沥青路面双层一次摊铺工艺与路面压实特性研究

张锦

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，西安 710065）

1 引言

沥青路面双层一体摊铺技术引起了国际社会的广泛关注[1]，是将两层沥青层一次摊铺完成的新型施工技术。梁乃兴等研究了双层沥青摊铺机的工作原理和设备的主要构造，并通过分析摊铺速度和输料量、料仓体积和卸料时间的关系，研究了双层一次摊铺技术的工艺流程和控制要点[2]。王艳丽等认为双层一次摊铺沥青路面可以提前开放交通，可以减少路面施工对城市道路出行交通的影响，不但能省去层间处治措施，还能提高路面的压实质量[3]。目前，关于沥青路面双层一次摊铺技术研究主要集中在双层摊铺施工组织、层间黏结效果等方面，本文主要对双层一次摊铺路面施工工艺与压实特性进行研究。

2 双层一次摊铺施工工艺

2.1 双层一次摊铺工作原理

沥青路面双层一次摊铺技术是将两层沥青混合料一起进行摊铺与压实，使得上、下面层沥青混合料的摊铺与碾压过程合二为一。双层一次摊铺设备要对上、下面层两种混合料同时进行摊铺作业。供料完毕后，双层沥青摊铺机通过前后布置的套螺旋形分料器及套熨平设备将上、下面层混合料一次性整体铺筑，并最终使用路面压实机械一次性碾压成型一个整体的双层路面。

2.2 双层一次摊铺工艺流程

施工准备：摊铺前基层进行清扫。

沥青混合料的生产：由于需要对两种不同类型的沥青混合料进行摊铺碾压，拌和站应配备两台3000 型以上拌和楼用来分别拌和上、下面层沥青混合料。

沥青混合料的运输：为了保证双层摊铺的连续进行，一般要求运输车辆应为运输能力不小于40 t 的大型运料车。

沥青混合料的摊铺：摊铺前应先分别往上面层摊铺箱和下面层摊铺箱中装入两种混合料，打开摊铺系统的下面层螺旋分料器，螺旋分料器应相应调整到一个稳定的摊铺速度，两侧保持不少于送料器2/3 高度的混合料，摊铺机前行时需打开摊铺系统的上面层螺旋分料器，同时进行上面层混合料的摊铺；松铺系数应根据试验段摊铺压实情况测定，松铺系数一般为1.15～1.20，摊铺机速度一般控制在为2～4 m/min。

沥青混合料的碾压：沥青混合料碾压时应配备足够数量的压路机，并按照要求的压实机械组合和碾压遍数进行。

3 沥青路面压实特性

3.1 沥青混合料密度和压实度

不同结构层厚度及混合料类型的双层一次摊铺路面毛体积密度ρ2、标准密度ρ加权、压实度K2结果见表1～表4。ρ加权、K1、K2按式（1）～式（3）计算：

式中，h上、h下分别为上、下面层的结构层厚度，cm；ρ上、ρ下分别为上、下面层不同类型混合料的毛体积密度，g/cm3；K1、K2分别为单层路面和双层一次摊铺路面的压实度，%；ρ1、ρ2分别为单层路面和双层一次摊铺路面的实测毛体积密度，g/cm3；ρ、ρ加权分别为单层路面和双层一次摊铺路面的标准密度，g/cm3。

3.2 路面压实影响因素

3.2.1 混合料类型

由表1～表4 可知，不同混合料类型的双层一次摊铺路面压实度随着击实次数的增加而逐渐增大。取压实度为100%的击实次数进行对比分析可知：在上面层3 cm、下面层7 cm 的结构层厚度组合下，AC-13+AC-20 双层摊铺路面相比AC-16+AC-20 双层摊铺路面、AC-13+AC-25 双层摊铺路面、AC-16+AC-25 双层摊铺路面击实次数分别可减少5%、11%和17%。

表1 AC-13+AC-20 双层一次摊铺路面密度及压实度

究其原因，AC-25 比AC-20 公称粒径较大，集料间嵌挤力和内摩阻力大，需要更多的压实功来克服集料之间的内摩阻力，且AC-25 在压实的过程中易发生离析现象，在一定程度上也阻碍了压实成型。另外，AC-13 相比AC-16 公称粒径较小，细集料和沥青含量较大，且在高温条件下混合料中的沥青结合料黏度较低，在压实过程中对集料具有较好的润滑作用，混合料颗粒流动性强，混合料颗粒的位置很容易发生相互移动，导致混合料压实变得相对容易。

表2 AC-16+AC-20 双层一次摊铺路面密度及压实度

表3 AC-13+AC-25 双层一次摊铺路面密度及压实度

表4 AC-16+AC-25 双层一次摊铺路面密度及压实度

综上所述，结构层厚度一致，双层一次摊铺路面混合料类型为AC-13+AC-20 时路面能获得最佳的压实效果，与AC-16+AC-25 相比，击实次数可减少17%。

3.2.2 结构层厚度

由表1～表4 可知，不同结构层厚度的双层一次摊铺路面压实度随着击实次数的增加而逐渐增大，取压实度为100%的击实次数进行对比分析：在上面层AC-13、下面层AC-20 的混合料类型组合下，上面层采用3 cm、下面层采用7 cm 双层摊铺路面、4 cm+6 cm 双层摊铺路面、5 cm+5 cm 双层摊铺路面击实次数分别为126 次、132 次和139 次，3 cm+7 cm 相比4 cm+6 cm、5 cm+5 cm 击实次数分别可减少5%和9%。

3 cm+7 cm 双层摊铺路面、4 cm+6 cm 双层摊铺路面、5 cm+5 cm 双层摊铺路面三者压实曲线非常接近，击实次数最大相差不超过10%。因此，上、下面层厚度的变化对双层一次摊铺路面的压实影响较小。

4 结论

1）提出了沥青路面双层一次摊铺施工工艺，包括工作原理和工艺流程等。

2）研究了混合料类型对双层一次摊铺路面压实度的影响，当结构层厚度一致的条件下，双层一次摊铺路面混合料类型为AC-13+AC-20 时路面能获得最佳的压实效果，与AC-16+AC-25 相比，击实次数可减少17%。

3）研究了结构层厚度对双层一次摊铺路面压实度的影响，3 cm+7 cm 双层摊铺路面、4 cm+6 cm 双层摊铺路面、5 cm+5 cm双层摊铺路面三者压实曲线非常接近，击实次数最大相差不超过10%。