2遍为宜。碾压时相邻的碾压路面应重叠1/3钢轮宽度。压路机折返时，注意将留下的轮迹碾压平整。

2.3.2 复压阶段

在沥青混合料路面完成初压后，使用10～12t重型双钢轮振动压路机，打开其振动功能，根据沥青混合料的级配、沥青种类、沥青混合料实测温度和摊铺厚度，将振频和振幅参数调整到适宜的程度，然后进行碾压。

一般情况下，振频应调整到35～50Hz之间、振幅应调整到0.3～0.8mm。复压时，仍然从路面外侧向路面中心进行碾压，须碾压4～6遍。碾压时与相邻的路面应重叠10～20cm。压路机折返之前，应先停止振动功能。

2.3.3 终压阶段

在沥青混合料路面完成复压后，仍使用10～12t重型双钢轮振动压路机进行终压，但是此时应关闭其振动功能，其碾压遍数不少于2遍。在碾压过程中，应注意消除所有轮迹，使得碾压后沥青路面的压实度和平整度均达到设计要求，并经压实度和平整度检测合格。终压结束后，须等待沥青路面自然冷却到低于50℃时，方可放行路面交通。

3 模拟测试

3.1 沥青路面材料

将本文所述公路沥青路面压实度质量控制技术应用于某公路沥青路面工程项目。该公路沥青路面工程所用沥青路面材料，如表2所示。

由表2可知，该公路沥青路面的主要材料包括乳化沥青、AH-70沥青、粗集料、细集料以及耐高温、抗低温的SBS改性沥青等5种。

3.2 测试方法

《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40—2004）》中“公路热拌沥青混合料路面交工检查与验收质量标准（表11.5.1-1）”规定，沥青路面试验段的压实度应达到98%。该规范中规定SBS改性沥青混合料对应的沥青路面空隙率在3.0%～6.0%范围之内。

以该规范中关于压实度和空隙率等两项参数值为标准，按照该沥青路面工程施工的实际情况，所使用的沥青路面材料，以及具体施工技术数据，以20m为单位，在200m范围内设置10个测点，采用CAD软件进行沥青路面有限元仿真模拟测试。该测试分别对本文所述公路沥青路面压实度质量控制技术，以及文献[5]和文献[6]描述的公路沥青路面压实度质量控制技术，开展模拟对比测试。

3.3 测试结果与分析

3.3.1 测试数据

根据上述测试方法，对3种不同公路沥青路面压实度质量控制技术进行模拟测试，得到的测试数据如表3所示。

3.3.2 分析测试结果

由表3的测试数据可知，在3种不同质量控制技术下，对应的路面压实度存在一定差异。文献[5]施工技术的测点5、6、10均出现了路面空隙率大于6.0%的情况，未达到规范规定的将空隙率控制在3.0%～6.0%范围之内的要求；测点6、7、9均出现了路面压实度低于98.0%的情况，也未达到规范规定的将压实度控制在98.0%以上的要求。

文献[6]施工技术的测点3、8、9均出现了路面空隙率未达到规范规定的情况，其中，最大空隙率达到了6.38%；测点4、5的压实度在也出现了未达到规范规定的情况，对应的最小值为97.63%。

相比之下，按照本文提出的质量控制技术进行测试的数据中，沥青路面的空隙率始终稳定在3.0%～6.0%范围之内，沥青路面压实度始终稳定在98.0%以上，完全符合规范规定。

4 结束语

为了能够最大限度保障公路沥epkcX9gt3oQyLauJHd/Syw==青路面达到预期使用寿命，对压实度参数进行有效控制十分重要。本文分析了公路沥青路面压实度变异原因，研究了沥青路面质量控制技术，并以公路沥青路面工程施工为例，通过模拟对比测试的方式验证了该质量控制技术的应用效果。本文所述公路沥青路面压实度质量控制技术，对公路沥青路面施工具有一定的参考价值。

参考文献

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