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骨料配比、沥青粘度、压实温度对路面压实质量影响


骨料配比、沥青粘度、压实温度对路面压实质量影响

 

水泥混凝土路面和沥青混凝土路面是目前国内普及的两大路面类型,因为沥青混凝土路面相比水泥混凝土路面有平整度高、行车舒适、施工方便、养护简便等优点,所以越来越多的公路建设单位及设计单位在城市建设时多采用沥青混凝土路面。但是从路面寿命比较,沥青混凝土路面存在容易老化、耐水性差的缺点,设计寿命15年,而水泥混凝土路面设计寿命则达到30年。

 

 

集料级配优劣直接影响路面压实度

 

沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。按材料组成及结构分为连续级配、间断级配混合料。按矿料级配组成及孔隙率大小分为密级配、半开级配、开级配混合料。按公称最大粒径的大小可分为特粗式(公称最大粒径等于或大于31.5mm)、粗粒式(公称最大粒径26.5mm)、中粒式(公称最大粒径16mm或19mm)、细粒式(公称最大粒径9.5mm或13.2mm)、砂粒式(公称最大粒径小于9.5mm)沥青混合料。为了达到理想的压实度,材料的选择和优劣是一个非常重要的问题。

 

粗集料和细集料配比以及矿粉等组成原料的比例对沥青混合料的压实度都有直接影响。 前边我们和沥青拌合设备厂家联合做过一个集料配比对压实度影响的实验,实验的过程是选取不同的粗细集料,分别对单一尺寸集料级配、混合集料级配和从粗到细均匀级配的沥青混合料进行压实,通过压实度测定我们发现:在其他指标相同的情况下,从粗到细均匀级配的混合料较易压实,而单一尺寸集料级配的混合料或间断级配混合料则不易取得所需的孔隙率。

 

然后我们对粗集料比例大的混合料持续增加压实力,发现在显著增加压实力的情况下,粗集料比例大的的沥青混合才能获得所需的孔隙率。另一实验表明,多砂的或细级配沥青混凝土容易压实,但这种混合料仍难以达到适当的密实度,而多砂的混合料在压实作用下趋于推挤且难于压实。实验表明只有从粗到细均匀级配的混合料较易压实,而且取得的孔隙率是符合要求的。某省公路科研所据此理论研究开发的嵌挤密实型沥青混合料在抗辙、抗渗水方面性能良好。

 

嵌挤密实型级配的原理是:细集料的用量应根据粗集料形成的空隙来决定,并依次推广到更细的集料。嵌挤密实型沥青混合料属于粗级沥青混合料。为保证密水性能,根据嵌挤密实型粗级配沥青混合料要求的压实空间较一般细密级配混合料高的特点,现行规范中的压实空间只适合一般细级配沥青混合料,而不适合此类粗级配沥青混合料。因此科研人员研究嵌挤密实型粗级配沥青混合料的压实新工艺,在此基础上高温碾压、保温碾压,才能保证嵌挤密实型粗级配沥青混合料压实达到设计要求。

 

沥青粘度决定颗粒移动效果从而影响压实度

 

通过实验我们发现沥青粘度对沥青混合料强度有直接的影响,并影响着混合料的压实度。沥青混合料的强度主要表现在两个方面。一是沥青与矿粉形成的胶结料的粘结力;另一是集料颗粒间的内摩阻力和锁结力。矿粉细颗粒的巨大表面积使沥青材料形成薄膜,从而提高了沥青材料的粘结强度和温度稳定性;而锁结力则主要在粗集料颗粒之间产生。

 

沥青粘度高时,骨料会被高粘度的沥青锁住导致移动性不好,压实时由于骨料移动不畅,造成密实度不够;沥青粘度低时,骨料不会被沥青锁住移动性较好,压实时由于骨料移动通畅,密实度相对较高。当沥青混合料较热时,沥青充当克服集料颗粒间摩阻力的剂,在混合料已冷却时,沥青充当结合集料颗粒的结合料。

 

在给定的温度下,低粘度的沥青比高粘度的沥青达到的密实度要高,通过升高压实温度,高粘度沥青能达到与低粘度沥青一样高的压实度。 选择沥青混凝土矿料级配时要兼顾两者,以达到加入适量沥青后混合料能形成密实、稳定、粗糙度适宜、经久耐用的路面。沥青混合料中的沥青适宜用量,应以试验室试验结果和工地实用情况来确定。

 

 

碾压温度对路面压实的影响

 

通过前文可知沥青粘度对沥青混合料强度有直接的影响,并影响着混合料的压实度。沥青的粘度可在温度的调节下发生变化,因为沥青和沥青混合料的性状对温度非常敏感,在相同级配混合料下, 随碾压温度升高空气率逐渐降低,当碾压温度达到150℃时,空气率降到最小,混合料试件密度达到最大。但是如果在此温度下继续升高,就会导致混合料密度减少,空气率增大。

 

纯沥青混合料的摊铺温度应在140℃~165℃之间。开始碾压时的温度不低于120℃~150℃。不要等待摊铺机后面铺出30m~50m后再开始碾压。要趁混合料处于高温时,将其压实。因为此时最容易达到高密度。沥青混合料路面的压实性能受配合比设计、沥青品种、压实温度等因素的影响,但是以压实温度的影响最大。混合料的温度已经成为影响施工现场高压实度和低空气率的两大因素之一。为了保证混合料的摊铺温度,需要严格控制混合料出厂温度。

 

沥青混凝土路面的压实质量,取决于多方面共同作用的综合结果,它不仅要受外界温度、气候、人为因素等一些客观因素的影响,还取决于骨料级配、沥青粘度、碾压温度等因素。对此,我们在进行沥青路面的压实作业时,不能只对其个方面进行局部控制,还必须通盘考虑材料性能、沥青粘度、碾压温度等各个环节去把关控制,并在正式施工前制订出符合工程施工实际、切实可行的防范措施来,只有这样才能有效确保沥青路面的压实质量。

 

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