碾压工艺

第五章沥青稳定碎石基层混合料的施工工艺研究§5-1 沥青稳定碎石的施工控制要求满足结构要求的沥青混合料的耐久性能受两个主要指标的影响，即混合料的设计和压实。

在这两个指标中，缺任何一个都不能保障混合料的耐久性能。

如不充分压实，甚至是最优设计的混合料，都会降低路面的使用性能，然而，经过良好的压实能有效的改进一种不合标准混合料的结果。

所以压实被认为是影响沥青混合料耐久性能最重要因素之一，同样，对于沥青稳定碎石混合料，其压实质量的好坏直接影响着混合料的性能好坏。

而影响压实的因素又包括材料性能、温度，以及层厚、压实机械、压实工艺、离析等，在本课题中着重从后几个方面来研究沥青稳定碎石混合料的压实性能。

5-1-1 压实层厚的确定从施工的角度来看，沥青路面的厚度对沥青混合料级配最大粒径或者最大公称尺寸有着重要的影响。

一般来说，在一定路面厚度下，混合料粒径偏大，则路面容易造成离析、压实困难、集料压碎等现象，从而导致路面整体强度的降低;如果粒径偏小，则混合料的内摩阻力减小，高温稳定性降低。

对于沥青混合料的层厚，我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ F40-2004）规定：上面层沥青混合料的集料最大粒径不宜超过层厚的1/2，中、下面层及联结层的集料最大粒径不宜超过层厚的2/3；在Superpave98年出版的施工指南中建议沥青路面结构层厚度宜大于或等于公称最大粒径的3倍，对特粗粒式沥青混合料的要求厚度值还要大；澳大利亚规范中规定面层结构层厚度宜为公称最大粒径的2.5倍；MCAT认为从施工角度出发，最大集料粒径不宜超过松铺厚度的1倍；而法国对沥青混合料基层的最小、最大厚度未作具体规定，只是根据面层厚度、面层回弹模量、基层回弹模量来决定；德国沥青路面技术规范规定沥青路面结构层的厚度为各混合料的公称最大粒径的3～5倍，沥青稳定碎石基层的最小厚度为8cm。

因此，公称最大粒径为31.5mm的沥青稳定碎石结构，若是按2倍的最小粒径应该是不小于6.2cm的厚度，若是按3倍的最小粒径应该是不小于9.4cm的厚度。

我国沥青路面施工技术规范规定单层压实厚度不大于l0cm，因此，本课题采用了16cm厚沥青稳定碎石混合料的双层施工方法，即：每层压实厚度8cm。

5-1-2 压实机械与压实工艺通过压实可使空隙率减少，集料颗粒重新排列，紧密接触，相互嵌挤以及粒料间相互紧密的粘结，密度增大，这一过程是通过压实机械来完成的。

因此压实机械的选用和压实工艺是影响压实效果的直接因素。

依据公路沥青路面施工技术规范》（JTJ F40-2004）和《邢临路面作业指导书》，以及施工经验，压路机械组合为初压用钢轮压路机碾压，振动方式采用先轻后重振3遍，速度为2.0～3.0km/h，初压后检查平整度、路拱、必要时进行调整，如在初压时出现摊移可待温度稍低后再压，初压温度应不低于135℃，此时如出现横向裂缝应检查原因并及时采取措施。

复压时用17t振压路机碾压2遍，再用胶轮压实4遍，速度为3.0～4.5 km/h，至无明显轮迹。

终压应紧跟在复压后进行，用12t钢轮压路机静碾2遍，速度为2.0～3.0 km/h，至消除表面轮迹为至。

5-1-3 压实标准我国规范规定沥青路面压实度R 的计算公式为：%100×=dR ρρ （5-1） 式中：ρ——现场取芯检测密度；ρd ——施工当天取样的马歇尔标准密度。

用此公式计算的压实度存在两个弊端，一是现场取芯的空隙率高于标准密度试验马歇尔试件的空隙率，因此吸水率偏高，当采用毛体积密度作为芯样密度时，会使实测压实度高于实际压实度，实测空隙率低于实际空隙率。

我国现行沥青路面施工规范中在以马歇尔试验密度为标准时对沥青混合料的压实标准为95%，而新近出的《公路沥青马蹄脂碎石路面技术指南》里提出的对SMA 路面的压实标准为98%。

近若干年以来，我国高速公路施工工地所用的压路机品种、吨位和技术性能都显著多于、高于和优于十多年前的状况，客观上早己具备了提高压实标准的条件。

为了尽可能地提高沥青混凝土路面的不透水性，建议沥青稳定碎石混合料的压实度标准按底面层的压实度标准，并相应提高到97%，这时混合料结构层的透水性就会大大减小，并且其它路用性能也得到较大的改善和提高。

鉴于压实度是一个重要的质量指标，而规范规定的压实度检测方法存在上述弊端，同时前面的研究已经表明，GTM 法试验所得混合料密度要大于马歇尔试验所的结果，故建议采用空隙率和压实度双重指标控制压实度，即要求压实度和空隙率都满足标准要求才认为压实度是合格的。

压实度标准为97%，空隙率标准根据沥青路面防止水损害的需要和压实度标准确定，一般沥青稳定碎石基层混合料结构的空隙率标准为3%～6%。

压实度检测方法与规范规定相同，空隙率检测方法是：用最大理论密度试验仪测定当天沥青混合料的理论密度，芯样密度仍然采用规范规定的方法。

5-1-4 施工温度碾压温度的高低直接影响沥青混合料的压实质量，当混合料温度较高时，可用较少的碾压遍数，获得较高的密实度和较好的压实效果；而温度较低时，碾压工作变得较为困难，且不易消除轮迹，造成路面的不平整。

但是温度过高，又会造成沥青的老化，影响沥青稳定碎石混合料的性能，故为防止老化，施工阶段任何时候石油沥青的加热温度均不得超过176.6℃，一般认为最佳压实温度为120℃～150℃。

同时碾压温度可分为高温期（120℃～150℃）、脆弱期（93℃～120℃）和低温期（70℃～93℃）。

在高温期，沥青混合料容易被压实，因此，在这一阶段，可完成初压和复压中的振动工作；在脆弱期则不易被压实，因此处于脆弱期时要么不压实，要么尽量使用轮胎式压路机进行碾压；在低温期，可用钢轮压路机以静态模式碾压，或使用静力双轮压路机皆可达到最终的密实度。

综上所述，本工程沥青稳定碎石柔性基层混合料的初压温度应不低于135℃，复压温度控制在115℃左右，碾压的终了温度应控制在80℃左右。

5-1-5 离析与预防当摊铺后的沥青稳定碎石基层混合料在整个面层不具有一致级配，经常引起粗细集料的分离，即产生离析。

离析通常分为以下几种类型：载重车之间等间距的每侧离析，中心线离析，每侧连续离析，载重车之间等间距的一侧离析，以及随机分布的离析。

对于粗粒式沥青混合料级配来说，离析问题更容易产生。

因此，必须防止沥青稳定碎石混合料的离析问题。

1、离析带来的危害（1）沥青碎石混合料粗集料一旦形成集中，在碾压过程中，集料非常容易被压碎，骨料表面积增大，改变了原设计的路面配合比，由于沥青稳定碎石油料偏少，造成集料碾压成型后松散，破坏路面结构，影响路面强度、行车安全和行车效果以及道路使用寿命。

（2）粗集料集中，局部密实度差，孔隙率高，容易在路面形成积水，影响路面质量。

（3）粗集料集中，影响路面平整度及路面外观美观。

常见的沥青稳定碎石混合料碾压后离析现象如图5.1所示。

图5.1 沥青稳定碎石混合料的离析现象示意图Fig 5.1 The sketch map of asphalt treated crushed stone sepregation phenomenon2、离析的防治措施目前，为了减轻离析，提高混合料的均匀性，除了在设计上选择与压实层厚度相匹配的混合料级配类型，适当减小集料最大粒径外，在施工阶段中首先应特别注意以下问题：（1）加强集料生产的管理，仔细清除覆盖层，使用清洁的、均质的集料。

（2）拌和厂应该将集料堆放在硬化的土地上，细集料要加盖棚盖。

（3）拌和厂要选择合理的振动筛筛孔，严格控制将超粒径材料排除出去，拌和机要解决漏粉问题，对拌和机的传感器要仔细标定，不得使用称量不合格的拌和楼。

（4）拌和机每拌都必须打印料仓和沥青的数量，记录集料、沥青和混合料的温度，并随时检查打印结果与设定值之间的差值有无大的波动，如有疑问必须立即停止拌和。

（5）运料车每次卸料都要跟着移动位置，上面加盖粘布，途中不得休息停留。

（6）严格控制摊铺机铺筑宽度，一般不宜超过6m，以采用两台摊铺机梯队作业为好。

（7）控制摊铺速度，确保慢速、均匀、不间断地摊铺。

（8）加强压实，合理安排压路机的数量和类型，由几台压路机均匀压实，初压要紧跟摊铺机碾压，提倡采用大吨位轮胎压路机碾压。

测构造深度等手段对离析情况和均匀性作出评价，如有严重离析现象发现，必须返工，不留后患。

§5-2 试验路状况为验证该研究成果中的设计方法和研究施工技术的可靠性、正确性，铺设了沥青稳定碎石基层试验路。

在该试验路中采用了沥青稳定碎石基层混合料ATB-30作为沥青路面的柔性基层。

本课题试验工程是以邢临高速Ⅰ合同K0+000～K3+582段工程为依托，该工程项目地处河北平原南部，属平原微丘区，填土高度平均在4m左右，地基多数为亚砂土、亚粘土、沙土堆积，区内年平均气温13.1℃；七月份平均气温26.9℃，极端最高气温41.8℃；十二至一月份平均气温-3.5℃，极端最低气温-21.6℃。

年平均降水量555.6毫米，大多集中在六、七、八三个月，年最大降水量1291毫米，年最小降水量212毫米，年平均蒸发量2014毫米。

全年无霜期约200天，最大冻土深度46厘米。

邢临高速Ⅰ合同全长15.6公里，试验段长3.582公里。

路面宽11.5×2m。

路面设计年限为15年，路面结构层（自上而下）为：4cmAC-13改性沥青砼+6cm中粒式沥青砼+16cm沥青碎石+18cm水泥砂砾+30cm二灰土。

§5-3 施工质量的保证5-3-1 质量保证体系为了全面完成施工任务，实现争创优质工程的目标，本着信誉立企、开拓创新、追求卓越的工程质量方针，成立了一项目经理为首的值量管理领导小组，把质量意识贯穿到每个职工心里，把质量责任落实到每个人的头上。

以此基础建立健全了质量保证体系。

1、质量目标响应业主“确保优良，争创优质”的号召，全部工程项目优良品率均达到100％，交、竣工验收达到优质工程标准，各工程项目、各部位各段落均做到内实外美。

2、质量自检组织机构及岗位职责（1）根据本工程项目的特点，建立适合于本合同工程的质量自检组织机构。

（2）自检人员岗位职责a、质量自检人员必须具有丰富的施工经验，熟悉合同文件、技术规范和设计图纸，必须具有优良的工作作风。

b、坚持并贯彻“质量第一”的方针，贯彻全员质量意识，将全体人员和全部工程的质量管理落到实处。

c、各级质量自检人员应接受项目经理、项目总工程师和项目副经理的监督检查，并接受监理工程师的业务指导和指示。

d、质量自检组织体系要独立运作，避免以施工代替自检。

e、质量自检组织机构和自检人员具有工程质量一票否决权。

f、各级自检人员必须坚持原则，一丝不苟，敢于负责，严格监督，认真检查，对自检不合同或不符合设计要求的原材料、半成品、成品，可返工可不返工的坚决要求返工，可清除可不清除的坚决要求清除。