沥青混凝土路面压实度影响因素分析及控制探讨

宋 鹏

（中国中铁四局集团 第一工程有限公司，安徽 合肥230023）

1 原材料的影响及控制

混合料的性能对沥青混凝土路面压实的影响很大，而且效果非常明显。沥青混合料是由适当比例的粗、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料与沥青拌制而成，因此沥青混合料的压实特性主要取决于集料的特性、沥青的性质、沥青膜的厚度以及结合料的性质等。

1.1 集料

在沥青混合料中，粗集料的以下三种性能将影响混合料的密度：表面纹理、颗粒形状和破裂面的数量。压实功随着集料棱角性、公称最大粒径和集料硬度的增加而增加。要达到同样的压实功，圆形集料比立方形或块形集料需要更少的压实。

1.2 沥青

沥青混合料密实的能力受沥青等级和含量的影响。在给定的温度条件下，沥青的黏度越高或针入度越小，通常混合料的劲度越大，就越难以压实，达到所要求的密度需要更多的压实功。在混合料生产过程中，沥青结合料的硬化程度同样也会影响混合料的可压实性。在拌和中，不同沥青因它的化学性质不同引起的老化程度也不同。拌和设备的类型和工作特性也会影响沥青的老化，滚筒式拌和料机部分拌和时沥青通常更容易硬化。

1.3 级配

级配是沥青混合料的最重要特性，影响到混合料的诸多性能，如劲度、施工和易性、抗滑性、高温稳定性、水稳定性、抗疲劳性、抗开裂性甚至耐久性。不同级配类型的混合料其压实特性有较大的差别。为达到规定的密实度，通常连续密级配混合料很容易压实，而开级配或半开级配混合料一般明显需要更多的压实功。对于多砂或细级配混合料，因为它们固有的不稳定性，通常很难被压实。含有过多中间尺寸细集料的混合料，因为它们缺少内粘聚力，也很难压实。

1.4 混合料

在高温下摊铺的混合料比低温下摊铺的混合料更容易压实。然而，如果初压温度太高，则混合料就可能变的很不稳定而很难压实，待温度降低，沥青结合料的黏度上升时才可以压实。相反，如果混合料在初压时的温度太低，为了达到规定的压实度，则需要增加压实功，而实际上，这将永远达不到规定的压实度。

沥青结合料的温度敏感性影响混合料的工作性和有效压实时间。对于温度敏感性高的沥青，其有效压实时间很少，这是由于混合料的劲度随着温度的流失而变得更大，混合料的可压实时间就变得更少，因此，在使用时，应选择温度敏感性小的沥青。

2 压实机械的影响及控制

沥青混凝土路面的密度受所采用的压实方法的影响。当采用不同的压实设备及其组合时，在同样的压实遍数下可以获得不同的密度水平，为了获得所需的密度水平和满足规范要求以及提供平整的路面，压实机械通常由两个碾压轮组成。

2.1 静力钢轮压路机

静力钢轮压路机，影响路面压实效果的主要因素是压路机的总重、钢轮与混合料的接触面积以及钢轮的行走方式。钢轮与混合料之间的有效接触压力决定了这种压路机的实际压实功。接触压力取决于钢轮在混合料上的贯入深度。当贯入深度增加，则接触面积就会增大，因此接触压力反而减小，结果，提供给混合料的压实功也就减少了。

具有大直径的静力钢轮压路机比小直径的静力钢轮压路机具有更小的接触角，而小直径的静力钢轮压路机反推结构层的水平力要较小。大直径的钢轮碾压时，材料受压缩的时间长，不易造成反常；而小直径的钢轮则相反。另外小直径的钢轮碾压时，钢轮前面容易造成混合料堆挤，当堆积的混合料造成淤积而致使碾压轮不能继续推动混合料时，不得不从拥起的鼓包上压过去，从而形成一个拥包，因此小直径的钢轮碾压的平整度不如大直径的钢轮碾压的平整度好。目前该种压路机大多为重型，主要用于沥青混凝土路面的初压或终压阶段。

2.2 振动钢轮压路机

振动钢轮压路机有一个振动加载组件，振动压路机的压实功受机器的静载和动载影响。动载在压密沥青结构层中是一个非常重要的力。振动减少了压实期间的机械摩擦，但是增加了之后的机械连锁。

当混合料初步密实后形成一个整体，混合料的劲度增大，传播振动的能力增强。当振动频率接近混合料的自振频率时，形成共振，使混合料的振动加大，振动力避进一步向纵深传播，从而深层混合料得到密实。由此可见，振动压路机是靠振动轮的高频振动，产生冲击波，使混合料产生共振，大大降低了混合料的内摩擦阻力，再利用压路机的自重和冲击力将混合料压实，这样提高了压路机的压实效果和压实速度，使深层的混合料也得到了很好的压实，其压实能力大大优于静力压路机。

在施工中，沥青混凝土路面一般采用“初压，复压，终压”的工序进行碾压。初压一般采用静力钢轮压路机，使松散的混合料相对稳定，并且获得一定的承载力；复压可以通过振动压路机的振动冲击作用或轮胎压路机的揉合作用使沥青混合料的颗粒重新组合、相互挤密，以获得足够的密实度和强度；终压可以消除胶轮压路机或振动钢轮压路机产生的轮迹，且有助于提高路面的平整度。

3 外部环境的影响及控制

沥青混合料具有一定的劲度，且路面施工是在大气环境下进行的，因此结构和环境因素对路面压实具有较大的影响，包括结构层厚度、大气温度、基层温度、混合料摊铺温度等。

3.1 结构层厚度

沥青混合料的可压实时间与其冷却速率密切相关，而在影响混合料冷却速率的各种变量中，结构层厚度对其影响可能最重要。在日温差较大的季节，薄面层很难达到合适的压实度。当面层厚度小于50mm时，混合料在冷却前很难被充分压实，从而导致路面出现过早损坏。

3.2 温度

结构层将散失热量到大气和新铺混合料的下层路面中。而且由于基层的温降速率要快于表面的温降速率，所以在确定可压实时间时，基层温度比大气温度更为重要。

潮湿的基层显著地增加新铺沥青面层的冷却速度，热量从混合料散失到水分中，把水变成蒸汽，加快了热量的转移。因此，在潮湿面层上摊铺混合料不利于压实。

从文献资料中得出，可压实时间随着混合料初始摊铺温度的升高而增加。例如，当面层厚度为50mm，基层/大气温度为15℃时，摊铺温度由120℃上升到150℃，则冷却到80℃所需的时间由12min增加到20min。因此混合料初始摊铺温度对薄结构层和温度较低基层的压实影响非常显著。

4 结语

目前，我国公路沥青混凝土路面压实实践中，由于缺乏系统完善施工技术指南，工作中常常出现处理不到位、压实方案不合理、压实工艺欠佳，而导致压实后的路面质量很不理想，出现“今年修、明年坏，年年在修路”的现象。造成了很大的经济浪费和不好的社会影响。所以为适应我国高速公路沥青混凝土路面的发展形势，加强沥青混凝土路面的压实和质量控制技术研究，制定相关技术指南，具有重要的现实意义。

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［2］范希乐.公路沥青路面平整度与压实度控制的兼顾措施[J/OL].城市建设理论研究：电子版，2013（17）.

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