采用"最大理论相对密度"控制沥青路面压实度的探讨
公路交通技术2008年5月
增刊T e c hnol ogy of H i ghw ay a nd T r anspor t
M ay .2008Suppl .
采用“最大理论相对密度”控制沥青路面压实度的探讨
吕
浩,李猛
(江苏省交通科学研究院,南京210017)
摘要:沥青路面现场压实度对路面使用性能影响显著,车辙、水损害、疲劳开裂等沥青路面早期损害均与路面现场压实度过大或过小有关。路面现场压实度计算,目前可采用马歇尔密度作为标准密度或采用最大理论相对密度作为标准密度。对采用最大理论相对密度进行现场压实度控制的重要性进行探讨。关键词:沥青路面;早期损害;最大理论相对密度;压实度文章编号:1009—6477(2008) 增一0020一03
中图分类号:U 416.217
文献标识码:A
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重庆多条高速公路路面早期损坏形式调查结果显示,早期损害形式主要表现为严重的车辙及水损害。
有关研究表明,车辙及水损害均与路面施工压实度控制不当有关。压实度不足,造成路面空隙率偏大、强度不足,通车后,在渠化交通作用下,路面2次压密及重载车辆作用形成车辙;路面压实度不足还会造成路面渗水,在行车荷载及雨水共同作用下出现早期水损坏,造成路面翻浆、松散、坑槽。
沥青路面施工,压实度评价可采用马歇尔密度或最大理论相对密度2种方法,《公路沥青路面施工
还不了解。因此,本文结合水界高速公路施工实际情况及笔者这几年的施工控制经验,探讨采用最大理论相对密度进行路面压实度控制的必要性和重要性。
1控制路面压实度的必要性1.1提高路面抗水损害能力
水是造成路面水损害的直接原因。现场空隙率在8%一12%之间的路面是水损害最容易发生的区域,空隙率小于8%时水不容易进去,而大于12%水很容易流走。施工时如果路面没有压实好,空隙率高于8%,在持续雨水作用下,水渗入路面结构层内
‘
技术规范》(邢F40—2004) 中建议同时采用上述2
种方法进行路面压实度控制。重庆水界高速公路施
工过程中,为提高路面使用性能,对各层沥青面层均要求采用马歇尔密度和最大理论相对密度2种方法进行压实度控制,取得了较好的效果。但笔者发现,水界高速公路施工过程中,施工、监理人员对采用最大理论相对密度进行压实度控制的重要性和必要性
不易流走,在行车作用下渗入孔隙的水由自由水变
为动力水,导致沥青由集料表面剥落,进而路面开始松散,出现坑槽。
笔者采用S B S 改性沥青、玄武岩集料设计A C 一
13C 型结构沥青混合料,按照不同空隙率设计以模拟
路面不同压实度情况,进行浸水马歇尔试验,见表1。
收稿日期;2007—07—03
作者简介:吕浩(1985一) ,男,江苏省徐州市人,大专,助工.
2008年增刊吕
浩,李猛:采用“最大理论相对密度”控制沥青路面压实度的探讨
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从表1可知,空隙率过高即路面压实度较低时,水稳定性明显下降;空隙率达到8%时,水稳定性能
指标已经不能满足规范要求。因此,通过提高路面压实度,使其空隙率尽量接近设计目标是降低水损害发生的关键之一。
表1不同空隙率下浸水马歇尔试验结果
1.2提高路面抗车辙能力
同样,使用S B S 改性沥青、玄武岩集料设计A C 一13C 型结构沥青混合料,按照不同空隙率设计进行车辙试验,以模拟路面压实度情况,见表2。
表2不同空隙率下车辙试验结果
从表2可知,随着空隙率增高即压实度降低,混合料动稳定度急剧下降,当空隙率达到10%时,动稳定度仅是空隙率为4%时的26.2%;而空隙率为8%时,其动稳定度不能满足规范规定的不小于
2
800次/m m 要求(改性沥青) 。这说明空隙率即压
实度对混合料动稳定度的影响非常大。因此,提高路面压实度、降低路面空隙率能够大大提高沥青路面的抗车辙能力。1.3延长路面耐久性
压实度对沥青路面耐久性有重要影响,主要表现为3方面:
(1) 压实度大意味着路面空隙率小,沥青与空气接触少,因而可减慢沥青老化的速度;反之,沥青老化速度快,路面使用寿命会降低。
(2) 降低路面现场空隙率有利于提高沥青面层抗弯拉能力,从而提高沥青路面的疲劳寿命。
(3) 降低路面空隙率可以减少水分渗入基层。若路面空隙率偏高,水分通过沥青层渗入基层后,在车辆动荷载作用下逐步软化基层和路基,引起路面翻浆。
2压实度评定标准比较
目前普遍采用的压实度检测
法是在沥青路面
压实成型后取芯通过与沥青混合料标准密度计算得到。现行《公路沥青路面施工技术规范》(Jr I b
F40—
2004) 附录E 中规定,沥青面层压实度按公式(1) 计
算:
K =D/D o
X
100
(1)
式中,K 为沥青层某一测定部位的压实度,%;D 为
由试验测定的压实沥青混合料试件实际密度,
g /er a3;D 。为沥青混合料的标准密度,g ,cm 3。
对于标准密度的取值,《公路沥青路面施工技术
规范》(邢F40—2004) 附录E 中规定:“可采用当天
取样的马歇尔试件标准密度、当天实测或计算得到的最大理论相对密度、试验路芯样密度。”实际操作过程中,主要还是采用前2种,即当天取样的马歇尔试件标准密度、当天实测或计算得到的最大理论相对密度。笔者将2种密度确定方法作如下比较。2.1当天取样的马歇尔试件标准密度
马歇尔密度是从当天生产的混合料中取样进行马歇尔试验得到,它基本反映了沥青混合料生产的变化情况。但当天马歇尔试验密度会受下述因素影响:
(1) 取样的偶然性
实验室在进行马歇尔试验取样时,通常是上、下午各取1组或l d 仅取1组试样,从而算作当天的马歇尔标准密度。但从水界高速公路施工实际情况看,路面二标、三标采用的均为4000型沥青拌和站,其生产能力均超过280t /h ;路面一标采用的是2台3000型沥青拌和楼,其生产能力超过360dh 。对于这样的生产能力每天仅取2组试样甚至是1组显然太少,也导致当天马歇尔试验密度取样的偶然性较大。
(2) 马歇尔试件制备方法
马歇尔试验方法是采用击实的方法成型试件。该方法很容易将某些集料击碎,从而改变混合料的级配和实际密度,而且不能模拟压路机碾压时的搓揉作用,密度测试与路面现场情况不符;此外,一个马歇尔试件质量一般为l
200
g 左右,对于大粒径混
合料来说,很容易造成装料时的级配离析,从而导致同一组试件间的偏差系数较大。
在成型马歇尔试件的过程中,混合料的温度也起很大作用。如果温度高则试件的密度会随着成型温度的增加而增大,空隙率则降低;相反降低试验成型温度则试件密度降低,空隙率增大。
实际施工中,不少施工单位为了能够满足马歇
尔压实度要求,就在马歇尔试件标准密度试验面
29.
公路交通技术2008血
弄虚作假。如:人为随意调整级配,降低试件密度;在成型马歇尔试件时忽视对温度的控制甚至随意降
低击实温度,通过降低击实温度来得出较低的马歇尔密度。以低的标准密度作为判定压实度的标准,这样施工时压实度是很容易达到的,但路面实际空
隙率却已经偏大。
2.2当天取样的沥青混合料最大理论相对密度
《公路沥青路面施工技术规范》(邢F40—
2004) 中对最大理论相对密度的确定方法规定:对于
非改性的普通沥青混合料,采用真空法实测确定;对于改性沥青或y SM A 混合料按公式(2) “一盛.鱼
。:甚
计算确定。
(怕2) 7
九
扎
式中,y 。为相对于计算沥青用量R 时沥青混合料的最大理论相对密度,无量纲;心为所计算的沥青混合料的沥青用量,凡=P,a /(1+巴) ,以为所计算
沥青混合料中的油石比,%;只为所计算的沥青混
合料的矿料含量,只=100一^,%;儿为矿料的有
效相对密度,无量纲;扎为沥青的相对密度(25℃125℃) ,无量纲。
真空法实测最大理论相对密度与马歇尔密度确定一样存在取样的局限性,但其测试方法简单,除取样误差外,后续试验误差很容易避免,这使采用该方法进行压实度评定误差更小。
对于采用计算法确定最大理论相对密度的改性沥青混合料或SM A 混合料,其局限性主要受集料密
度的准确性影响,因此可以通过进行准确的集料密度测定或者利用实测最大理论相对密度相比较来减小偏差。
国内不少省份已明确要求对于改性沥青混合料也采用真空法实测最大理论相对密度。
水界高速公路施工过程中,业主要求各层沥青混合料均采用真空法实测最大理论相对密度,同时
要求采用计算法进行校核,当2种方法所得的最大
理论相对密度相差超过0.005g /m m 3时,要求重新进行实测并检查试验操作是否符合要求。从水界高速公路大量的试验结果看,只要操作得当,计算法和实测法所得结果基本一致。这也说明,对于改性沥青混合料,采用实测法依然是可行的。3不同压实度评定标准评价结果比较
以某工程为例,其压实度标准为马歇尔压实度
不小于93%(上面层为94%) ,理论密度压实度为93%一97%(上面层为94%一9r 7%) 。表3为该工程上中下3层部分段落按2种压实度标准的比较。
从表3可以看出,按照马歇尔密度计算所得的压实度合格率明显较最大理论相对密度计算的压实度合格率高,但按最大理论相对密度计算路面实际压实度时还有较多段落仍然不合格,也就是说路面空隙率超标。
表3按2种方法评价压实度合格率比较
此时若按马歇尔压实度标准进行质量验收,该工程基本上是一个合格工程;但如果按最大理论相对密度标准来进行压实度质量评定,该工程质量却令人担忧。
4结语
目前重庆市在建高速公路项目中对沥青路面压实度进行评定时,部分采用双控指标,即采用马歇尔密度压实度和最大理论相对密度压实度双重控制,如
水界高速公路。笔者从路面监控实际情况看,按马歇尔密度压实度进行评定的合格率明显高于按最大理
论相对密度计算的压实度评定的合格率。也就是说,
大部分路段满足马歇尔密度压实度要求而不满足最大理论相对密度压实度要求。但许多单位对这种情
况不予重视,这是不利于路面施工质量控制的。
笔者认为用最大理论相对密度控制压实度非常
重要。这有利于提高路面质量,防止路面早期损坏。
参考文献
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