压实

压实是一个过程,在HMA混合物中空气的体积是通过使用外力来重新定向组成团聚颗粒到一个更紧密的间隔安排。空气体积的减少导致HMA密度的相应增加(Roberts等,1996年)[1]).

钢轮和一个并排工作的充气轮胎滚轮。
图1:一个钢轮和一个充气轮胎压路机并排工作。

压实是密实级配路面性能的最大决定因素(Scherocman and Martenson, 1984)Bob体育下载链接APP[2];Scherocman,1984年[3];Geller,1984年[4];布朗,1984[5];贝尔等人,1984[6];休斯,1984年[7];休斯,1989年[8]).压实不足导致路面减少Bob体育下载链接APP刚性,减少疲劳寿命加速老化/下降耐久性rutting.rulling.,水分敏感性(休斯,1984[7];休斯,1989年[8]).

压实测量和报告

压实减少HMA中的空气体积。因此,关注的特征是压实路面内的空气体积,它通常被量化为与总体积有关的空隙率,并表示为“空隙率”。Bob体育下载链接APP气孔百分比是通过将测试样品的密度与理论上去掉所有气孔后的密度进行比较来计算的。理论最大密度测试程序发明人之后“(TMD)或”米密度“。

虽然空气空隙率是HMA的特征值,但测量值通常是相对于参考密度的测量值。这是通过报告密度来实现的:

  • TMD百分比(或“大米百分比”)。这种密度的表达式很容易转化为空隙,因为任何非沥青粘合剂或骨料的体积都被假定为空气。例如,报告的密度为93%的大米意味着有7%的气孔(100% - 93% = 7%)。
  • 实验室测定密度的百分比。实验室密度通常是在配合比设计中获得的密度。
  • 控制条密度的百分比。控制带是在仔细检查下压实到期望值的一小段路面,然后用作Bob体育下载链接APP特定工作的压实标准。

Bob体育下载链接APP路面空隙率是通过以下两种主要方法中的一种进行现场测量的:

  • 岩心(图2和3)。从压实的HMA中提取一个小的路面岩心,并将其送到Bob体育下载链接APP实验室,以确定其密度。通常,岩心密度的结果最早可在第二天得到。这种类型的空隙测试通常被认为是最准确的,但也是最耗时和最昂贵的。
  • 核密度计(图4和图5)。核密度计使用伽马辐射测量就地HMA密度。仪表通常包含一个小的伽玛源(约10 mCi),例如位于小探头尖端的铯-137,它要么放置在路面表面,要么插入路面。Bob体育下载链接APP读数大约在2 - 3分钟内获得。核量规需要根据被测试的特定混合物进行校准。通常在项目开始时,核量规会根据堆芯密度进行校准,并在项目进行期间定期进行校准,以确保精度。

每个签约机构或所有者通常指定要在其管辖范围内使用的压实测量方法和设备。

核心提取
图2:核心提取

Bob体育下载链接APP路面的核心
图3:路面核心Bob体育下载链接APP

薄升降核密度计
图4:薄升降核密度计

采取核密度阅读
图5:核密度读数

影响压实的因素

HMA压实受到无数因素的影响;有些与环境有关,有些由混合和结构设计决定,在承包商和建设期间的机构控制下(见表1)。

表1:影响压实的因素

环境因素 混合财产因素 建设的因素
温度 总计的
*地面温度 *等级 *类型
*气温 *大小 *数量
*风速 *形状 *速度和时间
*太阳能通量 *骨折面孔 *程数
*体积 *提升厚度
沥青粘结剂 其他
*化学性质 *协会生产温度
*物理属性 *距离距离
*数量 *拖时间
基金会的支持

关于压缩可用时间的说明

HMA温度直接影响沥青粘合剂粘度并因此压实。随着HMA温度降低,构成沥青粘合剂变得更粘稠,抗变形,导致给定的空隙减少努力努力.随着混合料冷却,沥青粘结剂最终变得足够硬,可以有效地防止空隙进一步减少,无论应用的压实力度如何。发生这种情况的温度通常被称为停止温度,通常报道密度梯度HMA的温度约为175°F (Scherocman和Martenson, 1984)[9];休斯,1989年[8]).低于停止温度滚子仍然可以在垫上操作以改善平滑度和表面纹理,但通常不会发生进一步的压实。

垫层温度对于给定压实效果的实际气隙减少量和压实的总时间都是至关重要的。如果已知垫子的初始温度和冷却速率,就可以计算出垫子在放置后任何时候的温度。基于此计算,轧制设备和模式可采用:

  • 最大限度地利用可用的滚筒压缩努力。垫子可以使用垫子最容易接受,避免垫子易受过度推动的地方。
  • 确保在达到停止温度之前将垫压缩到所需的空中空隙含量。这可以通过计算垫子从初始温度降低到停止温度的时间来完成。所有压缩必须在此“可用的压缩时间”中完成。

由Vaughn Voeller教授和David Timm博士开发的MultiCool是一个基于Windows的程序,可以预测HMA mat的冷却。MultiCool可用于预测压实可用的时间,可在国家沥青路面协会的热拌沥青路面指南光盘或下载:Bob体育下载链接APP

压实设备

HMA压实有三种基本设备:(1)摊铺机压实机,(2)钢轮式压路机和(3)气压轮胎压路机。每一件设备通过两种主要方式来压缩HMA:

  1. 通过将其重量施加到HMA表面并压缩地面接触区域下方的材料。由于这种压缩对于更长的接触时段更大,因此更低的设备速度将产生更多压缩。显然,更高的设备重量也将增加压缩。
  2. 通过在接地面积下方的压缩材料和相邻的未压制性材料之间产生剪切应力。当与设备速度结合时,这会产生剪切速率。降低设备速度可以降低剪切速率,这增加了剪切应力。更高的剪切应力更能够重新排列成骨料以更密集的构型。

这两种方法是压实HMA,通常统称为“压实努力”。

钢轮滚筒

钢轮压路机(见图6和图7)是自推进压实装置,使用钢桶压实底层的HMA。他们可以有一个,两个甚至三个鼓,虽然串联(2鼓)辊是最常用的。滚筒可以是静态的,也可以是振动的,通常宽度在35 - 85英寸,直径在20 - 60英寸。滚轮的重量通常在1到20吨之间(参见图5和图6)。

一些钢轮滚筒配有振动桶。鼓振动为静电辊重量增加了动态负载,以产生更大的总体压力。鼓振动还减少压实期间的摩擦和聚集互锁,这允许骨料颗粒进入最终位置,而不是可以在不具有振动的情况下实现更大的摩擦和互锁的最终位置。作为一般的拇指,速度和频率的组合导致每只脚10-12次的影响是好的。在3000振动/分钟,这导致2.8-3.4英里/小时的速度。

钢轮滚筒
图6:钢轮滚筒

钢轮滚筒
图7:钢轮滚筒

气动轮胎滚筒

充气轮胎压路机是使用充气轮胎压实底层HMA的自推进压实装置。气压轮胎压路机在每个轴上采用一组光滑轮胎(没有胎面);通常一个轴上有四个或五个,另一个轴上有五个或六个。前轴上的轮胎与后轴上轮胎之间的间隙对齐,以使压路机的宽度完全均匀地压实。压实力由不同的胎压控制,胎压通常设置在60至120 psi (TRB, 2000)之间[10]).除了静态压缩力,气动轮胎压路机还发展了轮胎之间的揉捏作用,倾向于在HMA内重新组合骨料。因为沥青粘结剂更容易粘在冷胎上而不是热胎上,轮胎区域有时用橡胶垫或胶合板进行绝缘,以保持轮胎在滚动时接近垫温(见图8和9)。

充气轮胎压路机
图8:气压轮胎压路机

气动轮胎
图9:气动轮胎

压实序列

HMA压实通常由一系列压实设备完成。这使得每一件设备只能在其最有利的情况下使用,从而产生更高质量的垫子(密度和光洁度),而不是仅用单一的压实方法。典型的压缩顺序由以下部分或全部组成(按使用顺序):

  • 冗长的文章。刮板是第一个用于压实垫子的设备,可以在振动模式下操作。大约75%到85%的TMD将获得当混合从砂浆下通过(TRB, 2000[10]).
  • 辊。一般采用二辊或三辊系列。承包商可以通过不同的方式来控制压实辊,比如使用的辊的类型、使用的辊的数量、辊的速度、在垫子的给定区域通过的辊的数量、每个辊工作的位置、以及每个滚轮用来压实垫子的模式。当所有滚轮压实垫子时,大约92%至95%的TMD将得到。压实使用的典型滚轮位置是:
    • 击穿辊。熨平板后面的第一个滚子(见图10)。它通常在序列中影响任何辊的最密度增益。击穿辊可以是任何类型,但最常是振动钢轮,有时是充气轮胎。
    • 中间辊。如果需要额外的压实,则在分解辊后面使用(参见图10)。充气轮胎压路机有时用作中间辊的。因为他们会提供一个不同类型的压实(揉捏动作)崩溃钢轮振动压路机,这可以帮助进一步紧凑垫或至少,重新排列垫内的总要接受进一步的压实。
    • 完成滚筒。序列中的最后一个滚子(见图11)。它用于提供光滑的垫表面。虽然终止辊确实适用于努力,但随着与垫子接触的时间,垫子可能已经冷却低于停止温度。静电钢轮滚轮几乎始终用作精加工辊,因为它们可以产生任何滚子类型的最平滑的表面。
铺设操作显示一个钢轮分解辊和一个充气轮胎中间辊
图10:摊铺操作,显示一个钢轮分解压路机和一个充气轮胎中间压路机
完成辊
图11:完成辊
  • 交通。在滚轮压实垫子以期望的密度并产生所需的光滑度后,新的路面将打开到交通。Bob体育下载链接APP交通负荷将在成品垫的滚轮路径中提供进一步压实。交通可能在路面的寿命上额外2至4%紧凑。Bob体育下载链接APP



脚注(↵返回文本)
  1. 罗伯特,f.l., Kandhal, p.s., Brown, E.R, Lee, D.Y, and Kennedy, T.W.(1996)。热拌沥青材料,混合料设计和施工.国家沥青路面铺设协会教育基金会。台北。
  2. 谢洛曼、马腾森(1984)。沥青混凝土混合物的放置。沥青混合物的放置和压实,《美国材料试验协会特殊技术出版物829》。美国测试和材料学会。费城,宾夕法尼亚州。3-27页。
  3. Scherocman,J.A.(1984年,3月)。压实沥青混凝土路面的指导方针。Bob体育下载链接APP更好的道路,卷。54,第3.第3页。12-17。
  4. 盖勒先生(1984)。沥青混合料压实设备。沥青混合物的放置和压实,《美国材料试验协会特殊技术出版物829》。美国测试和材料学会。费城,宾夕法尼亚州。第28-47页。
  5. 布朗,雌激素受体(1984)。工程兵团对热沥青混合料压实的经验。沥青混合物的放置和压实,《美国材料试验协会特殊技术出版物829》。美国测试和材料学会。费城,宾夕法尼亚州。第67-79页。
  6. 钟,c.a;希克斯,R.G.和威尔逊,J.E.(1984)。压实率对沥青混合料使用寿命的影响。沥青混合物的放置和压实,《美国材料试验协会特殊技术出版物829》。美国测试和材料学会。费城,宾夕法尼亚州。107 - 130页。
  7. 休斯(1984年10月)。沥青压实的重要性。更好的道路,第54卷第10期。22 - 24页。
  8. Hughes,C.S.(1989)。国家合作公路研究方案综合公路实践152:沥青路面压实Bob体育下载链接APP.国家研究委员会运输研究委员会。华盛顿特区。
  9. 谢洛曼、马腾森(1984)。沥青混凝土混合物的放置。沥青混合物的放置和压实,《美国材料试验协会特殊技术出版物829》。美国测试和材料学会。费城,宾夕法尼亚州。3-27页。
  10. 运输研究委员会(TRB)。(2000)。热拌沥青铺装手册2000.国家研究委员会运输研究委员会。华盛顿特区。