大吨位振荡压路机与振动压路机压实效果对比分析

刘邦辉+夏磐夫+谢娟娟+孙祖望

摘 要：针对振荡压路机在上、中、下面层施工中的应用情况，研究了大吨位振荡压路机对碾压不同铺层厚度沥青混合料的适应性，通过振荡压路机与同吨位振动压路机的对比试验，评估了两者的压实效果，为将振荡压实技术的应用扩展至中、下沥青面层的压实，以及进一步确定大吨位振荡压路机的优势应用领域提供了一定参考。

关键词：振荡压路机；振动压路机；中下面层施工；空隙率

中图分类号：U415.52 文献标志码：B

文章编号：1000-033X（2016）05-0099-04

Abstract： Aimed at the application of oscillatory roller on different surface courses of asphalt pavement， the adaptability of large-tonnage oscillatory roller compacting asphalt mixture with different thickness. The compaction effect was evaluated by comparing with vibratory roller of the same tonnage， which provides reference for application of oscillatory roller on middle and bottom course of asphalt pavement and helps to determine the advantageous application field for large-tonnage oscillatory roller.

Key words： oscillatory roller； vibratory roller； middle and bottom course of asphalt pavement； porosity

0 引 言

振荡压路机通过振荡轮对地面的水平揉搓作用实现对路面的压实，长期以来一直被用于薄层路面尤其是桥梁铺装的压实[1]。而随着振荡压路机技术的发展以及大吨位振荡压路机的出现，大大扩展了振荡压路机的应用领域[2]。本文针对道路上、中、下面层的施工，将大吨位振荡压路机与振动压路机进行对比，探讨大吨位振荡压路机的优势应用领域。

1 振荡压路机与振动压路机在下面层应用的对比与分析

1.1 试验条件

试验样机为徐工XD132OS振荡压路机，对比机型为国外某品牌13 t高频振动压路机。压实对象为8 cm的GAC-25普通沥青下面层，试验路段长为100 m，宽为15 m。其中半幅由XD132OS振荡压路机碾压，碾压工艺为静压1遍、振压6遍；另半幅由高频振动压路机碾压，碾压工艺为不计遍数紧跟摊铺机碾压。

2种工况统一按75 m的铺层长度进行统计分析。完成压实作业，待铺层完全冷却后，用密度仪按纵向5 m、横向1 m的网格对铺层的压实度进行拉网检测，并得到原始数据。

1.2 原始数据处理

拉网检测得到的原始数据采用钻芯取样法进行标定：选择具有不同密度的若干个有代表性的测点；重新用密度仪按4个方向测定铺层密度后，在测点中心取芯；测定芯样的厚度，并用表干法测定芯样的毛体积密度，然后根据芯样的毛体积密度对使用密度仪得到的原始数据进行标定。

1.3 试验结果

根据密度仪标定换算的拉网检测数据，按实验室马歇尔密度和最大理论密度计算2种工况各测点的马歇尔压实度和铺层空隙率，并按不同工况对铺层各测点的密度、压实度、空隙率进行了统计，得到如图1和表1所示的对比结果。

1.4 试验分析

根据试验得到的具体数据，对2种工况的压实度、铺层空隙率分布和透水性进行分析，得到如下结论。

（1）同样压实遍数下，2种机型均能满足理论压实度大于93%的要求。XD132OS振荡压路机获得的平均理论压实度为95.25%，高于对比机型的94.56%。

（2）XD132OS振荡压路机在期望的3.5%～6%的空隙率占了97%，而对比机型在相同范围内的空隙率只占78%，相对而言，采用振荡压实能获得均匀性更好的铺层。

（3）XD132OS振荡压路机碾压后的铺层，空隙率不小于6%的比例仅为3%，而对比机型有14%的铺层空隙率不小于6%，相对而言，经对比机型压实的铺层存在着更多透水风险。

2 振荡压路机与振动压路机在中面层应用的对比与分析

2.1 试验条件

试验设备不变，压实对象为5.5 cm的GAC-20改性沥青中面层，试验路段长为400 m。2种机型布置在同桩号铺层的两侧，碾压工艺均采用不计碾压遍数紧跟摊铺机碾压。

压实作业完成后用密度仪按纵向5 m、横向0.9 m的网格对铺层的压实度进行拉网检测，并得到原始数据。

2.2 原始数据处理

原始数据采用与下面层相同的方法取芯进行中面层密度仪标定。

2.3 试验结果

根据温度修正和密度标定换算的拉网检测数据，计算出各测点的马歇尔压实度和铺层空隙率，并按铺层对各测点的密度、压实度、空隙率进行统计分析，得到如图2和表2所示的对比结果。

2.4 试验分析

对2种工况的压实度、铺层空隙率分布和透水性进行分析，得到如下结论。

（1）原始数据采集量不宜过大，否则需考虑环境变化的影响。

（2）同样压实条件下，2种机型均能满足理论压实度要求，XD132OS振荡压路机获得的平均理论压实度为96.59%，低于对比机型的97.08%。

（3）2种机型碾压后的铺层密度、压实度和空隙分布明显向密实方向偏移，且空隙率为3.5%～6%测点所占比例明显减小，平均空隙率指标不断下降。导致这一现象的原因是碾压工艺，它使得空隙率不大于3%（理论压实度不小于97%）的测点比例大幅上升。

（4）2种机型碾压后的铺层空隙率不小于6%的比例均很小，都可以有效规避透水风险。

3 振荡压路机与振动压路机在上面层应用的对比与分析

3.1 试验条件

试验设备不变，压实对象为4.5 cm的GAC-16改性沥青上面层，碾压工艺均采用不计碾压遍数紧跟摊铺机碾压。为减少误差，采用2种压路机平行进行碾压的方案，根据中面层压实情况将上面层压实的试验路段的长度缩短为100 m。

考虑到路面压实与桥面铺装压实之间可能存在的差异，上述试验工况将在桥面和路面上分别进行。压实作业完成后，对铺层的压实密度进行拉网检测，得原始数据，网格的纵向间隔为2.5 m，横向间隔为1 m，每个工况横向布置3个测点。

3.2 原始数据处理

拉网检测得到的原始数据采用钻芯取样法进行标定。

3.3 试验结果

同样进行路面压实工况和桥面铺装压实工况的统计分析，得到如图3、4和表3、4所示的对比结果。

3.4 试验分析

（1）同样压实条件下，2种机型均能满足理论压实度的要求，无论是路面压实工况还是桥面铺装压实工况，XD132OS振荡压路机的平均理论压实度都高于对比机型。

（2）2种机型在不计碾压遍数的紧跟碾压工艺下，对上面层压实的情况存在着明显差别。对振荡压实来说，铺层的密度、压实度和空隙率都向密实的方向偏移，增大了空隙率不小于3.5%的比例，同时大于6%的比例仍保持在很低的水平上，因此空隙率的分布范围也保持在较小的范围内。但对高频振动压实来说，空隙率分布在2.5%～9%，保持在很宽的范围内，空隙率超过6%的测点中，桥面压实占40.2%，路面压实占34.5%；而空隙率超过7%的测点中，桥面压实占10.3%，路面压实占8.3%。造成这种状况的原因是，多余的振动能量使铺层发生局部振松。

（3）将上面层空隙率分布与中面层空隙率分布作对比，可以清楚地看到：同样是振幅为0.3 mm、频率为67 Hz的高频振动压路机，相同的振动能量在碾压铺层厚度为5.5 cm的中面层时，施加给铺层的压实功是适度的，空隙率的分布集中在2.0%～5.5%；在碾压铺层厚度为4 cm的上面层时，则由于施加给铺层的振动能量超过了铺层吸收的能力而发生明显的局部振松。

4 结 语

振荡压实与振动压实对比试验的结果表明，在足够的振动能量下，将大吨位振荡压路机的应用领域扩展至铺层厚度为6～8 cm的上、中、下面层是完全可能的。振动压实对施加于铺层振动能量的敏感性要比振荡压实高得多。在不计碾压遍数的过度压实情况下，振荡压实仍能保持较好的压实均匀性而不会发生表面振松的问题，这是振荡压实技术的一项重要优势。相信随着道路施工越来越注重压实质量，大吨位的振荡压路机将有着更广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 杨东来，孙祖望.薄层路面与桥面铺装压实新技术[J].建筑机械，2007（21）：12-16.

[2] 张红春.沥青路面组合式碾压机理及压实效果研究[J].筑路机械与施工机械化，2011，28（10）：227-231.

[责任编辑：杜敏浩]