沥青路面新材料压实控制指标研究

摘 要：为探索合理的路面新材料压实方法，通过分析沥青结合料的粘温曲线，提出了基质沥青及改性沥青混合料的合理碾压温度；借助马歇尔击实试验，分析了了沥青路面新材料的压实特性，研究了沥青混合料密实度随击实次数的变化规律，得出了沥青路面新材料达规定密实度所需的压实功，并以此提出了沥青路面新材料的压实控制指标。

关键词：道路工程 路面新材料 碾压温度 压实功 压实控制指标

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（c）-0044-04

随着国民经济的发展，交通量迅速增长，使得沥青路面早期损害现象严重。我国沥青路面发生的早期损害和路面的压实度直接相关。压实度不足的路面极易出现车辙、渗水、疲劳等破坏，造成路面水损害；过压会使路面出现泛油和失稳，甚至导致上面层粗集料棱角破损，影响路面的抗滑性能[1～2]。因此，沥青路面新材料施工过程中必须选择合理的压实控制指标，重视压实质量控制。艾长发等确定了低温成型的温度范围，研究了低温压实对沥青混合料路用性能的影响[3]；张争奇等研究了改性沥青的粘度-温度关系，指出需要开发适合改性沥青混合料的拌和压实温度的确定方法[4]；李汉光等根据沥青混合料的压实特性，提出了相应的压实遍数[5]；艾森豪威尔研究院研究员Haleh Azari等提出了改性沥青混合料压实的适宜温度[6]；威斯康辛大学的H·u·Bahia通过测定不同剪切速率下改性沥青的粘度，建立了合适的数学模型并计算出零剪切粘度[7]；加拿大学者Kandil K A研究了影响沥青路面压实质量的因素，并提出改进措施[8]。目前这些研究主要集中在碾压过程中沥青混合料温度场的变化以及路面压实的影响因素等方面，缺乏对施工的实际指导作用。因此，本文通过对沥青结合料粘温曲线的分析及沥青路面新材料压实特性的分析，提出沥青路面新材料的压实控制指标。

1 沥青结合料粘温曲线分析

1.1 基质沥青粘温曲线分析

基质沥青的粘温曲线反映了沥青粘度随温度的变化规律。《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）推荐粘温曲线上粘度范围在（0.28±0.03）Pa·s之间的温度作为压实温度。

2 路面新材料密实所需能量研究

2.1 路面新材料压实特性研究

由上述分析可知，对于各种沥青路面新材料，以胶粉改性AC沥青混合料为准，加入温拌剂后，所需击实功减小8.14%，SMA混合料所需击实功减小10.25%，OGFC混合料所需击实功增大6.13%，由此可见，混合料密实所需压实功大小与混合料类型、结合料种类等密切相关，SMA为密实骨架型混合料，属间断级配，油石比大，结合料在碾压过程中会起到一定的作用，OGFC为骨架空隙型混合料，粗集料含量多，碾压过程中会大部分压实功用于克服集料间的摩阻力。

3 沥青路面新材料压实控制指标

3.1 碾压温度

当碾压温度过高时，沥青粘度低，混合料易错位和活动，推移现象较严重，还容易出现裂纹。当碾压温度过低时，沥青粘度高，已难以压实，如过度碾压，就会出现发裂现象。因此在进行沥青混合料的碾压时，必须将温度作为沥青路面新材料的一项控制指标。

碾压温度是根据所使用沥青，采用赛波特粘度计进行粘度试验得出的粘温曲线来确定。

（1）基质沥青。

沥青的粘度受温度的影响升高或降低。基于高温时基质沥青的牛顿特性研究，当沥青结合料粘度在（0.28±0.03） Pa·s之间，沥青混合料的碾压最容易，碾压效果最好，因此在粘温曲线上粘度范围（0.28±0.03）Pa·s之间的温度是最适宜沥青混合料碾压的温度，根据基质沥青粘温曲线可知，普通基质沥青在此粘度范围内对应的温度为145 ℃～150 ℃。

（2）SBS改性沥青。

3.2 压实功

沥青混合料的压实除了应在规定的温度范围内进行外，压实过程中压路机对沥青混合料所做的压实功也是非常重要的一个方面，压实度不足的路面极易出现车辙、渗水、疲劳等破坏，造成路面水损害；而过压会使路面出现泛油和失稳，甚至导致上面层粗集料棱角破损，影响路面的抗滑性能。因此，在沥青混合料的压实过程中，应将压实功作为沥青路面压实的一项控制指标。

4 结论

本文通过分析沥青结合料的粘温曲线，提出了基质沥青及改性沥青混合料的合理碾压温度；借助马歇尔击实试验，分析了沥青路面新材料的压实特性，得出了沥青路面新材料达规定密实度所需的压实功，并以此提出了沥青路面新材料的压实控制指标。

（1）通过对沥青结合料粘温曲线的分析，提出了新的确定改性沥青混合料碾压温度的方法，确定了基质沥青及改性沥青混合料的合理碾压温度。

（2）研究了沥青路面新材料的压实特性，得出了沥青路面新材料密实度随击实次数的变化规律。

（3）通过对不同路面新材料的马歇尔击实试验，得出了路面新材料达规定密实度时所需能量，三种混合料OGFC最难压实，AC混合料次之，SMA最容易压实。

（4）提出了碾压温度及压实功作为沥青路面新材料的压实控制指标，为施工中控制沥青路面压实质量提供了依据。

参考文献

[1] 杨瑞华，陈富坚，李素艳.高速公路沥青路面水损坏早期破坏成因[J].桂林工学院学报，2002，22（3）：256-258.

[2] 王朝辉，王选仓.沥青路面施工超级质控系统的研究[J].交通标准化，2005，1.

[3] 艾长发，邝习东，陈炯，等.低温压实对沥青混合料路用性能的影响[J].公路交通科技，2008，06.

[4] 王选仓，冯治安，侯荣国.长寿命路面结构设计[J].交通运输工程学报，2007，6.

[5] 李汉光，高英，余文斌.沥青混合料压实特性及沥青路面碾压遍数确定[J].东南大学学报：自然科学版，2011，1.

[6] Azari H，McCuen R H，Stuart K D.Optimum compaction temperature for modified binders[J].Journal of Transportation Engineering，2003，129（5）：531-537.

[7] Bahia H U，Hansond I，Zeng M，et al. Characterization of Modified Asphalt Binders in Superpave Mix Design[R].Washington DC：TRB，2001.

[8] Kandil K A.Analytical and experimental study of field compaction of asphalt mixes[D].Ottawa，Canada： Department of Civil Engineering，Carleton University，2002.