压实

压实是一个过程,通过使用外力将组成的骨料颗粒重新定向到一个更紧密的排列,减少空气体积的混合料。风量的减少导致HMA密度的相应增加(Roberts等人,1996年[1]).

钢轮和一个并排工作的充气轮胎滚轮。
图1:钢轮和一个并排工作的气动轮胎滚轮。

压实是密实级配路面性能的最大决定因素(Scherocman和Martenson, 1984Bob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年[6];休斯,1984[7];休斯,1989[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[8]).

压实测量和报告

压实减少了HMA中的空气量。因此,关注的特性是压实路面内的空气量,其通常被定量为与总体积相关的空隙百分比,并表示为“百分比空隙”。Bob体育下载链接APP通过比较测试标本的密度与密度的密度进行计算,从理论上除了除去所有空隙,称为“理论最大密度测试程序发明人之后“(TMD)或”米密度“。

尽管空隙率是HMA感兴趣的特性,测量通常报告为相对于参考密度的测量密度。这可以通过报告密度来实现:

  • TMD(或“米百分比”)的百分比。这种密度的表达易于转化为空气空隙,因为假设任何不沥青粘合剂或聚集体的体积是空气。例如,报告的密度为93%的稻米意味着有7%的空隙(100%-93%= 7%)。
  • 实验室确定密度的百分比。实验室密度通常是混合设计期间获得的密度。
  • 控制条密度的百分比。控制条是简短的路面部分,其在紧密审查下压实所需的值,然Bob体育下载链接APP后用作特定工作的压实标准。

Bob体育下载链接APP路面空气空隙通过两个主要方法之一在现场测量:

  • 岩心(图2和图3)。从压实的HMA中提取一个小的路面岩心,并将其送Bob体育下载链接APP往实验室以确定其密度。通常,岩心密度的结果最早在第二天就可以得到。这种类型的空隙测试通常被认为是最准确的,但也是最耗时和昂贵的。
  • 核仪表(图4和5)。核密度计使用γ辐射采用地就地HMA密度。仪表通常包含一个小伽马源(约10mci),例如位于小探针尖端的铯-137,其置于路面的表面上或插入路面。Bob体育下载链接APP读数在约2-3分钟内获得。核仪表需要校准测试的特定混合物。通常在项目开始时核仪表校准到核心密度,并在项目期间定期间隔,以确保准确性。

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

薄升式核密度计
图4:薄升降核密度计

采取核密度阅读
图5:取核密度读数

压实影响因素

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 混合性质的因素 建设的因素
温度 总计的 滚筒
*地面温度 *层次 *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 * HMA生产温度
*物理属性 *距离距离
*数量 *拖时间
基金会的支持

关于压缩的时间的注释

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坚硬,无论施加多大的压实力,都能有效防止空隙进一步减少。发生这种情况的温度通常被称为停止温度,据报道,致密级HMA的停止温度约为175°F (Scherocman and Martenson, 1984)[9];休斯,1989[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。

垫温对于给定的压缩努力的实际空隙减少,以及用于压实的总时间来说是至关重要的。如果已知垫的初始温度和冷却速率,则可以计算躺下后的任何时间垫的温度。基于该计算轧制设备和模式可用于:

  • 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。
  • 在达到停止温度之前,确保垫被压实到所需的空隙含量。这可以通过计算垫子从初始温度冷却到停止温度所需要的时间来实现。所有压缩都必须在这个“压缩可用时间”内完成。

由沃恩·沃勒教授和大卫·提姆博士开发的MultiCool是一个基于Windows的程序,可以预测HMA垫子的冷却。MultiCool可用于预测压缩时间,可在国家沥青路面协会的《热拌沥青路面指南》CD-ROM中找到,也可在以下网址下载:Bob体育下载链接APP

压实设备

HMA压实有三种基本的设备:(1)摊铺机熨平师,(2)钢轮滚筒和(3)气动轮胎滚筒。每件套设备通过两个主体手段紧凑型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。

这两种压实HMA的方法通常统称为“压实努力”。

钢轮滚筒

钢轮压路机(见图6和7)是自行推进的压实装置,使用钢桶来压缩底层的HMA。它们可以有一个,两个甚至三个滚筒,虽然串联(2滚筒)辊是最常用的。鼓可以是静态的,也可以是振动的,通常宽度在35到85英寸,直径在20到60英寸之间。滚轮的重量通常在1到20吨之间(见图5和6)。

有些钢轮压路机装有振动鼓。滚筒振动增加了静态滚轮重量的动态负载,从而产生更大的总压实力。在压实过程中,滚筒振动还会减少摩擦和骨料联锁,从而使骨料颗粒移动到产生更大摩擦和联锁的最终位置,这比没有振动时所产生的摩擦和联锁更大。作为一般的经验法则,结合速度和频率,每英尺能产生10 - 12次撞击是好的。在每分钟振动3000次的情况下,这导致了2.8 - 3.4英里的速度。

钢轮滚筒
图6:钢轮滚筒

钢轮滚筒
图7:钢轮滚筒

充气轮胎压路机

充气轮胎压路机是一种自行推进的压实装置,使用充气轮胎压实底层的HMA。充气轮胎滚轮在每个轴上使用一组光滑的轮胎(无胎面);通常在一个轴上有四到五个,在另一个轴上有五到六个。前轴上的轮胎与后轴上的轮胎之间的间隙对齐,使压实覆盖辊子的宽度完全而均匀。压实力是通过改变轮胎压力来控制的,轮胎压力通常设置在60 ~ 120 psi (TRB, 2000)[10]).除了静态压缩力外,充气轮胎轧辊还会在轮胎之间产生一种揉捏作用,这种作用往往会重新排列HMA内的骨料。因为沥青粘结剂更容易粘在冷胎上而不是热胎上,所以有时轮胎区域使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和图9)。

气动轮胎滚筒
图8: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(在密度和平滑度方面),而不能仅用一种压实方法生产。一个典型的压缩序列由以下部分或全部组成(按使用顺序):

  • 熨平板。熨平板是用于紧凑垫的第一装置,并且可以在振动模式下操作。当混合物从熨平板下方从熨平板下方渗出时,将获得大约75%至85%的TMD(TRB,2000[10]).
  • 滚筒。通常使用一系列两种或三个辊子。承包商可以通过不同的东西控制滚子压实,例如使用的滚轮类型,使用的滚轮数,滚筒速度,滚轮的数量通过垫子的给定区域,每个滚筒工作的位置,以及图案的位置每个滚轮用于紧凑垫。当所有滚筒都完成压实垫时,将获得大约92至95%的TMD。压实中使用的典型滚子位置是:
    • 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,在击穿辊后面使用(见图10)。充气轮胎辊有时用作中间辊,因为它们提供不同类型的压实(捏合动作),而不是击穿钢轮振动辊,这可以帮助进一步紧凑地或至少重新排列垫子内的骨料它接受进一步压实。
    • 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。
铺装作业,展示钢轮压路机和气压轮胎中间压路机
图10:铺路操作显示钢轮击穿辊和气动轮胎中间辊
完成辊
图11:抛光辊
  • 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. Roberts, f.l., Kandhal, p.s., Brown, e.r., Lee, D.Y.,和Kennedy, T.W.(1996)。热混合沥青材料,混合设计和施工.全国沥青路面铺设协会教育基金会。台北。
  2. Scherocman,J.A.和Martenson,E.D.(1984)。放置沥青混凝土混合物。沥青混合物的放置和压实,F.T. Wagner, Ed. ASTM特殊技术出版物829。美国试验与材料学会。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,F.T. Wagner, Ed. ASTM特殊技术出版物829。美国试验与材料学会。费城,宾夕法尼亚州。第28-47页。
  5. 布朗,雌激素受体(1984)。工程队在热沥青混合料压实方面的经验。沥青混合物的放置和压实,F.T. Wagner, Ed. ASTM特殊技术出版物829。美国试验与材料学会。费城,宾夕法尼亚州。67 - 79页。
  6. 贝尔,C.A;希克斯,r.g.和威尔逊,J.E.(1984)。百分比压实对沥青混合液寿命的影响。沥青混合物的放置和压实,F.T. Wagner, Ed. ASTM特殊技术出版物829。美国试验与材料学会。费城,宾夕法尼亚州。第107-130页。
  7. Hughes,C.S.(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. Scherocman,J.A.和Martenson,E.D.(1984)。放置沥青混凝土混合物。沥青混合物的放置和压实,F.T. Wagner, Ed. ASTM特殊技术出版物829。美国试验与材料学会。费城,宾夕法尼亚州。3-27页。
  10. 交通研究委员会。(2000)。热拌沥青铺设手册2000.国家研究委员会运输研究委员会。华盛顿特区。