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基于沥青?#35775;?#22353;槽修复的振荡压实应用研究
2018年12月29日    阅读量:30505    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

引言

近30年来,中国道路施工方式从纯人力发展?#20132;?#26800;化,施工材料也得到巨大突破,具有减振、降噪特性的沥青混合料被广泛使用;与此同时,公路病害屡见不鲜,?#35775;?#22353;槽作为一种常见的?#35775;?#26089;期损坏,?#29616;?#24433;响车辆行驶的舒?#24066;?#21644;安全性,折损道路使用寿命。

大量研究表明,坑槽现象与压实效果不佳密切相关。静力压实深度有限,振动压实也因冲击效应往往造成集料破碎、?#35775;?#19981;平及裂缝?#35748;?#35937;,得不到令人满意的压实效果中国沥青网sinoasphalt.com

材料能否被压实与所受碾压力的作用方向无关,因此振荡压?#23548;?#26415;被提出并得到发展。振荡压实?#20132;?#26080;冲击,能够适应特殊区域的压实,而且其揉搓作用能够避免冲击产生的缺陷,压实效果良好。

本文以沥青?#35775;?#22353;槽修复工程为依托研究振荡压实,不仅能够验证振荡压实的优越性,还可通过记录过程的资料和数据对振荡压?#23548;?#22353;槽修复工艺进行理论分析。

沥青?#35775;?#25391;荡压实机理

振荡压路机普遍采用的双轴机构:在工作过程中发动机除提供行进驱动力外,同时将扭矩通过副齿轮箱传递给振荡轮上的液压发动机,从而驱动双轴带动偏心质量块旋转;旋转过程中,偏心质量块将产生总是处于水平方向的离心力,使得振荡轮由水平往复位移。

振荡?#31181;行?#20197;?#27426;?#30340;振幅和频率进行水平振荡。

异于冲击作用,振荡压路机产生的水平激振力将通过其在沥青混合料面上产生的摩擦力传递给钢轮,这样就在混合料面上产生水平方向的连续搓揉作用。压实过程中钢轮与混合料连续接触,解决了振动压路机冲击力作用下引起的集料破碎、?#35775;?#35010;缝等问题,其激振力沿行进方向传播,对道路周围的结构体影响小,适用于特殊区域压实。

随着压实的进行,沥青混合料的刚度增加,阻尼系数减小,若摩擦力不足以将激振力完全传递给沥青混合料,系统将会出现滑转,从而导致有用功率下降,激振能量不能得到较好利用。因此,有必要合理地调节振荡频率和振幅等?#38382;?#20197;输出最佳激振力。

坑槽修复试验方案

根据试验要求和?#23548;?#26465;件,选取某段乡镇道路进行坑槽修复,该地区按中国气候分区为2-4,年降雨量大于1000mL。

坑槽修复准备

沥青?#35775;?#22914;果压实不佳,或在水作用、交变车辆载荷的作用下,将会产生坑槽损害,同等载荷作用下坑槽边缘外将会产生5~10倍于正常?#35775;?#30340;应力,加剧?#35775;?#30772;坏。采用挖填法进行修复,能够彻底解决坑槽问题,同时采用振荡压?#30340;?#20445;证?#35775;?#21387;实效果。

开槽是挖填法修复坑槽的首要?#26041;冢?#26412;试验选取的坑槽深度为4.1~6.3cm,以正方形加?#27493;?#30340;?#38382;劍?#20998;别选择I、II型坑槽进行平行试验。

得?#20132;?#26412;坑槽模型后,需要对坑内破碎的旧料进行处理,并吹干其中积水,接着喷洒适量的粘接剂(如沥青),为后续工艺做好准备。

材料及设备

选用90#沥青拌和的AC-13混合料。

压实设备采用同等级hAmA hD 12VV振动压路机和hAmA hD 12VO振荡压路机,这2款小型压路机的工作质量和静线压力相同,适用于试验对?#21462;?/span>

?#35775;?#25351;标及要求

根据《公路工程质量检验评定标准?#36820;?#35201;求检测?#35775;?#36335;用指标,检测设备均来自重庆交通大学道路检测?#34892;模?#32463;重庆计量检测局检验合格。

采用压实度沥青混合料最大理论密度试验器实测压实后最大理论密度为2.552g·cm-3,检测使用的电子天平和计时器满足要求,并严格控制温?#21462;?/span>

振荡压实?#38382;?#30340;选择

对本次振荡、振动压实对比试验进行压实工艺及压实?#38382;?#25511;制,使其在最佳状态下工作。鉴于振动压?#23548;?#26415;较为成熟,可参考相关资料选取?#38382;?#32780;对振荡压实则需要对其?#38382;?#21644;工艺进行试验讨论。

压实频率及遍数

在沥青混合料受压的初始阶段,密度低、温度高,混合料具有较大的变?#25991;?#21147;,此时激振力的频?#26102;?#21270;对混合料压实密度大小有显著影响;随着碾压的进行,混合?#32454;招?#24471;以提高,阻尼系数降低,抗变?#25991;?#21147;增加,此时频率对压实密度影响甚微。

为选取最适于试验的振荡频率,以0.52mm为振幅,分别在6种频率(25、28、31、34、37、40hz)、6种压实遍数下进行压实,记录原始资料并采用mATLAB进行分析。

可知,压实作业超过4次后检测到的沥青混合料密度变化不大,曲线?#20132;海?#25925;选取频率为30hz左右进行4?#25991;?#21387;能够得到较好的压实效果,同时控制碾压?#38382;?#33021;够保证经济指标。

行进速度及遍数

若以压?#33633;?#20869;某个点或线的受压时间(T)考虑,碾压?#38382;?m)、行进速度(v)与受压时间的关?#33633;?#33268;可以表示为

但这并不表示碾压?#38382;?#36234;多、压实速度越慢,效果就越好,必须考虑各个轮次压实温度的损失,过慢过多的压实将会导致后续工艺无法在正常温度下进行,降低施工效率。

为选取最适于试验的行进速度,以0.52mm的振幅分别在6种速度(3、3.5、4、4.5、5、5.5km·h-1)、6种压实遍数下进行压实,得到压实密度数据经mATLAB处理的结果。

可知,行进速度为3~4.5km·h-1时进行4次压?#30340;?#22815;得到较好的效果,同时保证后续工作温度可控,提高效率。

振荡压实与振动压实的对比

参照相关标准,对试验路路用?#38405;?#25351;标进行检测,得到振荡压实与振动压实修复坑槽的结果。可知:振荡压实所修复的坑槽路用?#38405;?#25351;标满足检验标准且优于振动压实。压实度?#26376;访娉性?#33021;力和使用寿命有显著影响,挑选表5中8个坑槽的压实度进行对比研究。

坑槽KC4、KC8施工过程中AC-13沥青混合料用料量不足,从拌和?#38745;?#36816;进行压实,使得压实度不达标。除此之外,试验选取的其他坑槽压实度均达到最大理论密度的92%以上,相?#26085;?#21160;压实得到的KC1~KC3号坑槽而言,振荡压实得到的KC5~KC7号坑槽修复效果较好。

振荡压实后的坑槽平整度既可以保证行车过程平稳,又能降低道路受到的峰值应力,延长使用寿命。坑槽KC3的平整度为6.6mm,未达到标准,这是因为振动冲击力对被压介质的作用力不平稳,难以得到平整的?#35775;媯欢?#22312;振荡压路机的静压、搓揉作用下,坑槽的平整度更?#20204;?#36739;为均匀,保持在3.5mm左右。

振荡压实得到的坑槽,其渗水系数均值为220.5mL·min-1,?#26085;?#21160;压实低65.75mL·min-1,能够较好保护?#35775;?#21450;下面的结构层(特别是在高寒地区),防止水的侵害。

振荡压实得到的坑槽,摩?#26009;?#25968;为107.25,较振动压实提高了13.79%,能保证车辆在湿滑的道路上行驶时有足够的摩擦力?#27426;?#26500;造深度进行分析,同样可以看出振荡压?#30340;?#33719;得较好的效果。

结语

在本次坑槽修复试验中,当振荡压实振幅为0.52mm时,该型振荡压路机在频率为30hz左右、速度为3~4.5km·h-1及碾压?#38382;?#20026;4遍时接近最佳工作状态。在进行振荡压实时应该根据施工环境选取合适的工艺,使振荡压路机的效率和优势得到充分发挥。

振荡压实在5cm左右深的沥青?#35775;?#22353;槽修复中能够得到较好的压实效果,可用于相应情形,特别应在市区、桥梁等特殊环境推广使用。


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