Superpave沥青混合料碾压工艺浅析

　　随着新技术和新材料的应用新的问题不断出现，沥青混合料的施工方法正进行改进和修正以适应材料的各种特性。但综合目前的研究发现，近年来虽对施工过程中造成路面质量变异性、离析发生的原因以及相应的处理措施进行了研究，但这些研究大多只停留在沥青路面损坏特征和一些较粗放型的预防措施上。在目前沥青路面建设中，还没有一个贯穿于沥青混合料设计、拌和、运输、摊铺、碾压、检测等全过程的控制质量保证体系，难以对沥青路面施工进行合理的、定性的甚至定量的质量控制标准。控制和减少沥青路面施工过程中的各种不利影响，尤其是Superpave沥青混合料施工过程中碾压质量控制技术，仍是一个需要解决的问题。
　　1 Superpave碾压问题
　　1.1室内旋转压实功偏大
　　从理论上讲，沥青混合料室内成型试件压实功，应与道路上的交通量相匹配，其原则是室内压实的密度与路面铺筑后经过 1～2年的行车压实的密度相当。但是实际在确定室内压实功(或压实次数)时很难做到恰如其分。以现行马歇尔试验方法来说，对于中轻交通道路，规定锤击次数为正反两面各50次，对于重交通道路则正反面各锤击75次，这很难说是恰当的，因为要正确量化很困难。Superpave 规范对室内旋转压实次数作了比较细的分级，但并不说明规定的旋转压实次数与交通量匹配得很准确。
　　1.2沥青用量偏小
　　按Superpave 旋转压实所设计的沥青混合料，其沥青用量明显偏低，与马歇尔试验方法相比较，约低0.3%～0.5%，这在国内许多工程中都得到了证实。
　　研究表明，沥青混合料的沥青用量与所施加的压实功有着直接关系。例如，采用马歇尔试验时，锤击75次比 50次，其密度增大，沥青用量明显减少。因此与前述旋转压实功增大有直接关系，沥青混合料的沥青用量必然降低，混合料显得较为干涩，这样必然使压实变得比较困难。
　　1.3混合料级配偏粗
　　为了提高沥青路面抗车辙能力，Superpave 级配大都采用偏下限的粗级配，或者说集料中粗集料含量比较多。当棱角丰富粗集料颗粒含量比较多时，形成了骨架结构，嵌挤作用比较强，则混合料必然比较难以压实。不仅如此，现在主张采用机制砂，而不用或少用天然砂，机制砂富含棱角，也增加了压实的难度。
　　粗集料偏多，级配偏粗，在施工时混合料温度容易散失，降温速度比较快，混合料温度降低，也使得混合料难以压实。
　　2 Superpave压实关键技术
　　2.1碾压温度
　　Superpave沥青混合料的设计级配一般呈“S”形，因此混合料内摩阻力较大，碾压要比传统的沥青混合料困难得多，需要较高的碾压温度，因此拌和时应将集料及沥青加热至较高的温度。初始碾压温度对高性能混合料最终的压实效果是非常重要的。混合料对温度特别敏感，一般而言，在120℃时每增加10℃压实效率可提高16%，碾压温度范围基本上在120℃~150℃之间，在这个范围内集料颗粒上的沥青膜粘度较低，颗料之间易于滑动，实现重新排列。碾压第一遍所达到的密实度越高，最终密实度也就越高。因此，初压应在尽可能高的温度下进行，只要材料在钢轮振动压路机下不出现如下现象，就可以在该温度下进行初压：①钢轮两端不隆起；②轮子前面无大的摊移；③压路机压过后无裂缝；④轮子不粘沥青(在初压温度过高时，尽管喷水也粘沥青)。一般对70#、90#沥青，初压温度可控制在140℃~150℃左右。
　　2.2碾压距离
　　当摊铺长度满足压路机的工作长度区间时即可开始碾压。环境温度、风速和铺层厚度对铺层的温度下降影响很大，冷空气吹过较薄的混合料层温度迅速降低，下承层较冷会很快吸收铺层的热量，因此有必要确定一个合适的距离，在达到终压温度以前这段时间内完成整个碾压过程。所以就要根据工地实测温降曲线，由允许碾压时间和碾压速度确定碾压长度，以利于压路机驾驶员操作。
　　2.3碾压原则
　　（1）紧跟慢压、高频低幅、确保高温
　　紧跟慢压：施工中压路机在低速度高振幅下紧跟摊铺机碾压，防止热量损失；这里的“慢行”是相对于普通的沥青混合料而言。由于Superpave 成“S”型级配曲线，位于中间部分的集料含量较多，合成集料的内摩阻力大，使得设计的混合料更为稳定，也更难于压实。由于粗级配混合料冷却较快，碾压时间缩短，这样就要放慢摊铺机速度，采取慢压方式。
　　高频低幅：研究表明，振幅越高，在低速碾压时混合料始终能够保持较高温度，施工过程中混合料推移或欠压的现象较少。
　　确保高温：因Superpave沥青混合料较普通AC混合料粗骨料含量较多，降温较快，在碾压时要特别注意高温碾压。
　　（2）尽早采用振动压路机
　　粗级配Superpave混合料破碎颗粒含量高，细集料特别是砂含量少，采用体积法设计的混合料可能最佳沥青含量低，加之很多混合料采用改性沥青，因此施工和易性差，组成了较难压实稳定的混合料，采用静作用压路机不能达到高密实度的要求，尽快采用振动压路机是较为有效的办法。研究表明，在高效压实区采用振动压路机碾压路面可达到较高的密实度。振动压路机碾压时采用高频低幅进行，一般振动频率大于40 Hz，振幅应小于0.8 mm，这样既能进行高效压实又可以减少骨料被压碎的危险，振动碾压速度一般控制在4km/h左右，既保证高的生产率又保证高效的压实效果。
　　（3）在不稳定区以上采用振动钢轮压路机进行碾压；当混合料的温度降至不稳定区时，改用胶轮压路机进行碾压
　　关于不稳定区，在试验路段的施工过程中发现，部分Superpave混合料在93~115℃， 存在一个不稳定区，即在这个温度范围以上或以下都可以很好地压实，但在这个温度范围内混合料是不稳定的，无论采用何种压实方式都难以获得足够的压实度。
　　3碾压注意事项
　　（1）压路机折回处不在同一横断面上，而是呈阶梯形随摊铺机向前推进。
　　（2）当有粘轮现象时，可向碾压轮——钢轮均匀喷洒少量掺加洗衣粉或清洗剂的水，同时胶轮均匀人工涂刷少许植物油，不得向碾压轮喷洒柴油或涂抹柴油与水的混合物。
　　（3）在钢轮碾压过程中，其喷水装置应尽量调成雾状向碾压轮喷水，在保证不粘轮的前提下，尽量减少喷水量。尽量保持连续作业，高温碾压，以减小碾压轮和路面的温差，减少粘轮现象。
　　（4）由于混合料需要更高的加热温度，对某些设备来说不可避免地降低了设备的产量，使用者应对搅拌设备加热系统的工作参数作相应的调整，必要时重新选择燃料油，或者对加热滚筒内部的导料板结构或角度进行必要的技术改造。
　　（5）碾压时应尽早尽快压实，同时要密切关注压实温度的变化，使混合料达到规定的密度，必要时要增加压实设备数量。
　　（6）压实设备的组合具有多样性，只要能够达到密实度与平整度的要求，设备的组合即是合理的，因而必须通过铺筑试验段来决定设备的组合方式。
　　（7）Superpave沥青路面的粘层、透层及桥面的施工宜推广应用改性乳化沥青技术，通过控制改性乳化沥青的喷洒量，弥补路面层与层之间粘接差、易渗水的缺陷，提高层与层之间粘结效果。
　　4结语
　　总之，从原材料进场到施工完毕，把好各工序质量关，尤其是碾压工艺的控制，只有这样才能有效地控制沥青混凝土路面施工质量，减少路面病害，提高路面使用寿命。高等级公路的沥青路面工程是公路工程的重要组成部分，其工程质量直接影响公路的使用功能，在施工过程中应系统地加以严格控制。保证其工程质量将对行车安全产生很大影响，也可减少维修费用，产生巨大的经济效益。