浅谈如何控制沥青路面压实度

浅谈如何控制沥青路面压实度
【摘要】本文分析现行规范中对沥青面层压实度的要求和不足，介绍了对沥青面层压实采取“双控”的做法，提出了一些加强压实的措施和建议。

【关键词】沥青面层；压实度；双控；措施和建议
1 压实度的含义及确定
1.1 压实度的定义
沥青混合料面层的施工压实度是指按规定方法采取的混合料试样的实际密度与标准密度之比，以百分率表示。

压实度用k表示，一般按下式计算：
K=Ps/Po×100%
式中：K——沥青面层某一测定部位的压实度（%）
Ps——测试验确定的芯样试件的实际密度（g/cm3）
Po——沥青混合料的标准密度（g/cm3）
1.2 Ps的确定
芯样的实际密度一般采用毛体积密度。

JTG E20-2011中关于沥青试件密度试验的4种方法适用于各种不同的情况，使用时应根据实际情况选择。

1.2.1 水中重法
在四种密度试验方法中，水中重法最为简单，也是我国长期使用的传统方法。

它适用于测定吸水率小于0.5%的特别致密的沥青混合料，它测定的是表观密度（视密度）。

与其它三种方法测定的毛体积密度在意义上是不同的，但当试件非常致密几乎不吸水时，为简化试验工作，常用水中重法测定的表观密度代替表干法测定的毛体积密度。

1.2.2 表干法
适用于测定吸水率不大于2%的各种沥青混合料试件，它测定的是毛体积密度。

本方法的关键是在用拧干的湿毛巾擦拭表面，以制造一种真正的饱和面干状态。

表面既不能有多余的水，又不能把吸入孔隙的水分擦去，以得到真正的毛体积。

1.2.3 蜡封法与体积法
凡吸水率大于2%的各种沥青混凝土试件，应用蜡封法测定；对无法采用蜡封法的大孔隙沥青混合料，只能用体积法测定。

路桥工程类沥青路面压实度控制1.3Po的确定
我国规范规定，沥青混合料的标准密度Po以沥青拌合厂取样试验的马歇尔试验密度为准。

沥青拌和厂按要求每天取样进行马歇尔试验，以实测的马歇尔试验密度（试件数不少于4～6个）的平均值作为该段压实度计算的标准密度使用。

对于粗粒式沥青混凝土和沥青碎石，可采用试验钻孔密度作为标准密度。

2 压实度的控制
路面具有足够的压实度，对保证沥青路面的路用性能具有重要的作用。

因此，对压实度的证实至关重要，由前面所述可知，除了压实本身的原因外，标准密度也是重要因素。

2.1 现行规范要求
我国规范对于高速公路，一级公路的热拌沥青混合料（HMA）的压实度要求如下：
控制阶段马歇尔密度压实度试验段钻孔密度压实度施工过程中，中下面层要求≥96%、表面层要求≥99%；交工检查与验收中下面层要求≥95%、表面层要求≥98%；施工压实度的检查，以钻孔法为准。

用核子密度仪须经主管部门批准，并用钻孔密度进行标定才可使用。

施工过程中的质量检查，一般是单点评定，须满足要求，如某个测点压实度达不到要求，应加大频率重测，可在其附近再钻几个孔测定，如仍不合格，则确定为不合格。

应采用经过监理认可的方法进行处理。

交工检查与验收，是以1～3Km长的路段作为检验评定的单元，计算其压实度代表值，并与压实度标准值Ko比较而进行评分。

（由于交工验收时的压实度代表值K是依据施工过程中的压实度来计算，一般不再重新钻芯做实验。

）
2.2 现行规范的不足
按马歇尔密度压实度（用K1表示，下同）进行控制，是在设计空隙率VV 为某一值的条件下，达到某一压实的状态。

而路面的实际空隙率（用VL表示，下同）往往与设计空隙率（用VV表示，下同）有着较大的离散性，这就容易产生假密实的情况。

我国已建成的沥青路面因水损害而引起的早期损坏比较普遍，有的还比较严重，因此目前多采用密实型的I型沥青混凝土。

一般认为，路面的实际空隙率小于8%时，沥青面层的水，在荷载作用下不易产生动水压力，不易造成水损害破坏。

LV≤8%相当于最大理论密度压实度（用K2表示，下同）不小于92%（即K2≥92%）。

K1、K2与VV之间关系为K2=K1（1-VV），其中关键的混合料的设计空隙率VV。

K1=96%，K2=92%（等效于VL=8%）两个标准等效的条件是VV=4.17%。

当VV4.17%，若用K1=96%来控制，则K28%）。

例如，当VV=6%，K1=96%，则VL=9.76%（K2=90.24%），路面将成为透水性结构，这时的压实标准偏低。

为了较好地解决这一问题，应该对竣工的高速公路沥青路面压实度进行了双控，即：沥青路面各层施工过程中的压实度控制以马歇尔密度压实度（K1）和最大理论密度压实度（K2）进行两方面控制。

以马歇尔密度进行控制时，原则上要求K1≥98%，确保97%以上（马歇尔标准试件空隙率控制在规范规定空隙率的中值附近）。

以最大理论密度进行控制时，K2不得低于93%（VL≤7%），也不宜高于97%，以避免路面因空隙率过小，不能满足热稳定性要求而产生车辙和其它变形。

对上面层SMA13的路面空隙率则提出了更高的要求，即应在3.5～6%之间，相应的K2应在94%～96.5%之间。

K1=98%与K2=93%两标准等效的条件是VV=5.1%，这比4.17%几乎多了一个百分点，更符合I型沥青混合料的马歇尔空隙率VV为3%～6%的要求。

3 加强压实的措施
影响沥青压实的因素很多，如级配、沥青用量、层厚、碾压工艺、碾压温度、有效碾压时间等。

3.1 碾压温度
实践证明，碾压温度是影响沥青混凝土密实度的最主要因素。

沥青混合料的温度越高，其塑性越大，越容易在外力作用下缩小其空隙和增加密度，也越容易获得平整度效果。

一般地讲，在规定温度范围内沥青混合料的温度愈高，愈容易达到高密实度。

碾压温度的测定位置是摊铺的沥青混合料的中部，混合料的表面温度和底部温度都要低于中间的温度，温差一般在10℃左右，为了保证压实的整体效果，以施工过程中应尽可能地提高碾压温度，特别是初压和复压的温度。

在不发生推移、表面无发裂的情况下，初压的压路机可一直紧跟摊铺机，以确保在较高的温度下进行碾压。

复压应紧跟初压。

终压也尽可能地在较高温度下进行，但考虑到终压的目的是消除缺陷和保证面层有较好的平整度，不宜一味提高终压温度，应以沥青面层无轮迹和无明显缺陷为判断标准，确定适宜的终压温度。

3.2 沥青面层压实层厚度
规范中的沥青面层的集料级配普遍偏粗，尤其是中下面层，与其相匹配的压实层厚度稍微偏薄，不利于用压实，而且容易造成离析，给工程质量带来隐患。

根据我国高速公路的大量实践和探讨，特别是考虑到压实效果，设计层厚一般不宜小于公称最大粒径的3倍。

铺设较厚的沥青层使材料的热度保持比较长久，从而适当地延长铺设时间和压实工序。

经研究表明从开始铺设到温度降至工序终
结温度所需的时间t（即有效压实时间）与铺设厚度h符合下列关系：
t=k×hn
式中：t——有效压实时间（min）；
k——常数，与铺设环境有关；
h——面层厚度，cm；
n——回归幂指数，一般为1.7-1.8
但一味增加铺设厚度去改善压实度绝不是好的办法，所以我国规范要求，沥青混合料的分层压实度不得大于10cm。

3.3 离析与压实
离析是沥青混凝土的质量通病，它不仅影响沥青混凝土的外观，而且由于渗水积水，极易发生早期损坏。

检测压实度一般根据随机取样法。

在路上进行钻芯取样，若钻芯位置正好位于离析较严重处，该处的压实度较低或超密，都不能真实地反映路面的压实状况。

某高速公路下面层采用7cmAC—25I型沥青混凝土，刚施工时由于工艺不成熟等多种原因，离析较为严重，主要表现为雨后沥青面层局部久潮不干，为进一步了解离析处的工程质量（压实度、空隙率），对路面进行了钻芯取样，共钻出了88个芯样。

就芯样外观看，可分为三种类型：①芯样表面离析，但较密实；
②表面离析，有空洞；③离析较严重。

为进一步判定密实情况，从中选择有代表性的芯样29个进行试验，算出压实度和路面空隙率（双控）。

试验结果见下（空隙率较大时，采用蜡封法）：
项目试验结果马氏压实度（%）95.6、97.3、96.3、96.8、96.3、97.4、98.8、95.9、96.7、95.4、94.7、96.7、94.2、93.3、95.3、96.3、95.2、92.2、92.8、94.6、93.7、94.5、93.9、92.3、92.9、90.9、94.5、94.3、94.3
路面空隙率（%）7.5、6.6、7.4、6.3、6.8、5.8、4.5、7.3、6.4、7.3、8.4、6.5、9.0、9.3、7.5、7.1、7.9、11.0、10.2、8.4、9.4、8.6、9.4、10.7、10.0、12.0、8.6、9.5、9.0
可以得出如下结论：马氏压实度以96%控制合格率为31%，以98%来控制合格率仅为3.4%。

马氏压实度范围为90.9%～98.8%路面空隙率（VL）范围为4.5%～12%，离散性较大，路面空隙率以3～7%来控制，合格率为24.1%，且由以上分析可知，离析处的压实度和空隙率大多无法满足要求，故必须尽量减少离析以达到双控的要求。

对于马氏压实度K17%的路应进行处理，可采用“包路威”修补车处理，或洗创后重新铺筑。

对于表面离析，可采用中面层施工时在下面层
喷洒粘层油的办法进行处理。

3.4 极配与压实度
一个良好的级配设计要求：①最小空隙（最大密度）；②最大摩擦力；③适当的比表面积。

目前的高速公路热拌沥青混合料配合比较设计，一般经过三个阶段（目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段）来确定标准配合比，一经确定在施工过程中就不得随意变更。

但由于施工所使用的材料变异性大，砂石料场的水平低，常常使级配发生变化，往往难以达到标准级配要求。

这会使压实度和路面空隙率的离析性增大，使路面芯样的代表性较差，无法真实反映沥青混凝土的真实情况。

当施工中的级配发生变化时，应及时分析原因，采取措施进行调整。

3.5 碾压工艺
采用何种压路机和碾压方式，以达到规定的压实度，一般通过铺筑试铺路来确定。

确定试铺的碾压组合时，应根据施工队所配备的碾压设备及以往的施工经验，确定2至3种确实可行的方案进行试铺，以确定大面积施工可采用的方式。

目前采用较多的是静压一遍、振动一遍。

复压一般采用轮胎压路机，若使用20～50T轮胎压路机，效果将更好。

终压一般采用宽幅双轮钢筒式压路机，以消除轮迹。

3.6 有效压实时间
所谓有效压实时间，是指混合料摊铺后，温度降至最低允许碾压温度所需的时间。

该时间越长，则可用于压实的时间就越长；若有效压实时间较短，则可能无法完成碾压流程，以致压实度不足（将难以保证压实质量）。

通过国内外的大量实践，影响有效压实时间的因素有：面层厚度、摊铺温度、初压温度、终压温度、风力、气温、太阳辐射（阴暗）等。

当风力、气温、太阳辐射这些不可控制的环境因素较为不利时，应人为控制面层厚度（一般已定）、摊铺温度、初压温度，以尽量延长有效压实时间，也可以调整碾压工艺（如增加压路机数量）以保证在有效压实时间内完成碾压流程。

3.7 压实度与平整度
压实度与平整度是评价沥青面层质量的两个重要指标。

某些地方出于功利思想和互相攀比的影响，对平整度提出了过高的要求，结果通车以后面层压实变形明显，平整度衰减，行车舒适性变差。

平整度固然重要，但压实度更重要，必须在确保压实度的情况下提高平整度。

较好的压实度能使平整度在通车后衰减较慢，这样更有利于行车的平稳舒适。

4 结语
4.1 芯样的实际密度应根据实际情况选用不同的实验方法，以确保精度。

4.2 压实度宜用马歇尔密度和最大理论密度（路面空隙率）进行双控。

4.3 为保证压实效果，应采用较高的碾压温度，合理的铺设厚度，尽量减少离析，采用更合理的级配，稳定可行的碾压工艺，增加有效压实时间，在保证压实度的前提下提高平整度。