有效压实时间对沥青路面压实质量影响的研究

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1、有效压实时间对沥青路面压实质量影响的研究-机械制造论文有效压实时间对沥青路面压实质量影响的研究有效压实时间对沥青路面压实质量影响的研究姚怡彤（甘肃省交通科学研究院有限公司，甘肃兰州730000）[摘要]热拌沥青混合料的有效压实时间对指导施工、保证沥青路面的施工质量具有重大意义。本文利用MultiCool软件，模拟了沥青混合料在施工碾压过程中温度的变化趋势及沥青混合料降温至规定的终压温度所需的时间；并通过改变影响沥青混合料降温速率的单因素的取值来定量地分析各因素对沥青路面施工有效压实时间的影响。研究表明，面层厚度、风力

2、、气温及下承层温度、压实时间点等因素对有效压实时间影响显著，因此在施工现场合理安排压实设备、人员，并密切关注环境因素对于保证沥青路面压实质量具有十分重大的作用。[关键词]有效压实时间；沥青路面；质量影响0引言根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）规定,规范要求高速公路和一级公路的沥青路面在外界气温低于10℃时不得施工，二级及其以下等级公路的沥青路面在外界环境低于5℃时不得施工。我省高寒地区较多，年平均气温低，工期一般集中在5～10月，有限的施工期限使得这些地区的工期安排处于非常紧张状态，不利于高等

3、级公路的建设。沥青路面之所以不能在低温施工，主要是由于低温状态下沥青混合料降温速度非常快。导致没有充足的时间将沥青混合料充分压实，因而导致沥青路面的早期破坏。沥青混合料的压实必须在一定得温度范围内完成，研究表明，当温度低于一定的限度（中止温度）后，作用于混合料的压实功并不能显著提高混合料的密实度，仅能改善混合料的平整度。因此，压实必须在路面温度低于中止温度之前完成，否则路面无法达到理想的压实度。1有效压实时间的概念及计算方法有效压实时间是指混合料从运输至现场的温度降至最低允许碾压温度所需的时间。可用于压实的有效时间取

4、决于摊铺后混合料的冷却速度。冷却速度受铺层厚度、碾压的及时性、下承层的表面温度、气温、风力、雨雪等天气因素的影响。沥青混合料在高温时降温相当迅速，之后降温速度逐渐趋于平缓。在铺层较薄、风力较大、雨雪天气等状况下，可用于压实的有效压实时间越短；铺层越厚、天气晴朗、地表温度较高等状况下，可用于压实的有效压实时间越长。掌握沥青路面的有效压实时间对于施工现场作业人员合理安排压实工序，保证压实质量具有非常重大的实践意义。沥青混合料对温度非常敏感，根据压实温度的允许范围，计算沥青混合料的有效压实时间，可以施工人员做出合理的压实决

5、策，对于提高沥青路面压实效果意义显著。美国加州大学的VaughanVoller教授和DavidTimm博士开发了Multicool软件，用于计算沥青混合料的有效压实时间。图2-2是MultiCool的程序界面，MultiCool是一个易操作、简单的计算机程序，它可以计算出施工过程中热拌沥青混合料的冷却速率。它要求用户输入时间日期、纬度、气温、风速、混合料特性及每一层的铺层厚度、铺筑的材料类型、混合料温度、土基或基层是否被冻结等。程序可根据这些参数计算出每层热拌沥青混合料的冷却时间及另一层的最佳铺筑时间。有助于现场施工

6、人员决定是否在冷天摊铺及热拌沥青混合料运输到摊铺现场的进度安排。尽管该程序不能代替良好的判断及现场观察，但它在施工计划过程及现场决策过程中起到重要作用。本文以我国沥青路面常用的路面结构为例，即5cmSMA-16、7cmAC-20、8cmATB-25的组合方式，使用Multicool程序计算沥青混合料有效压实时间的具体步骤为：1）确定沥青结合料PG等级SHRP研究人员提出了将历史气温转化为路面设计温度的理念，并提供了计算方式。Superpave设计方法，允许设计者根据可靠度来确定结合料的PG等级。可靠度是年实际温度(极

7、端最低气温或七天高气温)不超过设计温度的百分率。可靠度越高就意味着风险越低。一般情况下，要求沥青胶结料的PG高温等级必须高于气候资料计算的路面高温设计温度，而所需的PG低温等级必须低于按气候等级计算的路面低温设计温度。本文以沥青胶结料的PG等级是PG64-34级进行计算。2）收集milticool计算所需的数据资料。对施工现场的具体施工参数进行收集，包括纬度、气温、风速、混合料特性及每一层的铺层厚度、铺筑的材料类型、混合料温度、土基或基层是否被冻结。假设施工温度为20℃，风速为10Km/h，天气晴朗干燥的情况下，表面

8、层选用的是5cm厚的SBS改性沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-16。根据《公路沥青路面施工技术规范》沥青路面施工的最低气温应符合总则1.0.4的要求，寒冷季节遇大风降温，不能保证迅速压实时不得铺筑沥青混合料。SBS改性沥青混合料摊铺后的温度不低于160℃，碾压终了的温度不低于90℃。经计算SMA沥青混合料有效压实时间如图3.7所示，由图知，SMA混