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小议沥青混合料压实效果影响因素

2013-05-27 17:17 来源:建筑工程 人参与在线咨询

通过试验发现,当击实次数不同时,即沥青混合料的压实程度不同时沥青混合料的空隙率和毛体积密度是不同的。当试件成型时的击实次数较少时,沥青混合料的空隙率较大,对应的其毛体积密度较小,而当击实次数逐步增加时,代表沥青混合料的压实程度增大,发现沥青混合料的空隙率降低明显,而其空隙率呈现增长趋势。同时试验发现,在击实次数为在 112~115 次时,沥青混合料的空隙率最小,毛体积密度最大,但当其击实次数再继续增加时,沥青混合料的空隙率反而呈现增加趋势,而对应的其毛体积密度下降。这表明沥青混合料的击实存在着合理的击实功,当击实次数在合理范围内逐渐增加时,其压实效果逐步变化,反映为其空隙率下降和毛体积密度增加,当击实次数再增加时,过大的击实功会使得石料部分破损,使得混合料的骨架效果破坏,导致沥青混合料的空隙率增大,毛体积密度减小。因此,本次试验发现,对于沥青混合料,其击实功存在着合理的范围,在合理的条件下,提高击实功可以增大混合料的压实效果。

沥青层厚度对压实性的影响

混合料的压实效果是保证其路用性能重要的环节,在实际应用中,影响压实效果的因素很多,但在诸多因素中,沥青面层的厚度及其公称最大粒径是影响压实性效果的重要因素,集料的最大公称粒径直接关系到沥青层的厚度要求。室内通过调整击实功将试件的厚度调整为 50、60、70、80、95.3mm,为了保证不同厚度条件时的压实功相同,其对应的击实次数分别为 54、65、79、91、112 次,对其不同厚度条件下的毛体积密度和空隙率进行了检测。通过试验发现,沥青混合料的密实程度与沥青混合料的压实厚度有着重要的关系,其规律是随着试件厚度的增加,沥青混合料的空隙率降低,而沥青混合料的毛体积密度呈现增大趋势。因此,当沥青混合料的试件高度不满足设计要求时,其得出的压实效果不佳,表现出沥青混合料的空隙率和毛体积密度不满足要求。当试件的厚度较小时,小于 80mm 时,即其对应的击实次数小于 80 次左右时,沥青混合料的空隙率较大,毛体积较小;且随着试件厚度的减小,其空隙率呈现增大的趋势。这有可能是试件厚度过小,导致石料在击实过程中被击碎而失去了支持作用造成。当按试件的厚度较大时,虽然在相同的击实功左右下,沥青混合料也能达到较好的空隙率,但会使得其击实次数明显增加。但在实际应用中,压路机的碾压左右仅作用与单面,难以很好的模拟马歇尔击实中双面击实的效果,会导致实际路面下部压实不足,影响沥青混合料的路用性能。对于密级配的沥青混合料,为了不压碎集料及保证合理的压实效果,沥青层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的 2.5~3 倍,且不应大于 120mm。

压实温度对压实性的影响

沥青是一种温度敏感性的材料,高温时其变软,低温时变硬发脆。这就使得对于沥青混合料也是一种对温度敏感的材料。但沥青混合料的碾压时的温度较高时,其结构较为容易流动,因此在很少的压实次数下,其即能满足较好的压实效果,但同时,若其温度太高,沥青混合料的较易变形推移,破坏了其良好级配;沥青混合料的碾压温度较低时,集料颗粒不宜移动,需要较多的压实次数,才能满足压实要求,且当温度过低时,沥青混合料不宜压实,这不仅造成了压路机的轮迹明显,路面不平整,也使得沥青混合料的空隙率过大。试验时拌合好沥青混合料时,通过放置混合料使其温度降低,在 80℃至 170℃不同的温度条件下成型马歇尔试件,并对成型后的试件空隙率和毛体积密度进行检测。试验结果如图 3 所示。由试验可知,随着马歇尔试件成型的击实温度增加,沥青混合料的压实效果也随之变化,其空隙率随着温度的升高持续降低,毛体积密度随温度升高持续增加。沥青材料作为粘弹塑性材料,当其温度升高时,沥青的稠度降低,流动性增加,其在击实作用下,集料的流动较为容易,主要体现着集料间的润滑作用。此时在击实作用下,较为容易获得较低的空隙率和较高的毛体积密度,压实效果较好。当试件成型温度较低时,沥青的粘度增大,其与矿料之间的粘结作用较强,沥青呈现变硬变脆的性质,此时沥青的粘结作用限制了集料的自由运动,因此次数进行击实和碾压较为不利,因为需要很大的击实功才能使得集料移动,这就很难保证沥青混合料的密实结构,导致空隙率的增大,毛体积的减小。因此为了保证沥青混合料的合理压实效果,应该保证其击实或碾压是的温度在合理的范围。

结论

本文针对沥青混合料的压实问题,考虑到影响压实效果的众多因素,在试验室对其因素进行了分析研究,试验选取了击实次数、试件高度及击实温度,利用内蒙古某依托工程,选取了 ATB-25 作为本次试验级配,对三种因素对压实效果的影响进行了分析,主要得出以下结论:

(1)击实次数对沥青混合料的压实效果有着很大的影响,试验发现,当击实次数增加时,即其击实功提高时,沥青混合料的毛体积密度随之升高,而空隙率随之减小,表明为了获取较小的空隙率,可适当提供其击实功。但同时试验发现,当击实次数继续增加时,其压实效果反而不好,沥青混合料的空隙率有逐渐增大,这有可能是过大的击实功造成了沥青混合料级配的失稳,从而破坏了压实效果。通过本次试验,对于 ATB-25 为了保证其良好的压实效果,其击实次数在 110~115 之间最佳。(2)通过调整不同试件的高度来模拟沥青层厚度不同对压实效果的影响,同时为了保证不同温度的试件均有相同的压实功,安装不同的厚度选择不同的击实次数,试验发现,沥青混合料的空隙率随厚度的增加而增大,毛体积密度随之减小,表明为了保证良好的空隙率,沥青层的厚度需要控制。(3)击实温度对沥青混合料的压实效果影响很大,本文通过试验发现,随着击实温度的增加,沥青混合料达到最佳压实效果较为容易,其空隙率随着温度的增加减小,毛体积密度随着击实温度的升高而增加。同时,当击实温度较低时,此时沥青的黏稠度较大,沥青在混合料中粘结性较大,不宜压实。故在实际碾压中,为了获取良好的压实效果,应对其温度进行调节。(本文图略)

本文作者:陈永惠 朱建军 单位:内蒙古联手路桥有限责任公司 三分公司

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