淺談瀝青混凝土路面坑槽靜力熱壓的修補(bǔ)方法論文

　　【摘要】本文分析了在靜力熱壓條件下高溫?zé)釣r青混合料剪切流變密實(shí)的機(jī)理，同時(shí)建立了高溫?zé)釣r青混合料的流變模型，并通過坑槽修補(bǔ)密實(shí)性驗(yàn)證試驗(yàn)，證明所提方法的可行性和有效性。

　　【關(guān)鍵詞】 瀝青混凝土路面；坑槽修補(bǔ)；靜力熱壓法；理論分析；試驗(yàn)研究

　　公路養(yǎng)護(hù)中，對(duì)瀝青路面的修補(bǔ)在瀝青混凝土路面坑槽修補(bǔ)中常用的壓實(shí)裝置主要有小型振動(dòng)平板夯、小型振動(dòng)壓路機(jī)褐手扶式振動(dòng)碾，都是依據(jù)振動(dòng)壓實(shí)原理設(shè)計(jì)制造的。在振動(dòng)能量的激勵(lì)下，混合料顆粒相互嵌擠重新排列，并將混合料空隙中的空氣排出，從而使材料變得更加密實(shí)。但是，振動(dòng)壓實(shí)所作用的垂直壓力很短暫，在滾壓過被壓材料后這種壓實(shí)力就消失了，來不及將混合料空隙中的空氣完全擠出，而未擠出的空氣會(huì)恢復(fù)自身的體積而保持顆粒間的空隙。因此，振動(dòng)壓實(shí)必需有足夠大所振動(dòng)能量和垂直壓力，以及經(jīng)過多遍的碾壓過程，才能逐漸擠出混合料空隙內(nèi)的空氣，使材料達(dá)到要求的密實(shí)程度。但是，用于坑槽修補(bǔ)的壓實(shí)裝置重量和振動(dòng)能量都較小，很難使修補(bǔ)材料達(dá)到原有路面的壓實(shí)度。因此，本文本文結(jié)合養(yǎng)護(hù)實(shí)際工作提出幾點(diǎn)看法。

　　1. 靜力熱壓修補(bǔ)法瀝青混凝土路面坑槽修補(bǔ)靜力熱壓法，是指修補(bǔ)材料在較高溫度狀態(tài)下依靠較長(zhǎng)時(shí)間的靜壓力作用使混合料一次性達(dá)到要求密實(shí)程度的方法。作為修補(bǔ)材料的熱拌瀝青混合料，在較高溫度（160～165℃）狀態(tài)下，其粘結(jié)材料瀝青具有良好的潤(rùn)滑作用，且粘度下降許多，可以有效的減少礦料顆粒間的內(nèi)摩阻力和粘聚力，再借助較長(zhǎng)時(shí)間的靜壓力作用，可使混合料空隙內(nèi)的空氣（包括被瀝青薄膜封住的那部分空氣）更多地被擠出去，從而大幅度地減少了混合料顆粒間的空隙，使礦料顆粒排列更為緊密，很快使修補(bǔ)材料達(dá)到所要求的壓實(shí)度。由于熱拌瀝青混合料在高溫狀態(tài)下具有較好的流動(dòng)性，采用靜力熱壓法，還有一個(gè)好處，就是通過靜壓力作用可以產(chǎn)生較大的、較長(zhǎng)時(shí)間的側(cè)向壓力，使修補(bǔ)材料更好地與坑槽壁面材料擠壓砌合在一起，進(jìn)一步提高了坑槽修補(bǔ)的質(zhì)量。

　　2. 基本原理礦質(zhì)混合料與熱瀝青經(jīng)充分拌和后，瀝青會(huì)均勻地包裹在礦料顆粒表面，使瀝青混合料具有一定的粘聚力。但是在高溫條件下，熱瀝青的粘度很低，可看作牛頓流體。同時(shí)，由于高溫液態(tài)瀝青存在于礦料顆粒之間，使礦料顆粒間的摩擦為濕摩擦或滾動(dòng)摩擦（因?yàn)r青裹覆細(xì)礦料顆粒而相當(dāng)于小滾輪），致使高溫?zé)釣r青混合料的內(nèi)摩擦阻力較常溫時(shí)下降許多，抗剪強(qiáng)度較低。采用靜力熱壓法對(duì)坑槽內(nèi)熱瀝青混合料的壓實(shí)，整體上看來屬于有側(cè)限的受壓密實(shí)，而局部上來講則應(yīng)屬于無側(cè)限受壓密實(shí)，這也符合坑槽修補(bǔ)工藝的實(shí)際情況（即壓實(shí)頭比坑槽的尺寸�。�。這樣，熱瀝青混合料在受壓密實(shí)的過程中，其空隙內(nèi)的空氣可在較長(zhǎng)的時(shí)間的靜壓力作用下，從壓實(shí)頭四周排出，由此可獲得更高的密實(shí)度。在對(duì)坑槽進(jìn)行實(shí)際壓實(shí)修補(bǔ)時(shí)，需多個(gè)位置的靜力熱壓來完成一個(gè)坑槽的壓實(shí)。一個(gè)位置壓實(shí)完成后，可移到相鄰的另一個(gè)位置再進(jìn)行壓實(shí)。這樣，在壓實(shí)的同時(shí)可以使微微隆起的混合料也被壓下去，而前一個(gè)位置已受壓密實(shí)的混合料，則可作為這次受壓密實(shí)的一個(gè)側(cè)限，促進(jìn)并加快了高溫?zé)釣r青混合料在受靜力熱壓時(shí)的密實(shí)。

　　3. 高溫?zé)釣r青混合料的技術(shù)性能對(duì)于熱瀝青混合料來說，在高溫條件下，其瀝青結(jié)合料可看作牛頓流體，具有牛頓流體的特征，故高溫?zé)釣r青混合料的流變特性與冷卻固結(jié)后的瀝青混合料有很大的區(qū)別。瀝青混合料中有約95％的材料為礦質(zhì)集料顆粒,特別是在高溫情況下，熱瀝青混合料在外力作用下明顯地呈現(xiàn)出集料型材料的特點(diǎn)（即理想的塑剛體），它表示隨著壓力的增加礦料顆粒間的間隙不斷減小，而壓縮變形則逐步增大，此時(shí)材料會(huì)變得越來越密實(shí)，直至礦料顆粒達(dá)到最密實(shí)的排列時(shí)，繼續(xù)增加壓力將不再引起壓縮變形的增長(zhǎng)，而且這種壓縮變形是不可逆的。故理想的塑剛體可假設(shè)為一個(gè)彈簧受到活塞壓縮，在活塞缸的上部空腔中充滿不可壓縮的液體，并在其補(bǔ)油口安裝一個(gè)單向閥，以是卸載時(shí)，彈簧變形不能回復(fù)。當(dāng)彈簧被完全壓扁而到達(dá)變形極限時(shí)，繼續(xù)增大壓力將不再產(chǎn)生新的壓縮變形。所以，高溫?zé)釣r青混合料的流變模型，可以用塑剛體和粘塑性體的并聯(lián)結(jié)構(gòu)來表示。

　　4. 坑槽修補(bǔ)靜力熱壓法密實(shí)性驗(yàn)證試驗(yàn)試驗(yàn)重點(diǎn)是驗(yàn)證利用熱壓頭對(duì)坑槽修補(bǔ)材料進(jìn)行的靜力熱壓法是否可行有效；修補(bǔ)材料在較高溫狀態(tài)下，通過靜力熱壓是否能夠迅速達(dá)到要求的密實(shí)程度。試驗(yàn)用修補(bǔ)材料或試樣成型材料，均采用細(xì)粒式瀝青混合料，礦質(zhì)集料為玄武巖，粘度等級(jí)為4～5幾級(jí)；瀝青結(jié)合料為AH-90重交通瀝青。

　　4.1試驗(yàn)方案。為了使瀝青混合料在被壓實(shí)過程中始終保持在160～165℃的較高溫度狀態(tài)，以及保證熱壓頭維持較高溫度。故試驗(yàn)采用帶有導(dǎo)熱油夾層的壓實(shí)模具和具有能容納一定量導(dǎo)熱油空腔的壓頭，通過給壓實(shí)模具夾層和壓頭空腔中注入較高溫導(dǎo)熱油，來實(shí)現(xiàn)針對(duì)較高溫度的熱瀝青混合料并用熱壓頭壓實(shí)的要求。試驗(yàn)是利用NYL-300型壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行加載的，所加荷載P分別為600Kg、1000Kg 、1400Kg、1800Kg、2200Kg。壓實(shí)完成后，待模具內(nèi)壓實(shí)成型的材料完全冷卻至室溫后（不少于12h），再進(jìn)行脫模，然后利用鉆孔機(jī)在其正中間鉆取直徑為100的芯樣試件。最后，測(cè)定不同荷載下靜力熱壓所獲得試樣的壓實(shí)度和空隙率，以及瀝青混合料壓實(shí)后的沉陷量。

　　4.2密實(shí)性驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)測(cè)定的靜力熱壓試樣相對(duì)密度值，以理論最大相對(duì)密度作為試驗(yàn)用瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)密度。對(duì)于密實(shí)性驗(yàn)證試驗(yàn)測(cè)定的沉陷量h及壓實(shí)度K和空隙率VV的計(jì)算結(jié)果，皆列于表1中。模具內(nèi)瀝青混合料壓實(shí)后的沉陷量h與靜力熱壓所加荷載P的關(guān)系曲線；靜力熱壓成型試樣的壓實(shí)度K與荷載P的關(guān)系曲線分析如下：從密實(shí)性驗(yàn)證的結(jié)果可以看出：采用靜力熱壓法，當(dāng)所加荷載為1000Kg（即壓實(shí)應(yīng)力為0.566MPa）時(shí)，成型試樣的壓實(shí)度便超過了理論最大密度的92％，已符合一般等級(jí)公路對(duì)壓實(shí)度的要求;而荷載為2200Kg（即壓實(shí)應(yīng)力為1.245MPa）時(shí)，成型試樣的壓實(shí)度達(dá)到了理論最大密度的95.59％，已完全滿足高速公路和一級(jí)公路對(duì)瀝青混凝土路面的要求。故通過試驗(yàn)研究證明：采用靜力熱壓法，對(duì)瀝青混凝土路面坑槽進(jìn)行壓實(shí)修補(bǔ)，完全可以滿足坑槽修補(bǔ)密實(shí)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的要求。

　　5. 結(jié)論綜合以上可得出坑槽修補(bǔ)采用靜力熱壓原理，可以提高修補(bǔ)區(qū)的路用性能，尤其是提高混合料的密實(shí)度，可獲得顯著的效益。

　　參考文獻(xiàn)

　　［1］JGF40-2004 公路瀝青混凝土施工技術(shù)規(guī)范［S］

　�。�2］JTG014-97 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

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