2021-4-9 | 建筑工程
通過試驗發現,當擊實次數不同時,即瀝青混合料的壓實程度不同時瀝青混合料的空隙率和毛體積密度是不同的。當試件成型時的擊實次數較少時,瀝青混合料的空隙率較大,對應的其毛體積密度較小,而當擊實次數逐步增加時,代表瀝青混合料的壓實程度增大,發現瀝青混合料的空隙率降低明顯,而其空隙率呈現增長趨勢。同時試驗發現,在擊實次數為在 112~115 次時,瀝青混合料的空隙率最小,毛體積密度最大,但當其擊實次數再繼續增加時,瀝青混合料的空隙率反而呈現增加趨勢,而對應的其毛體積密度下降。這表明瀝青混合料的擊實存在著合理的擊實功,當擊實次數在合理范圍內逐漸增加時,其壓實效果逐步變化,反映為其空隙率下降和毛體積密度增加,當擊實次數再增加時,過大的擊實功會使得石料部分破損,使得混合料的骨架效果破壞,導致瀝青混合料的空隙率增大,毛體積密度減小。因此,本次試驗發現,對于瀝青混合料,其擊實功存在著合理的范圍,在合理的條件下,提高擊實功可以增大混合料的壓實效果。
瀝青層厚度對壓實性的影響
混合料的壓實效果是保證其路用性能重要的環節,在實際應用中,影響壓實效果的因素很多,但在諸多因素中,瀝青面層的厚度及其公稱最大粒徑是影響壓實性效果的重要因素,集料的最大公稱粒徑直接關系到瀝青層的厚度要求。室內通過調整擊實功將試件的厚度調整為 50、60、70、80、95.3mm,為了保證不同厚度條件時的壓實功相同,其對應的擊實次數分別為 54、65、79、91、112 次,對其不同厚度條件下的毛體積密度和空隙率進行了檢測。通過試驗發現,瀝青混合料的密實程度與瀝青混合料的壓實厚度有著重要的關系,其規律是隨著試件厚度的增加,瀝青混合料的空隙率降低,而瀝青混合料的毛體積密度呈現增大趨勢。因此,當瀝青混合料的試件高度不滿足設計要求時,其得出的壓實效果不佳,表現出瀝青混合料的空隙率和毛體積密度不滿足要求。當試件的厚度較小時,小于 80mm 時,即其對應的擊實次數小于 80 次左右時,瀝青混合料的空隙率較大,毛體積較小;且隨著試件厚度的減小,其空隙率呈現增大的趨勢。這有可能是試件厚度過小,導致石料在擊實過程中被擊碎而失去了支持作用造成。當按試件的厚度較大時,雖然在相同的擊實功左右下,瀝青混合料也能達到較好的空隙率,但會使得其擊實次數明顯增加。但在實際應用中,壓路機的碾壓左右僅作用與單面,難以很好的模擬馬歇爾擊實中雙面擊實的效果,會導致實際路面下部壓實不足,影響瀝青混合料的路用性能。對于密級配的瀝青混合料,為了不壓碎集料及保證合理的壓實效果,瀝青層的壓實厚度不宜小于集料公稱最大粒徑的 2.5~3 倍,且不應大于 120mm。
壓實溫度對壓實性的影響
瀝青是一種溫度敏感性的材料,高溫時其變軟,低溫時變硬發脆。這就使得對于瀝青混合料也是一種對溫度敏感的材料。但瀝青混合料的碾壓時的溫度較高時,其結構較為容易流動,因此在很少的壓實次數下,其即能滿足較好的壓實效果,但同時,若其溫度太高,瀝青混合料的較易變形推移,破壞了其良好級配;瀝青混合料的碾壓溫度較低時,集料顆粒不宜移動,需要較多的壓實次數,才能滿足壓實要求,且當溫度過低時,瀝青混合料不宜壓實,這不僅造成了壓路機的輪跡明顯,路面不平整,也使得瀝青混合料的空隙率過大。試驗時拌合好瀝青混合料時,通過放置混合料使其溫度降低,在 80℃至 170℃不同的溫度條件下成型馬歇爾試件,并對成型后的試件空隙率和毛體積密度進行檢測。試驗結果如圖 3 所示。由試驗可知,隨著馬歇爾試件成型的擊實溫度增加,瀝青混合料的壓實效果也隨之變化,其空隙率隨著溫度的升高持續降低,毛體積密度隨溫度升高持續增加。瀝青材料作為粘彈塑性材料,當其溫度升高時,瀝青的稠度降低,流動性增加,其在擊實作用下,集料的流動較為容易,主要體現著集料間的潤滑作用。此時在擊實作用下,較為容易獲得較低的空隙率和較高的毛體積密度,壓實效果較好。當試件成型溫度較低時,瀝青的粘度增大,其與礦料之間的粘結作用較強,瀝青呈現變硬變脆的性質,此時瀝青的粘結作用限制了集料的自由運動,因此次數進行擊實和碾壓較為不利,因為需要很大的擊實功才能使得集料移動,這就很難保證瀝青混合料的密實結構,導致空隙率的增大,毛體積的減小。因此為了保證瀝青混合料的合理壓實效果,應該保證其擊實或碾壓是的溫度在合理的范圍。
結論
本文針對瀝青混合料的壓實問題,考慮到影響壓實效果的眾多因素,在試驗室對其因素進行了分析研究,試驗選取了擊實次數、試件高度及擊實溫度,利用內蒙古某依托工程,選取了 ATB-25 作為本次試驗級配,對三種因素對壓實效果的影響進行了分析,主要得出以下結論:
(1)擊實次數對瀝青混合料的壓實效果有著很大的影響,試驗發現,當擊實次數增加時,即其擊實功提高時,瀝青混合料的毛體積密度隨之升高,而空隙率隨之減小,表明為了獲取較小的空隙率,可適當提供其擊實功。但同時試驗發現,當擊實次數繼續增加時,其壓實效果反而不好,瀝青混合料的空隙率有逐漸增大,這有可能是過大的擊實功造成了瀝青混合料級配的失穩,從而破壞了壓實效果。通過本次試驗,對于 ATB-25 為了保證其良好的壓實效果,其擊實次數在 110~115 之間最佳。(2)通過調整不同試件的高度來模擬瀝青層厚度不同對壓實效果的影響,同時為了保證不同溫度的試件均有相同的壓實功,安裝不同的厚度選擇不同的擊實次數,試驗發現,瀝青混合料的空隙率隨厚度的增加而增大,毛體積密度隨之減小,表明為了保證良好的空隙率,瀝青層的厚度需要控制。(3)擊實溫度對瀝青混合料的壓實效果影響很大,本文通過試驗發現,隨著擊實溫度的增加,瀝青混合料達到最佳壓實效果較為容易,其空隙率隨著溫度的增加減小,毛體積密度隨著擊實溫度的升高而增加。同時,當擊實溫度較低時,此時瀝青的黏稠度較大,瀝青在混合料中粘結性較大,不宜壓實。故在實際碾壓中,為了獲取良好的壓實效果,應對其溫度進行調節。(本文圖略)
本文作者:陳永惠 朱建軍 單位:內蒙古聯手路橋有限責任公司 三分公司