沥青混合料有效压实时间的实测与分析.docVIP

　沥青混合料有效压实时间的实测与分析 　　摘　要: 通过对河南省许漯高速公路沥青面层施工有关实测数据的分析, 探讨了面层厚度(摊铺厚度)、碾压温度、风力、气温(下承层温度)、太阳辐射等因素对沥青混合料有效压实时间的影响, 得出面层厚度和初压温度对沥青混合料有效压实时间有重要影响的结论, 且分别符合指数函数关系和对数函数关系, 对沥青面层施工有指导意义。 关键词: 沥青面层施工; 沥青混合料; 有效压实时间; 实测与分析 　　良好的沥青路面质量最终要通过碾压来体现,如果碾压中出现任何质量缺陷, 必将前功尽弃, 因此欧美等国极为重视碾压工作, 并从提高压实度的角度对碾压作业进行了较全面和较深入的研究。1976年, Jo rdan 和Thom as 曾建立计算机模型以模拟摊铺后热沥青混合料的冷却规律, 研究表明: 由于基层温度较低导致刚刚摊铺的沥青混合料温度迅速下降, 但是随着时间的延长, 沥青混合料温度下降速率主要取决于沥青层状况(摊铺厚度、摊铺温度等) [ 1 ]。1980 年,B row n 研究了气温和风速对4 cm 厚沥青层冷却时间的影响, 发现风速对沥青混合料冷却速率的影响大于气温的作用[ 2 ]。1985 年,Daines 经过对沥青层冷却规律的研究, 提出了有效压实时间的预估方法[ 3 ]。随着沥青路面的大规模铺筑, 我国也进行了类似的研究。由于材料来源、施工工艺、气候与环境条件的不同, 国外的研究成果未必完全适合我国国情,因此本文结合来自河南省许漯高速公路面层施工的实测数据, 探讨了气温、风速、面层厚度(摊铺厚度)、碾压温度、太阳辐射等因素对沥青混合料有效压实时间的影响规律, 以期能在生产中推广应用, 从而提高沥青混合料的压实质量和沥青路面的使用品质与寿命。 1　沥青面层施工概况 许漯高速公路四标段(10. 5 km ) 沥青混凝土路面工程由河南省交通公路工程局第一工程处施工。其面层结构为: 7 cm 粗粒式沥青混凝土+ 5 cm 中粒式沥青混凝土+ 4 cm 中粒式沥青混凝土, 下承层为水泥稳定碎石。面层施工自1998 年3 月初开始至同年11 月底结束, 沥青混合料用玛莲尼- 2000 型拌和站拌和, 摊铺机为ABG- 422 型, 碾压机械组合见表1。 表1　碾压机械组合 2　试验观测方案 压实质量与压实温度有直接关系, 而摊铺后混合料温度是在不断变化的, 因此必须掌握好有效压实时间, 适时碾压。所谓有效压实时间是指: 混合料从摊铺后的温度, 降低至最低允许碾压温度所需的时间。根据经验和文献[3 ]介绍可知, 可用于压实的有效时间主要取决于气温、下承层温度、太阳辐射、风速、摊铺厚度、初压温度、终压温度等因素。 　　观测方案的选择原则是观测量最小且能满足研究分析问题的需要。通过按照乘法原理、正交设计和人为干涉法三种方案观测的计算及综合筛析, 最后采用人为干涉法设计观测方案(见表2)。表中风力是根据当日的天气预报结果并结合工地实际情况而确定; 由于缺乏观测现场的准确太阳辐射值, 故仅以天气阴晴来粗略表示太阳辐射的强弱; 因气温与下承层温度存在一定对应关系, 故没有单独考虑下承层温度对有效压实时间的影响; 气温和沥青混合料温度是采用温度计测量的实测值, 并在面层中部测量沥青混合料温度。我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ 032- 94) 规定当终压压路机采用钢轮、轮胎、振动压路机时, 其分别对应的碾压终了温度为70 ℃、80 ℃、65 ℃[ 4 ]。而美国的试验表明, 当沥青混合料的温度低于90 ℃时, 碾压实际上已不再明显增加沥青混凝土的密实度[ 5 ]。因此, 结合工地实际情况确定以沥青混合料温度下降至80 ℃的时间为有效压实时间。 表2　观测方案设计表 3　实测数据的处理与分析 3. 1　气温、摊铺温度和初压温度不同条件下的沥青混合料有效压实时间见表2, 对A 组实测数据进行回归分析(见图1) , 发现曲线均为对数函数形式, 回归如下。T = T 0- m ln t (1) 式中: T 为初压开始后时间t 时的沥青混合料温度( ℃) ; T 0 为初压温度( ℃) ; t 为初压开始后的时间(m in) ;m 为回归系数, 与面层厚度、环境因素等有关,气温为5 ℃, 10 ℃, 15 ℃, 20 ℃, 25 ℃时的m 值分别为156178, 133177, 149175, 142172, 132183, 相应的R 值分别为0198, 0199, 0196, 0193, 0194。令式(1) 中T = 80 ℃, 且改写为: ln t= (T 0- 80)?m (2)则式中t 为沥青混合料在初压温度T 0 降温至 80 ℃时的有效压实时间。由式(2)、图1 和表2 可知, 在其它条件相同的情况下, 随着气