ATB25沥青砼压实质量控制技术.docx
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ATB25沥青砼压实质量控制技术
ATB-25沥青砼压实质量控制技术
河南济源至焦作高速公路JJLM-02合同
[摘要]沥青砼路面压实质量的好坏，将直接影响到路面的平整度、密实度和使用寿命。
那么，如何在配置较少压实机械的情况下，经济有效地控制路面的压实质量。
本
文就结合在济焦高速公路ATB-25沥青砼下面层施工实践，重点阐述在施工过程
中控制路面压实质量的具体技术措施。
[关键词]ATB-25路面碾压压实度压实质量控制技术
1前言
ATB-25沥青砼是新规范推出后一种新型的级配类型，国外的路面施工技术和经验已基本成熟。
近年来，随着我国大量的高速公路建成通车，解决沥青砼路面在建成通车后短期内便产生裂缝等病害问题提上了日程，而ATB-25等类似路面结构层的问世在很大程度上缓解了以前路面结构的缺陷。
因此，这种新型的路面结构层在国内的高速公路的建设中将会有很大的应用空间。
目前，人们对这种新型的路面结构层施工质量的控制，施工技术和工序的完善等问题还有待于我们进行深入的分析、研究和探讨。
2工程概述
河南济（源）焦（作）高速公路是河南省高速公路网规划中的“五纵七横”中七横之一，是东（明）济（源）线的组成部分。
路面上面层为4cm改性沥青SMA-13沥青马蹄脂碎石，中面层为6cm改性沥青AC-20粗型沥青砼，下面层为13cmATB-25密级配沥青碎石，在国内属于一种创新型结构，也是一种典型的三层式路面结构。
济焦高速JJLM-02合同全长20Km，ATB-25沥青砼设计厚度为13cm，个别因基层顶高程变更路段ATB-25厚度达到了16cm。
因此，ATB-25沥青砼的碾压成了施工中重点控制的一道工序。
3压实质量控制要点
3.1机械的选型与组合
针对济焦项目路面结构层的特征性，项目在机械设备的选用上进行了认真的分析。
由于ATB-25路面下面层压实厚度较大，而中上面层采用的又都是改性沥青。
参考以往的路面施工经验，选用了功率和吨位相对较大，而且，有一定调整空间的压实机械，以适应路面施工的需要，见表1和表2。
ATB-25沥青砼碾压设备表1
序号
机械名称
机械型号
数量
工作能力
性能状况
1
双钢轮压路机
DD-130
1台
13t
良好
2
双钢轮压路机
DD-110
1台
11t
良好
3
双钢轮压路机
CC522
1台
12t
良好
4
双钢轮压路机
BW202AD
1台
11t
良好
5
小型振动压路机
YZC12
1台
2t
良好
6
轮胎压路机
XP260
2台
26t
良好
振动压路机单个钢轮的激振力（KN）表2
压路机型号
DD-110
DD-130
振幅选择/频率
31HZ
42HZ
42HZ
1
35.7
65.2
71.2
2
38.7
70.7
85.0
3
45.8
83.7
100.0
4
54.1
98.8
118.8
5
61.8
112.9
135.7
6
67.9
124.0
149.0
7
71.8
131.1
157.7
8
73.1
133.4
160.0
3.2确定碾压参数
碾压参数主要指碾压速度、碾压遍数、压路机的振幅和频率等。
这些参数的设置应以合理调配施工机械为出发点，以压实质量控制为目标，进行调整和优化。
济焦项目ATB-25沥青砼本来只有两种压实厚度，分别是8cm（16cm/2）和13cm。
后来通过施工检测发现，16cm的ATB-25沥青砼分两层8cm进行碾压效果并不理想。
后来，我部决定变两层8cm为一层16cm一次碾压成型。
通过施工检测发现，碾压效果还相当理想。
因此，在施工过程中就存在三种压实厚度，分别是8cm，13cm和16cm。
而不同施工阶段，根据不同的压实厚度进行了碾压参数的调整。
3.2.1碾压速度
碾压速度对压实质量有着直接的影响。
合理的碾压速度，对于缩短碾压时间，提高工作效率亦有着十分重要的意义。
选择碾压速度的基本原则就是：
在确保沥青混合料压实质量的前提下，最大限度地提高碾压速度，以提高工作效率。
JTGF40-2004对压路机的碾压速度给出了调整控制的范围，见表3。
但是，如果直接按照规范给出的范围来控制压路机的碾压速度，效果不一定理想，因为，规范规定的速度具有普遍性，而在具体的施工中，就需要结合具体情况，比如混合料的类型、气候、压实厚度等因素，制定切合实际的碾压控制速度。
压路机的碾压速度（km/h）表3
压路机类型
初压
复压
终压
适宜
最大
适宜
最大
适宜
最大
轮胎压路机
2～3
4
3～5
6
4～6
8
振动压路机
2～3
静压或振动
3
静压或振动
3～4.5
振动
5
振动
3～6
静压
6
静压
碾压速度应以缓慢均匀地碾压为原则，通过试验路段的铺筑和在施工中的调整，最终确定初压控制速度为2~2.5km/h，复压钢轮压路机为3~4.0km/h，胶轮压路机为3~4.5km/h，终压速度控制在3~4.0km/h。
3.2.2选择振幅和频率
振动压路机主要是利用振动频率接近于材料的固有频率而使材料发生共振，减小混合料级配材料之间的阻力，相互移动而达到最稳定状态的。
振频主要是影响沥青面层部位的表面压实质量，而振幅则主要是影响沥青面层的压实深度。
因此，在选择压路机的振幅和频率时要遵循一个最基本的原则，就是当碾压较厚的面层时应选用低振频大振幅；当碾压较薄的下面层时应选用高振频及小振幅，从而达到最佳压实效果的目的。
济焦项目ATB-25沥青砼存在三种压实厚度，分别是8cm，13cm和16cm。
在选择振幅和频率时，这些是首要考虑的因素。
通过现场调整，针对三种压实厚度最终采用的振幅和频率为：
8cm路段采用DD-110压路机3级振幅42HZ频率，DD-130压路机3级振幅42HZ频率进行碾压；13cm和16cm路段采用DD-110压路机4级振幅31HZ频率，DD-130压路机4级振幅42HZ频率进行碾压。
3.2.3碾压遍数
碾压遍数是决定对混合料所做压实功大小的因素之一。
压实功达不到，压实度就无法保证；相反，压实功太大，对施工机械是一种浪费，并且未必能够取得理想的压实度。
因此，在施工的过程中就要确定合适的碾压遍数，在保证压实质量的前提下，把碾压遍数降到最低。
在ATB-25下面层的施工过程中，通过调整最终确定的碾压遍数见表4。
ATB-25下面层碾压遍数一览表表4
ATB-25厚度（cm）
初压
复压
终压
BW202AD
DD-130
DD-110
XP260
CC522
8cm
1
2
3
4
1
13cm
1
2
2
4
1
16cm
1
3
2
6
1
3.3碾压温度
碾压温度的高低，直接影响着沥青混合料的压实质量。
碾压温度控制得当可用较少的碾压遍数，获得较高的密实度和较好的压实效果。
温度过高，沥青混合料几乎呈很不稳定的流动状态，很难压实。
温度过低，碾压工作将会十分困难，碾压时容易产生难消除的轮迹，造成路面不平整。
同时，因混合料空隙率较大而造成离析和渗水，容易引起沥青路面早期的水损坏。
从理论上讲，ATB-25沥青混合料适宜的碾压温度在130℃~165℃的范围内。
从施工实践来看，为了提高压实效率，可把初压温度适当提高，控制在140℃左右。
初压结束，紧跟着进行复压。
终压对于钢轮压路机温度控制在70℃以上。
4碾压实施方案
沥青混合料压实的目的是提高沥青混合料的强度、稳定性等路用性能，同时也是保证沥青下面层质量的重要环节。
因此，在大面积施工之前，要确定合理的压路机组合方式及碾压步骤，制定合理可靠的碾压施工方案，以保证路面结构层的压实质量。
项目通过铺筑试铺路段，并且在施工过程中根据碾压的效果，最终确定了13cm、8cm、16cm三种不同压实厚度的碾压方案。
4.1第一种碾压方案（13cm）
4.1.1碾压程序
在摊铺足够一个碾压段（20～30m）且温度不小于130℃时，采用BW202AD双钢轮压路机（碾压速度为2.0~2.5km/h）静压碾压1遍，初压不得产生推移和开裂。
复压紧接在初压后进行，采用DD-110和DD-130双钢轮压路机（碾压速度为3.0~4.0km/h）成梯队前进振压后退静压碾压各2遍，然后采用两台XP260轮胎压路机（碾压速度为3.0~4.5km/h）成梯队碾压各2遍。
终压采用CC522双钢轮压路机（碾压速度为3.0~4.0km/h）静压1遍，直到轮迹消除为止。
其中，DD-110压路机采用4级振幅31HZ频率，DD-130压路机4级振幅42HZ频率进行碾压。
4.1.2检测结果
K31+000～K31+600段右幅压实度检测结果：
取芯桩号
取芯厚度
毛体积相对密度
马氏标准
相对密度
马氏标准相对密度压实度
最大理论
相对密度
最大理论相对密度压实度
K31+060中
13.2
2.468
2.472
99.8
2.576
95.8
K31+100中
12.6
2.434
2.472
98.5
2.576
94.5
K31+250左
13.1
2.460
2.472
99.5
2.576
95.5
K31+300中
12.5
2.465
2.472
99.7
2.576
95.7
K31+350中
12.7
2.460
2.472
99.5
2.576
95.5
K31+400右
13.5
2.481
2.472
100.4
2.576
96.3
K31+450中
13.0
2.465
2.472
99.7
2.576
95.6
K31+500中
12.8
2.470
2.472
99.9
2.576
95.9
K31+550左
13.3
2.439
2.472
98.7
2.576
94.7
压实度平均值
99.5
95.5
K31+000～K31+600段右幅渗水系数检测结果：
测点编号
桩号
渗水情况读数（毫升）
渗水系数ml/min
平均值
计时开始读数
一分钟末
二分钟末
三分钟末
1
K31+400
100
145
190
240
47.0
58.0
100
160
230
300
67.0
100
150
210
280
60.0
2
K31+500
100
180
270
350
83.0
83.0
100
170
250
330
77.0
100
195
280
370
90.0
渗水系数平均值
70.5
4.2第二种碾压方案（8cm）
4.2.1碾压程序
在摊铺足够一个碾压段（20～30m）且温度不小于130℃时，采用BW202AD双钢轮压路机（碾压速度为2.0~2.5km/h）静压碾压1遍，初压不得产生推移和开裂。
复压紧接在初压后进行，采用DD-110和DD-130双钢轮压路机（碾压速度为3.0~4.0km/h）成梯队前进振压后退静压分别碾压3遍和2遍，然后采用两台XP260轮胎压路机（碾压速度为3.0~4.5km/h）成梯队碾压各2遍。
终压采用CC522双钢轮压路机（碾压速度为3.0~4.0km/h）静压1遍，直到轮迹消除为止。
其中，DD-110压路机采用3级振幅42HZ频率，DD-130压路机3级振幅42HZ频率进行碾压。
4.2.2检测结果
K24+054～K24+600段右幅第一层压实度检测结果：
取芯桩号
取芯厚度
毛体积相对密度
马氏标准
相对密度
马氏标准相对密度压实度
最大理论
相对密度
最大理论相对密度压实度
K24+090中
8.2
2.428
2.464
98.5
2.575
94.3
K24+140中
7.7
2.397
2.464
97.3
2.575
93.1
K24+190左
7.8
2.418
2.464
98.1
2.575
93.9
K24+280右
8.4
2.421
2.464
98.3
2.575
94.0
K24+330中
8.3
2.408
2.464
97.7
2.575
93.5
K24+380中
7.6
2.400
2.464
97.4
2.575
93.2
K24+430左
8.0
2.421
2.464
98.3
2.575
94.0
K24+520中
7.8
2.410
2.464
97.8
2.575
93.6
K24+570中
8.2
2.415
2.464
98.0
2.575
93.8
压实度平均值
97.9
93.7
K24+054～K24+600段右幅第一层渗水系数检测结果：
测点
编号
桩号
渗水情况读数（毫升）
渗水系数ml/min
平均值
计时开始读数
一分钟末
二分钟末
三分钟末
1
K24+280
100
190
310
430
110.0
132.0
100
220
350
460
120.0
100
280
390
500
167.0
2
K24+400
100
160
230
300
67.0
90.0
100
180
290
380
93.0
100
200
310
430
110.0
3
K24+550
100
280
480
600
167.0
161.0
100
250
400
550
150.0
100
260
450
600
167.0
渗水系数平均值
127.7
K24+054～K24+600段右幅第二层压实度检测结果：
取芯桩号
取芯厚度
毛体积相对密度
马氏标准
相对密度
马氏标准相对密度压实度
最大理论
相对密度
最大理论相对密度压实度
K24+100中
7.9
2.416
2.466
98.0
2.576
93.8
K24+150中
8.3
2.427
2.466
98.4
2.576
94.2
K24+260左
7.5
2.414
2.466
97.9
2.576
93.7
K24+300左
7.8
2.419
2.466
98.1
2.576
93.9
K24+350中
8.2
2.424
2.466
98.3
2.576
94.1
K24+400中
8.1
2.403
2.466
97.4
2.576
93.3
K24+450右
8.4
2.416
2.466
98.0
2.576
93.8
K24+500右
8.0
2.414
2.466
97.9
2.576
93.7
K24+540中
7.6
2.398
2.466
97.2
2.576
93.1
压实度平均值
97.9
93.7
K24+054～K24+600段右幅第二层渗水系数检测结果：
测点
编号
桩号
渗水情况读数（毫升）
渗水系数ml/min
平均值
计时开始读数
一分钟末
二分钟末
三分钟末
1
K24+260
100
210
380
550
150.0
133.0
100
180
290
400
100.0
100
260
400
550
150.0
2
K24+450
100
170
250
350
83.0
97.0
100
190
280
370
90.0
100
210
330
450
117.0
3
K24+510
100
250
400
550
150.0
150.0
100
280
430
600
167.0
100
220
370
500
133.0
渗水系数平均值
126.7
4.3第三种碾压方案（16cm）
4.3.1碾压程序
在摊铺足够一个碾压段（20～30m）且温度不小于130℃时，采用BW202AD双钢轮压路机（碾压速度为2.0~2.5km/h）静压碾压1遍，初压不得产生推移和开裂。
复压紧接在初压后进行，采用DD-110和DD-130双钢轮压路机（碾压速度为3.0~4.0km/h）成梯队前进振压后退静压分别碾压2遍和3遍，然后采用两台XP260轮胎压路机（碾压速度为3.0~4.5km/h）成梯队碾压各3遍。
终压采用CC522双钢轮压路机（碾压速度为3.0~4.0km/h）静压1遍，直到轮迹消除为止。
其中，DD-110压路机采用4级振幅31HZ频率，DD-130压路机4级振幅42HZ频率进行碾压。
4.3.2检测结果
K24+060～K24+600段左幅压实度检测结果：
取芯桩号
取芯厚度
毛体积相对密度
马氏标准
相对密度
马氏标准相对密度压实度
最大理论
相对密度
最大理论相对密度压实度
K24+100左
15.8
2.496
2.468
101.1
2.578
96.8
K24+150左
15.6
2.488
2.468
100.8
2.578
96.5
K24+250中
15.4
2.498
2.468
101.2
2.578
96.9
K24+300中
16.3
2.462
2.468
99.8
2.578
95.5
K24+350右
15.7
2.447
2.468
99.1
2.578
94.9
K24+400右
16.3
2.477
2.468
100.4
2.578
96.1
K24+450中
15.8
2.498
2.468
101.2
2.578
96.9
K24+500中
16.5
2.465
2.468
99.9
2.578
95.6
K24+550左
15.9
2.472
2.468
100.2
2.578
95.9
压实度平均值
100.4
96.1
K24+060～K24+600段左幅渗水系数检测结果：
测点
编号
桩号
渗水情况读数（毫升）
渗水系数ml/min
平均值
计时开始读数
一分钟末
二分钟末
三分钟末
1
K24+250
100
160
230
300
67.0
65.0
100
170
250
330
77.0
100
140
190
250
50.0
2
K24+450
100
130
160
190
30.0
58.0
100
180
260
350
83.0
100
150
210
280
60.0
3
K24+530
100
160
210
280
60.0
63.0
100
175
250
340
80.0
100
140
180
250
50.0
渗水系数平均值
62.0
4.4碾压效果分析
ATB-25沥青砼碾压检测结果为：
13cm施工段落马氏标准密度压实度平均值99.5%，最大理论密度压实度平均值95.5%，渗水系数平均值为70.5ml/min；8cm施工段落马氏标准密度压实度平均值97.9%，最大理论密度压实度平均值93.7%，渗水系数平均值为127.2ml/min；16cm施工段落马氏标准密度压实度平均值100.4%，最大理论密度压实度平均值96.1%，渗水系数平均值为62.0ml/min。
由上述检测结果可以得出：
16cm的碾压效果优于13cm的碾压效果，13cm的碾压效果优于8cm的碾压效果。
产生这种碾压效果差异的原因主要是：
选择了大吨位的振动压路机，提高了混合料碾压的密实度；同时，选择了大吨位的胶轮压路机，封密了表面空隙，使混合料在胶轮揉压下得到充分就位，从而减少了离析和渗水。
因此，通过在施工过程中不断对施工段落进行试验检测和总结，得出这种沥青混合料最适宜的压实厚度为8～15cm，低于8cm将较难压实。
8cm施工段落虽然通过选用振动压路机的小振幅高频率以及增加振动压路机的碾压遍数，基本满足了压实度的要求，但是，在碾压过程中振动压路机对石料有轻微的破坏现象。
而对于16cm的压实厚度通过选用振动压路机的大振幅和低频率，增加振动压路机及胶轮压路机的碾压遍数，也能够达到良好的压实效果。
经济效益比较：
通过对16cm施工段落碾压方案的调整（由分两层8cm施工改为16cm一次碾压成型），不仅加快了施工进度，而且降低了施工成本，提高了经济效益。
见表5经济效益分析比较表。
综合碾压效果和施工成本考虑，ATB-25路面结构层适合厚层碾压。
经济效益分析比较表表5
项目
施工成本价（元/m2）
16cm厚工程量（m2）
施工成本（万元）
分两层8cm施工
74.87
36707
274.83
一层16cm施工
70.56
259.00
节省的成本费用
4.31
——
15.83
5接缝处理
5.1纵向施工缝
纵向施工缝采用热接缝一次成型。
两台摊铺机成梯队联合摊铺，在前一台摊铺机已摊铺的混合料部分留下10-20cm宽暂不碾压，作为后一台摊铺机的高程控制基准面，并有25cm左右的摊铺层重叠，以热接缝形式在最后作跨接缝碾压以消除缝迹。
如果两台摊铺机相隔距离较短，也可做一次碾压。
上下层的纵向施工缝错开20cm以上。
5.2横向施工缝
横向施工缝全部采用平接缝。
在每天施工近结束阶段，安排卸料确保两台摊铺机在同一位置结束。
在摊铺机离开摊铺面时，辅助工人抓紧时间将混合料向摊铺面方向铲起100cm左右，迅速垂直路中线平整铺开120cm宽的彩条布并将反铲混合料平铺在其上，随即进行碾压作业。
碾压结束后用三米直尺沿纵向位置，在摊铺段端部的直尺呈悬臂状，以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置（彩条布在外的以切缝位置为准，彩条布在内的以其为准）割齐后，立即清除弃料。
彩条布的铺垫防止了清除废料时对下一层路面因上下层粘接牢固而带来的破坏。
用湿布抹净灰浆（干燥后，在切面侧面和被损坏的地方涂刷乳化沥青）。
摊铺时，将熨平板按松铺高度（从接缝段面层厚度为基准计算接缝处压实厚度）垫稳，并从接缝后起点摊铺；碾压时，用钢轮压路机斜向碾压，碾压方法见图1，从已铺路面上逐渐移向新铺路面，然后再纵向碾压。
6碾压注意事项
6.1初压静压时要紧靠路缘石和硬路肩进行碾压，后退时可稍离开路缘石和硬路肩2-3cm，复压也要留出2-3cm的空隙，终压时要紧靠路缘石和硬路肩进行碾压。
6.2碾压段长度一般为30-40米，要对初压、复压、终压段落设置明显的标志，便于司机辨认，以免两碾压段搭接处漏压或过压。
对松铺厚度、碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应派专人管理和检查，使面层做到既不漏压也不超压。
对于压路机压实不到的局部沥青路面，采用小型振动压路机振捣
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