玛蹄脂(不同碾压工艺对SMA路面压实质量的影响研究)

文章来源：微信公众号“沥青路面”

随着我国经济建设的飞速发展，交通运输“十二五”发展规划提出，到2015年，全国公路总里程达到450乘104km，高速公路建设里程已突破11乘104km，高等级公路网的规划建设，给人们出行提供了便捷条件，为社会发展带来了巨大的财富。经对已通车约12000kmSMA沥青路面的路况调査分析发现，部分路段在通车几年后即出现不同程度的唧浆、坑洞、车辙、推移等病害，局部已严重影响行车的舒适性和安全性。出现该类现象跟沥青路面混合料级配和施工工艺水平等因素有关，但最重要的问题是路面局部未得到较好的压实所致。改善压实工艺，保证混合料充分压实是提高沥青路面建设质量的关键。本研究通过巴基斯坦国道主干线N5工程项目实践，采用钢轮不喷洒水高效礙压和喷洒水碾压分别进行试验段铺筑，检验并分析评价，两种碾压工艺对SAM沥青路面质量的影响。发现喷洒水碾压工艺的不足，验证了不洒水高效碾压对SMS沥青路面的质量可控性。提出了以不洒水高效碾压作为SMA沥青路面的碾压工艺，为后期道路工程建养提供技术保障。

原材料试验研究

沥青

考虑到项目气候的特征，极端气温高达48摄氏度以上，路面温度已突破70摄氏度，特采用巴基斯坦NATIONALREFINERY.LTD供应的50号道路石油沥青，经研究掺加5.0%的SBS，通过胶体磨研磨4遍并发育，加工出成品改性沥青。

集料

项目采用邦哥洛料场生产的集料、填料，粒径规格分别为1号料9.5~13.2mm、2号料4.75~9.5mm、3号料2.36~4.75mm，4号料0~2.36mm，集料、填料的各项指标均满足设计及规范要求。

SMA沥青路面的碾压工艺

SMA沥青路面施工的压实工艺关系到SMA路面的成败。考虑轮胎搓揉后沥青玛蹄脂会上浮，且经胶轮碾压易导致铺面构造降低及泛油现象，一般不采取胶轮压路机碾压，主要靠钢轮压路机碾压。

钢轮喷洒水碾压

目前，SMA沥青路面施工碾压时，钢轮均采用喷洒水方式，以解决碾压时的黏轮问题，但是水的使用会对沥青混合料施工温度造成较大的负面影响，铺面较难达到理想压实效果，碾压后混合料表层连通孔隙较多、较大，局部喷洒水集中部位空隙甚至连通整个SMA铺面结构，该部位密实度较其它部位有一定的偏差，压实不足对沥青路面的使用性能产生了不利影响。

钢轮不洒水高效碼压

施工碾压时，以专用植物脂防水隔离液适量的涂抹钢轮，使之达到不黏轮效果。该工艺采用专项发明产品，对钢轮压路机实施自动滚涂隔离液装置，省去了人为操作的不确定性，避免了施工安全隐患。

试验段研究

项目依托巴基斯坦国道主干线N5工程，其中部分路段铺筑了SMA16玛蹄脂沥青碎石，课题组针对路面结构的特点，主要对钢轮压路机喷洒水碾压和不洒水高效碾压的两种碾压工艺进行现场研究。项目在K530+200~K531+500上行线段采用双钢轮喷洒水工艺碾压，对K525+800~K527+000上行线段采用钢轮不洒水高效碾压方式。试验段研究中，课题组采取沥青路面结构的常规控制参数：压实度、厚度、渗水系数、构造深度、平整度、外观质量等几项控制指标对两种碾压工艺进行检测与评价，并在项目现场建立了后期观测站，以长期观测试验路段的路用性能。

室内试验检测

SMA16级配及沥青用量

采用燃烧法对所拌和的SMA16沥青混合料进行取样检测，结果表明，两个碾压段落的混合料级配及沥青含量基本一致。

SMA16沥青混合料体积指标

经对SMA16沥青混合料的室内马歇尔试验发现，两段混合料的条件指标均满足设计要求，两组测值较为接近。数据表明，两个试验段的SMA16沥青混合料的体积指标基本一致，沥青混合料不存在较大变异现象。

现场试验检测

本项目所采用的集料为戈壁滩砾石，基本属于灰岩类材料，其抗压碎能力较差，为避免钢轮大幅振动碾压导致结构层骨料破碎，两段SMA16沥青混合料试验段均采用双钢轮组合式碾压工序，即初压为前静后退振动碾压一遍，复压均采用弱振4遍，终压为静压一遍。本次试验段施工在新铺筑的AC20型沥青路面中面层上，其基表平整度基本一致，具有一定的代表性。为了使检测数据更具表征性，特采取定距离、定点、定位的网格法检测，以减小检测中可能存在的不确定偏差。

厚度

采用规场取芯的方法对厚度进行检测，检测结果表明，两个试验段的厚度代表值仅相差0.84mm，但试验段I厚度的标准偏差比II试验段厚度的标准偏差高1.33mm，充分说明I试验段的厚度偏离设计值较大，而II试验段厚度基本一致。从厚度检测数据和柱状图看，I试验段的厚度普遍存在稍偏厚现象。

压实度

压实度与厚度检测为同步进行的，其测试距离和厚度检测相一致。压实度是路面结构层质量的主要参数，也是路面使用性能最关键指标，如果施工时压实不到位，就要靠通车后行车轮碾作用压实，最终易导致路面形成压密性车辙病害。调査研究发现，个别项目单位为使沥青路面指标满足要求，在配合比设计时有意的降低室内标准(马歇尔和最大理论)密度，结果是造成现场质量较难真实表征。从本项目实测结果看，I试验段和II试验段的密实度存在较为明显的差别，两段的马歇尔及理论压实度平均值和代表值的分别相差1.0%和0.9%。I试验段马歇尔压实度最大值和最小值分别为99.2%和97.4%，三个点压实度低于98%，其最大理论压实度的最大值和最小值分别为95.0%和93.3%，其中有四个点位低于94%。II试验段马歇尔压实度最大值和最小值分别为100.2%和98.7%，其最大理论压实度的最大值和最小值分别为95.9%和94.5%。数据表明，I试验段比较II试验段的压实度偏低，所以说采用钢轮不洒水高效碾压较钢轮喷洒水碾压工艺有明显的优势。从芯样的表观看，钢轮喷洒水碾压工艺易导致沥青路面表面约2cm厚残留连通空隙，该层位区域的密实度存在严重不足，说明喷洒水碾压对沥青路面的压实效果存在一定的影响。

渗水系数

渗水系数是沥青路面的重要指标之一，路面渗水易导致沥青路面出现水损病害，虽然项目所在地常年无雨，但还需强化渗水系数控制。经检测I试验段的渗水系数最大值已达320mL/min，最小值为15mL/min，平均值为105.4mL/min。II试验段的渗水系数最大值为143mL/min，最小值为0mL/min几乎不渗，平均值为43.9mL/min，从检测结果及渗水系数表征图看，I试验段的渗水系数有8个点超出了100mL/min，其中大于200mL/min的有两个点，其它点基本均在40~90ml/min，40mL/min以下点位较少，而II试验段的渗水系数超过100mL/min的仅两个点，未出现点位大于150mL/min，且局部不渗水。数据表明，SMA16沥青路面结构层I试验段表面开口空隙及连通空隙较大，II试验段表面较为均匀密实。

平整度

平整度采用国际平整度指数IRI表征，检测1km路段，每20m一个测值，两个试验段的平整度指数均较为理想。I试验段的最大值6个区域点为1.4，5个区域部位最小值为0.8，两个车道平均值分别为1.098和1.120。II试验段的最大值仅1个点位为1.4，11个区域部位的最小值为0.8，两个车道平均值分别为1.008和1.028。从检测值看，I试验段较II试验段的平整度指数IRI的偏差大，这种现象表明，SMA沥青混合料铺面在喷洒水后局部温度降低较快，较难碾压到最佳效果所致，为此，喷洒水碾压对沥青结构层的平整度产生了一定的影响。

构造深度

构造深度是表征路面纹理构造。经测试I试验段和II试验段的均值分别为1.045mm及1.035mm，其标准偏差分别为0.100%和0.067%。两个试验段检测基本一致。

外观质量

课题组组织相关专家，采用目测方法对I、II试验段现场观测。观测结果表明，I试验段表面水锈迹严重，结构层表面存在部分骨料棱角被磨坡，较多骨料被碾压破碎，采用直接倒水不难看出，水从表层的连通空隙流走，尤其是距边50cm以外处局部出现快速渗水现象。II试验段表面几乎无污染，层面未发现骨料被压碎现象，浇水观察，水仅从表面向低端流动，边部50cm处未出现渗水现象。

两种碾压工艺评价

课题组针对SMA沥青路面施工的钢轮压路机喷洒水碾压和不洒水高效碾压工艺进行试验研究，研究结果表明，钢轮压路机喷洒水碾压的路面关键技术指标均较不洒水高效碾压稍差。

a)试验段路面压实度表明，喷洒水碾压工艺的马歇尔及最大理论压实度的平均值和代表值分别较高效碾压低约0.8%和0.7%。

b)试验段落的渗水系数显示，钢轮喷洒水碾压普遍高于不洒水高效碾压，尤其从路肩侧不难看出，喷洒水碾压后个别点位超过了规范200mL/min的要求。

c)在碾压过程中，由于碾压折返时局部喷洒水集中，导致平整度也受到一定的影响。

d)从碾压成型后路面的外观质量看，钢轮喷洒水碾压后水锈迹严重，有部分骨料棱角被磨破，较多骨料被碾压破碎，表面连通空隙较多，距边50cm以外处渗水速度较快。

e)由铺面碾压后的厚度看，喷洒水碾压稍高于不洒水高效碾压段落区域。由于喷洒水碾压对压实密度有一定影响，导致厚度偏厚。两个试验段落的构造深度结果基本一致。

结语

碾压是沥青路面施工中非常重要的一环节，我国沥青路面发生的早期损坏，经常是由于压实不足造成的。钢轮压路机碾压作业时所喷洒的水渗透人混合料内部，混合料冷却快较难压实，如果加大振功易导致路面粗骨料破碎，对路面沥青结构层的使用性能与耐久性易产生不利影响。喷洒水碾压，一定程度上造成水资源的浪费，尤其在我国西北等地水资源缺失地区，应采取不洒水高效碾压工艺，在提高了路面压实效果和路面质量的同时，节约了水资源。落实以科学发展观为指导，提高能效、保护环境为目标，建设环境友好型交通运输行业，实现交通运输绿色发展、循环发展、低碳发展。