瀝青混凝土路面施工松鋪系數(shù)的影響因素與控制方法分析

中鐵二十二局哈爾濱鐵路建設集團有限責任公司

劉華東

引言

為了保證行車平安和舒適性，路面施工質(zhì)量級配情況、抗滑性、平整度、密實度必須到達較高的標準。根據(jù)施工經(jīng)驗和理論分析，提高瀝青砼路面施工的均勻性技術，優(yōu)化瀝青混合料設計，確實合理有效的松鋪系數(shù)以及選擇先進和合理的施工工藝、壓實工藝，嚴格施工管理，確保瀝青砼到達較高的水平是必要的。

在瀝青路面施工過程中，松鋪系數(shù)是一個重要的技術參數(shù)，它收許多因素的影響，具有極強的不穩(wěn)定性，如果松鋪系數(shù)控制的過大，使鋪筑層變厚，不僅造成材料、人工、機械臺班的浪費，而且影響壓實效果；松鋪系數(shù)控制的過小，使鋪筑層變薄，同時影響結構層的強度，在該處容易造成疲勞破壞，影響整個路面的使用壽命；因此，如何減少影響松鋪系數(shù)的不穩(wěn)定因素，是瀝青路面結構層施工的關鍵。從某種意義上講，松鋪系數(shù)的適合與否，直接反響著一個施工單位的技術水平和工程質(zhì)量水平。

松鋪系數(shù)

所謂松鋪系數(shù)，是指在施工過程中鋪筑材料的松鋪厚度與壓實厚度的比值。即：k=h松鋪/h壓實。從定義中我們分析不難看出，松鋪系數(shù)與材料性質(zhì)、鋪筑厚度以及攤鋪、壓實工藝有關。

影響松鋪系數(shù)的因素

材料均勻性

不同材料有不同的松鋪系數(shù)，即使同品種材料，由于不同的質(zhì)量等級、含水量、級配及配合比，松鋪系數(shù)也不盡相同；反之，材料品種、質(zhì)量等級、含水量、級配及配合比的差異越小，其各項物理、化學性能越趨于相近，松鋪系數(shù)也就越穩(wěn)定；?公路瀝青路面施工技術標準?〔JTJ032-94〕規(guī)定了瀝青路面各種材料的質(zhì)量要求，而且對各種不同規(guī)格集料的不同篩孔通過量做了具體要求，并限制細長顆粒的含量；同時還在配合比礦料級配中強調(diào)0.075mm、2.36mm、4.75mm篩孔通過量接近級配范圍中值，要求檢測最大粒徑及中間粒徑篩孔通過量，以到達級配連續(xù)，材料均勻。

1、瀝青材料技術要求

?JTG

F40—2004公路瀝青路面施工技術標準?

A、必須嚴格按照標準要求進行瀝青質(zhì)量檢驗。強制要求檢驗瀝青60℃的動力粘度和135℃的運動粘度，薄膜加熱試驗中增加15℃延度。

B、采購瀝青時，不僅要求符合瀝青技術標準，而且應查驗在以往高等公路上的使用歷史及效果。

C、根據(jù)交通量和公路等級、功能的要求，需采用瀝青改性劑改善或提高使用瀝青的技術指標時，應選用性能穩(wěn)定、工藝成熟的改性劑或復合改性劑。對改性劑新產(chǎn)品，需經(jīng)過檢定和試驗路段的檢驗，并制定切實、可行的操作規(guī)程和檢驗標準，逐步推廣使用。

2、集料技術要求

A、粗集料應具有較低的壓碎值、磨耗值，較高的磨光值，并與瀝青具有良好的粘附性，對酸性石料，應采取相應的抗剝落措施。在瀝青混合料中參加適量水泥〔2%~3%〕或消石灰是提高瀝青與集料粘附性、減小水損害的有效措施。

B、為保證粗集料規(guī)格，棱角，控制針片狀含量，應采用還擊式破碎工藝生產(chǎn)粗集料。宜統(tǒng)一碎石機的型號和規(guī)格，以及篩分設備的型號和篩孔尺寸，由大石場集中加工。

C、細集料顆粒通常有棱角，為改良和易性和壓實性，可采用局部天然砂，但天然砂在礦料中的比例不宜超過8%。

D、粗、細集料外表必須潔凈，不得含有粘土和其它有害物質(zhì)。

E、粗、細集料的加工生產(chǎn)是質(zhì)量控制的關鍵環(huán)節(jié)之一。粗集料的加工，既要按照?公路瀝青路面施工技術標準?〔JTG

F40一2004〕的要求控制常用的10/25、10/20、5/10、3/5規(guī)格集料的最大粒徑，還應要求有適當?shù)募壟?。細集料應將其細度模?shù)差異較大的分開堆放。碎石加工生產(chǎn)線試產(chǎn)階段，應通過集料配比試算，檢驗產(chǎn)品能否配出所需的各層混合料，從而查明所配的各篩孔是否適宜，以保證集料的規(guī)格質(zhì)量。

F、集料存貯場和攪拌站堆料場，集料應按不同種類、質(zhì)量規(guī)格、用料方式和順序分別堆放，不得混淆、亂取。堆料場地面應作硬化處理，不得直接堆放在泥土地面上，同時，應采取相應措施，防止水浸淹沒，以免污染集料。

厚度

松鋪系數(shù)是反映施工過程中鋪筑材料厚度隨施工過程控制變化的系數(shù)，與厚度有直接的關系。由于下承層與鋪筑層存在不平整度，鋪筑厚度受其不平度的影響，有的地方薄，有的地方厚，具有變異性。這種不平整度越大，鋪筑厚度變異性就越大，致使松鋪系數(shù)產(chǎn)生不穩(wěn)定性越強。

攤鋪工藝

根據(jù)攤鋪原理，瀝青混合料在剛鋪下時，初始密度約為最大理論密度的76%，在攤鋪機熨平板過后混合料壓實度可到達最大理論密度的82%，碾壓必須進行到96%為止〔以最大理論密度為標準，取決與管理部門的要求，通常的混合料孔隙率位3-5%〕。在不考慮碾壓對產(chǎn)生側向位移有影響的情況下，松鋪密實度與松鋪厚度、松鋪系數(shù)城反比例關系，以鋪筑厚度50mm為例：詳見表1

表1

不同松鋪密實度時松鋪厚度及松鋪系數(shù)

松鋪密實度%

松鋪厚度mm

53.3

54.5

55.8

57.1

58.5

60.0

61.5

63.2

64.9

66.7

68.6

松鋪系數(shù)

1.066

1.090

1.116

1.142

1.170

1.200

1.230

1.264

1.298

1.334

1.372

從表1可以看出：1〕鋪筑等厚度的瀝青路面，不同的松鋪密實度對應不同的松鋪厚度，從而導致松鋪厚度與壓實厚度比值即松鋪系數(shù)的不穩(wěn)定性。因此，均勻攤鋪，保證松鋪密實度的穩(wěn)定性，減少松鋪厚度的波動范圍，是決定松鋪系數(shù)穩(wěn)定性的重要因素；2〕松鋪密實度越大，松鋪厚度越小，所對應的松鋪系數(shù)那么越小。實踐證明，松鋪密實度越大，鋪筑材料的初始強度越高，對于最終壓實越有利，松鋪系數(shù)那么越容易控制。因此，有意識的增大松鋪密實度，對于松鋪系數(shù)的穩(wěn)定非常重要。

壓實工藝

壓實是瀝青路面施工的一個重要環(huán)節(jié)。通過碾壓，克服多項松散材料中固體顆粒間的摩擦力、粘著力，排除顆粒間的空隙，使各個顆粒發(fā)生位移，相互楔擠靠近，到達密實要求。事實上，固體顆粒是有一個的側向位移的，而不只是垂直向下的。良好的壓實是是固體顆粒逐步、穩(wěn)定的發(fā)生位移，而且側向位移相當小，使平整度、厚度、壓實度都能滿足要求。顆粒位移速度過快或側向位移過大，就會造成碾壓失穩(wěn)，被碾壓材料松鋪厚度不能有效控制，從而倒是不良的壓實后果。因此，采用先進的壓實工藝，事實均勻、穩(wěn)定碾壓，減少側向位移，是實現(xiàn)松鋪系數(shù)穩(wěn)定的重要途徑。

瀝青混合料的碾壓工藝

混合料的碾壓作業(yè)原那么上應分為初壓、復壓、終壓三個階段進行。

碾壓模式確實定是碾壓工藝的重要組成局部，它包括確定碾壓帶的數(shù)量，碾壓帶的縱向和橫向的布置，各碾壓帶之間橫向與縱向重疊度以及壓路機行進的路線等。

壓實質(zhì)量的控制

鋪層的壓實質(zhì)量控制應包括兩方面的要求：

①

平均壓實度的控制；

②

壓實度變異性的控制

壓實度的控制方法應采用適度取芯抽檢與鋪層全面無破損檢測壓實度相結合的方法。

施工中松鋪系數(shù)的控制方法

嚴把材料質(zhì)量關，優(yōu)化配合比設計

盡量選用同一原產(chǎn)地且同規(guī)格型號的砸石機、同規(guī)格同型號且篩孔一致的篩分機生產(chǎn)的碎石。

硬化處理料場，并分別堆放，使各個規(guī)格集料相隔離。

依據(jù)標準，嚴格配合比設計的三個階段，確定適宜的生產(chǎn)配合比，并反復進行馬歇爾試驗、提取和篩分試驗，驗證每天的生產(chǎn)配合比。

第一階段：目標配合比設計

目標配合比設計的目的是為了優(yōu)選原材料和礦料級配，并為生產(chǎn)配合比提供各種礦料的比例和最正確油石比的目標值。

第二階段：生產(chǎn)配合比設計

生產(chǎn)配合比設計的目的是為了在實際的生產(chǎn)條件下，能生產(chǎn)出符合目標配合比設計要求的瀝青混合料來。由于實驗室的拌制過程與實際生產(chǎn)條件有很大差異，尤其是集料烘干過程和二次篩分對礦料級配的影響，因而必須通過對攪拌設備運行參數(shù)的調(diào)整才可能使所生產(chǎn)的瀝青混合料盡可能地接近目標配合比的要求，并獲得在實際生產(chǎn)過程可以實現(xiàn)的礦料級配與最正確瀝青用量。

第三階段：生產(chǎn)配合比驗證

1、生產(chǎn)配合比的驗證應分成試拌和試鋪兩個階段來進行。

2、通過試拌、試鋪的生產(chǎn)配合比將最終確定為生產(chǎn)用的標準生產(chǎn)配合比，標準配合比在生產(chǎn)過程中不得隨意變更，并根據(jù)質(zhì)量控制要求確定在施工中容許偏離標準配合比的波動范圍，用以檢查混合料的生產(chǎn)質(zhì)量。

3、當原材料發(fā)生變化而導致混合料的礦料級配和馬歇爾技術指標較大偏離標準生產(chǎn)配合比時，應及時調(diào)整配合比，必要時應重新進行配合比設計。

減少施工中的離析，確保材料的均勻性

由于各規(guī)格的集料比重不同及與瀝青的結合力存在的差異，混合料在儲、運、裝、卸等環(huán)節(jié)中，會出現(xiàn)不同程度的離析。因此，我們應從材料的購置、儲存堆放、拌合、運輸、攤鋪整個過程防止產(chǎn)生離析。

混合料溫度離析的控制

混合料的溫度離析是指混合料各局部的溫度發(fā)生差異，溫度離析的原因主要來自以下兩個方面：

①

混合料在自卸卡車和攤鋪機料斗的溫度離析是由于熱瀝青混合料與外界接觸的界面〔金屬、空氣〕，其傳熱條件與內(nèi)部材料不同而引起的。與外部界面接觸的混合料導熱快而首先冷卻，而內(nèi)部材料由于已冷卻的混合料形成的隔熱層而仍然保持著較高的溫度。

②

在攤鋪作業(yè)中，每一卡車的混合料卸入料斗后，通常總是首先將位于中部的溫度較高的材料送至熨平板下部首先進行攤鋪，而與料斗側壁和頂部空氣相接觸的溫度較低的料總是在這一卡車混合料的最后才被攤鋪至路面上。這將使攤鋪在路面上的混合料的溫度明顯地呈現(xiàn)出高溫帶與低溫帶間隔出現(xiàn)的規(guī)律，被稱為溫度的循環(huán)離析。

從路基開始提高平整度，減少鋪筑厚度的不均勻性

根據(jù)平整度的傳遞理論，如果下承層存在嚴重的不平整，上一層鋪筑的再平整，經(jīng)碾壓也會形成與下承層相同的波浪，只是波浪比下承層的較小而已，平整度僅得到局部改善，并未完全消除。實踐同樣說明，鋪筑一層就能很好的改善平整度是不可能完全做到的。因此，只有保證了路基平整度，才能保證鋪筑厚度的均勻性穩(wěn)定。

下承層的檢查與處理：

對基層質(zhì)量的結構強度、彎沉、壓實度、平整度、橫坡和高程等指標應進行復驗，各項指標必須到達要求控制的范圍，不合格的局部應進行修補，必要時應返工。

在基層上鋪筑瀝青面層前應按要求噴灑透層油或鋪筑下封層。透層油滲透入基層的深度宜不小于5

mm，并與基層聯(lián)結成一體，下封層應與基層牢固粘結并形成完整的整體，不得有外露的局部基層。

在鋪筑面層的結構層前均應要求噴灑粘層油，粘層油應噴灑均勻而形成一完整的薄層，不得有灑花、漏空或成條狀，也不得有堆積。

瀝青面層各結構層在施工前均應進行質(zhì)量檢查，各項指標合格前方可施工，局部缺陷〔嚴重離析、裂縫、泛油等〕應進行修復。

正確選用松鋪系數(shù)

松鋪系數(shù)的正確選用，是松鋪系數(shù)有效控制的前提和根底，一般分為以下幾個局部：

根據(jù)經(jīng)驗選用松鋪系數(shù)。瀝青混合料的松鋪系數(shù)一般控制在1.15—1.35之間，我們應結合施工經(jīng)驗，根據(jù)混合料特性、厚度、施工機械、施工工藝以及現(xiàn)場施工環(huán)境，通過實驗數(shù)據(jù)綜合分析來選取松鋪系數(shù)。以理想壓實位根底，攤鋪過程中初步驗證松鋪系數(shù)。

利用松鋪密實度初步驗證：根據(jù)攤鋪原理中松鋪密實度與松鋪系數(shù)的關系，我們可以用核子密度儀測定整平板后松鋪材料的平均密實度〔以最大理論密度位標準，理想最準壓實度為96%，孔隙率為4%〕,用來計算理論松鋪系數(shù)，其公式：K=96r0/100r，式中：k為松鋪系數(shù)、r0為最大理論密實度、r為平均松鋪密實度，均以百分數(shù)計，得出的結果用于驗證平均攤鋪厚度的準確性。

利用攤鋪長度初步驗證：在均勻攤鋪過程中，我們可以測定攤鋪一車或者連續(xù)幾車混合料的長度L，同時計算理論攤鋪長度L0，其公式為：L0=100G/96%rBH。式中L0為理論攤鋪長度，以m計；G為一車或連續(xù)幾車混合料的質(zhì)量，以T計；B

為攤鋪寬度，以m計；H為設計厚度，以cm計；r為最大理論密度，以g/cm3計；兩者結果相比擬，間接驗證平均攤鋪厚度的準確性。

測定實際平均松鋪系數(shù)。一方面分別測定平均松鋪厚度和平均壓實厚度，即可得出平均松鋪系數(shù)；另一方面可以分別用水準儀測定下承層的縱斷高程、松鋪時的縱斷高程與壓實后的縱斷高程，來計算平均松鋪厚度與平均壓實厚度，得出實際平均松鋪系數(shù)。

確定適宜的松鋪系數(shù)。實測平均松鋪系數(shù)，只有在平整度、厚度、壓實度均滿足要求的前提的下，才能作為用于指導大面積瀝青砼施工的依據(jù)。當上述任何一項指標不合符規(guī)定要求時，需從新做試驗段，確定新的松鋪系數(shù)，直到滿足要求為止。

提高攤鋪質(zhì)量

把握好攤鋪速度，使其與供料相適應，實現(xiàn)均勻連續(xù)攤鋪，以減少因攤鋪機的停頓造成的松鋪系數(shù)不均勻。

調(diào)整好熨平板的左右高度，使其與橫坡一致，同時保持熨平板前混合料的高度，確保每一斷面攤鋪的厚度相同。

保證受料斗的連續(xù)供料和螺旋布料器的均勻轉速，實現(xiàn)瀝青混合料在全幅范圍內(nèi)的均勻攤鋪。

選擇好熨平板及夯錘的頻率與振幅，并保持一致。通常情況下，選用高頻率低振幅，一方面能增加初始密實度并使其處于穩(wěn)定，另一方面能保持較好的攤鋪平整度。

控制好攤鋪機初始仰角，以減少起步時調(diào)整厚底的攤鋪長度，使攤鋪機能盡早進入正常的攤鋪狀態(tài)。

配套選擇適合的壓實設備。結合實際工程，根據(jù)路面的等級、層次、厚度、粒徑、攤鋪速度以及現(xiàn)場施工環(huán)境，正確選擇壓實設備的規(guī)格、型號、數(shù)量。

嚴格控制碾壓溫度。?公路瀝青路面施工技術標準?〔JTJ032--94〕明確規(guī)定了各碾壓階段的溫度控制范圍，應根據(jù)施工現(xiàn)場溫度、濕度、風力、鋪筑厚度、下承層濕度等，并利用溫度參數(shù)，估算有效的壓實時間，能使在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)和較高的溫度下完成碾壓，以到達預期的壓實效果。

標準碾壓并保持連續(xù)均勻。按照標準碾壓，遵循先輕后重、由低到高、由慢到快、逐步向前的原那么，根據(jù)機械組合和順序，交叉流水作業(yè)，錯開轉頭、停頓位置和碾壓接頭，防止齊頭并進，同時保持連續(xù)均勻。

正確選擇合理的壓實速度與次數(shù)，在實際施工過程中，必須保證適當?shù)?、均勻的碾壓速度和足夠的壓實次?shù)。速度過慢，會因溫度降低而失去有效的壓實時間也會影響壓實效果以及施工的間斷；速度過快，混合料容易產(chǎn)生延壓實方向的位移，形成橫向裂縫或新的波浪線。因此，壓實速度對于穩(wěn)定碾壓尤為重要，而碾壓次數(shù)壓實度的結果起著決定作用。

確定適宜的振頻與振幅。我們應根據(jù)鋪筑層厚度、碾壓階段確定的適宜的振頻與振幅，以滿足整個鋪筑層內(nèi)相同的壓實度。

小結

松鋪系數(shù)重要的是在路面施工過程中應得到有效的控制。實際施工證明，松鋪系數(shù)的正確選用和控制，能確保路面的平整度、厚度及碾壓質(zhì)量，必須引起我們足夠的重視。因此，在瀝青路面施工過程中，嚴把每一個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量關，應從原材料檢驗、施工機械配置、施工工藝松鋪系數(shù)等方面進一步加強技術質(zhì)量管理，強化質(zhì)量意識，增強施工人員責任心，努力提高瀝青路面施工工藝和技術水平，確保工程質(zhì)量。

參考文獻

1、黃曉明，朱湘，瀝青路面設計

北京：人民交通出版社

20022、?JTG

F40-2004公路瀝青路面施工技術標準實施?

3、改性瀝青與SMA瀝青路面施工技術

人民交通出版社

4、?公路工程質(zhì)量檢驗評定標準?（JTG

F80／1--2004）

5、公路路面基層施工技術標準〔JTJ

034-2000〕

6、公路改性瀝青路面施工技術標準〔JTJ

036-98〕