基于PQI的沥青混合料现场压实参数研究

许新权++吴传海++严超++傅广文

摘要：为了准确评价沥青路面压实效果，采用无核密度仪对路面密度进行检测，分析了GAC13型沥青混合料的现场压实曲线特征、碾压模式、工艺参数对沥青路面压实度的影响，并推荐了合理的碾压工艺参数。结果表明：在相同碾压遍数的条件下，采用轮胎压路机进行碾压，沥青混合料更加密实，4 cm厚的GAC13型改性沥青混合料经碾压6～7遍后，压实度能够达到最大值。

关键词：道路工程；沥青混合料；无核密度仪；压实参数

中图分类号：U4162文献标志码：B 文章编号：1000033X（2016）06007104

0引言

沥青路面的碾压过程对热拌沥青混合料结构层的路用性能影响显著，而影响沥青混合料压实的因素有很多，概括起来可以分为材料因素、设备因素和环境因素3个方面[12]。为了定量评价沥青混合料的现场压实效果，本文采用无核密度仪（PQI）对碾压现场的路面密度进行跟踪监测，分析现场碾压模式和设置参数对SBS改性沥青GAC13混合料压实效果的影响，并根据现场碾压监测的结果制定合理的碾压工艺，为高速公路沥青路面施工提供科学的依据。

1试验路概况

本文依托的实体工程是云罗高速公路双凤至华石段（简称云罗高速公路），位于广东省西部，设计为双向四车道，路基宽度为245 m。本项目路面结构采用刚性基层沥青路面，上面层采用4 cm SBS改性沥青GAC13，中面层采用6 cm SBS改性沥青GAC20，下面层采用8 cm普通沥青GAC25；上基层采用24 cm碾压混凝土，下基层和底基层均采用18 cm水泥稳定级配碎石；垫层采用20 cm未筛分碎石。路面厚度为98 cm，半幅沥青路面宽度为1125 m。沥青面层结构见图1。

图1云罗高速公路沥青面层结构

本项目上面层采用的胶结料为壳牌SBS改性沥青ID，集料为河源芙蓉石场生产的辉绿岩碎石，填料为三水牛角窝产的石灰岩磨细矿粉，试验采用的级配，如表1所示。GAC13沥青混合料的最佳油石比为49%，设计空隙率为4.4%，矿料间隙率为145%。

沥青路面施工采用2台沥青摊铺机（中联重科LTU 120）组成梯队联合进行摊铺，摊铺宽度均为6 m。采用3台双钢轮压路机（徐工XD132）及3台重型胶轮压路机（2台中联YL30H，1台徐工XP261备用）进行碾压作业。

本文采用PQI对沥青路面碾压过程中的密度进行全过程测试[3]。测试时在路面摊铺宽度范围内选择5个代表性测点，进行定点观测，测点位置如图2所示。

2压实参数对路面压实度的影响

2.1碾压模式对路面压实度的影响

为了分析碾压模式对沥青混合料压实度的影响，制定了3种碾压方案，见表2。碾压过程中对各方案进行了全过程的测试和记录，结果见表3、图3。

从3种碾压方案的结果来看：方案2与方案1相比，增加了1遍胶轮碾压，最终压实度比方案1增加03%；方案3与方案2相比，采用胶轮压路机进

行初压，并在复压过程中采用胶轮压路机进行连续搓揉碾压，虽然前2遍碾压后的压实度比方案2略低，但经过胶轮压路机的搓揉后，其压实度后续增加较快，最终比方案2提高03%。

对上述3种碾压模式下的碾压遍数与压实度的关系进行了幂指数函数拟合回归，见表4。从拟合的幂指数函数的指数中可以简单看出，碾压方案3的幂指数相对较大，反映了压实度随碾压遍数的变化关系，说明在相同碾压遍数条件下，方案3更易达到较高的压实度，这种碾压模式更容易使混合料碾压密实。

2.2摊铺与碾压速度对路面压实度的影响

沥青混合料施工过程中，若摊铺速度过快，混合料容易出现拉钩、坑槽等路面问题，难以碾压密实，尤其是较薄的上面层沥青混合料更不易碾压密实；而摊铺速度过慢，则施工效率会降低，成本增加。碾压过程中压路机的碾压速度过快，混合料易产生推移，表面易形成微裂纹，导致混合料的路用性能下降[4]。

为了确定合理的摊铺和碾压速度，对不同摊铺和碾压速度下混合料的压实度进行了测试分析，结果见表5。

根据施工现场监测的结果，摊铺速度越快，摊铺后的压实度越低，摊铺速度从25 m·min-1增加到52 m·min-1时，压实度从894%下降到881%，下降了13个百分点；碾压速度从30 km·h-1增加到50 km·h-1，压实度从958%下降到947%，降低11个百分点。摊铺速度对压实度的影响曲线如图4所示。

对于4 cm厚的GAC13型沥青混合料，在正常的施工温度条件下，摊铺速度从2.5 m·min-1提高到3.5 m·min-1，混合料的压实度基本没有变化；但摊铺速度从3.5 m·min-1提高到5.2 m·min-1后，混合料的压实度明显下降。从摊铺现场的混合料表面看，摊铺速度快的混合料有沟槽、小坑洞存在，压实度下降，因此从提高压实度角度来讲，摊铺机的前进速度不应过快。本次检测的结果表明，对于4 cm厚的GAC13型混合料，摊铺速度不宜超过45 m·min-1。

碾压速度对压实度的影响曲线如图5所示。

从图5可以看出：对于4 cm厚的GAC13型沥青混合料，在正常的施工温度条件下，碾压速度从3 km·h-1提高到4 km·h-1，对混合料的压实度影响很小；

碾压速度从4 km·h-1提高到5 km·h-1，不论是初压、复压和终压后，压实度均会降低。因此，从提高路面压实度的角度来讲，压路机的碾压速度不应过快，对于4 cm厚的GAC13型混合料的摊铺速度不宜超过5 km·h-1。

2.3碾压遍数对路面压实度的影响

本试验采用施工单位常用的碾压模式进行跟踪观测，结果见表6。压实度的观测结果表明：4 cm GAC13改性沥青混合料碾压到6～7遍（钢轮静压1遍，双钢轮与胶轮压路机交替碾压各3遍），混合料的压实度基本达到最大值，再继续碾压，压实度有略微减小的趋势或基本保持稳定。这主要是因为，沥青混合料的密度达到一定值时，过度碾压会破坏混合料的嵌挤程度，混合料内部形成微裂纹，导致密度下降。因此，在压实功全部作用于测试点混合料的前提下，4 cm GAC13改性沥青混合料的合理碾压遍数为6～7遍。

2.4碾压温度对压实度的影响

沥青混合料是一种粘弹性材料，在施工过程中，温度越高，塑性越大，越容易碾压密实。为了研究碾压温度对沥青层压实度的影响，对不同施工温度条件下沥青混合料的压实度进行了测试，试验结果见图6。

由图6可看出，碾压温度每降低10 ℃，相同碾压遍数条件下，压实度约降低14个百分点，表明碾压温度对初压后的压实度影响相对较小。这主要是因为初压过后沥青混合料受到的压实功较小，内部尚没有充分挤密，对温度的敏感性较小。

3结语

（1）在相同碾压遍数下，采用轮胎压路机进行搓揉碾压更容易使沥青混合料密实。在不粘轮的条件下，推荐优先采用胶轮压路机搓揉碾压，以提高路面的压实度。

（2）对于4 cm厚的GAC13型沥青混合料，摊铺速度从3.5 m·min-1提高到52 m·min-1后，沥青混合料的压实度明显下降；碾压速度从4 km·h-1提高到5 km·h-1后，初压、复压和终压后的压实度均有略微降低；碾压温度每降低10 ℃，压实度降低约14个百分点。

（3）4 cm GAC13改性沥青混合料碾压6～7遍，压实度基本达到最大值；继续碾压，压实度有略微减小的趋势或保持稳定。推荐4 cm GAC13改性沥青混合料的合理碾压遍数为6～7遍。

（4）对于4 cm厚的GAC13型混合料，摊铺速度不宜超过5 m·min-1；复压时，碾压速度不宜超过4.5 km·h-1。

参考文献：

[1]柳朝印.公路沥青混凝土路面压实控制及影响因素研究[D].天津：河北工业大学，2007.

[2]周威，张昌波，申小龙.沥青路面压实影响因素分析[J].筑路机械与施工机械化，2005，22（10）：5254.

[3]李彦伟，耿淑泽.高速公路沥青路面摊铺碾压工艺控制技术[J]. 筑路机械与施工机械化，2004，21（7）：2225.

[4]沈金安.沥青与沥青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2005.