振荡压实（共8篇）
振荡压实 篇1
摘要：沥青路面施工中最重要也是最后一个过程就是压实道路路面, 而目前应用最广泛的就是振荡压实技术, 对此本文中笔者结合工作经验总结阐述振荡压实技术的原理、振荡压实沥青混合料接缝碾压技术、振荡压实过程的控制等, 以提高沥青道路工程质量。
关键词：沥青路面,振荡压实,技术运用
0 引言
与传统类型的压路机车相较, 振荡压路机有着全新的机械结构和压实原理, 因而能够弥补传统的振动压路机的缺点, 现在的振荡压实技术可以确保道路中受压实的材料均匀、连续的受力, 完善了振动式压路机在进行压实作业时跳振不连续的缺点, 所以可以达到高质量的压实结果, 对提高道路的使用性能和使用寿命非常有利。
1 振荡压实技术的原理
在沥青路面进行振荡压实施工时, 振荡压路机的两个偏心轴通过齿形传送带在中心激振轴的带动下, 就会产生两个反向等值的激振力。由于这两个激振力一直方向相反、大小相同, 在互相抵消的作用下使得它们的合力在滚轮周向和径向上一直是零, 致使滚轮在自己重力的作用下一直紧紧贴在压实层上。因为这两个反向等值的激振力并不是在同一条直线上作用, 所以将会在旋转平面上形成一个激振力偶矩。当中心激振轴旋转一周时, 偏心轴也跟着旋转一周, 进而改变了激振力的旋转方向。中心激振轴不停的转动, 激振力的旋向也不停的变化, 如此一来, 在机械滚轮上将有反复作用的交变扭矩, 带动滚轮扭转振动, 从而在沥青路面上造成连续的振荡波, 并顺着沥青铺设层的水平方向传送。在中心轴飞速运转的过程中, 因为交变扭矩的作用, 滚轮就会对地面形成前后方向的高频率的振荡压力波, 在交变剪切应力的重复作用下沥青铺设层发生剪切破坏。而且被压层受到连续的静荷载压力进而发生了垂直位移。在垂直压力和振荡压力波的协同作用下, 土粒质点发生了共振现象, 质点重新进行组合排列, 进而通过互相积压去掉了孔隙, 挤出土中的水, 实现了压实的效果。
2 振荡压实过程的质量控制
2.1 初压阶段
初压阶段应依据沥青的混合料类型、沥青的浓稠度和当日气温、压路机的类型和铺设沥青的厚度确定压实的温度。振荡压路机一定要按照由外面向中心进行碾压的原则实施压实工作, 需要重叠相邻的碾压带, 大约重叠0.5倍的滚轮宽度。倘若外侧有挡板、路缘石或者路肩遮挡时, 应该紧紧挨着遮挡物实施压实作业, 倘若外侧不存在遮挡时, 应该在外侧预留35cm的空间, 在完成第一遍压实以后再实施外侧的碾压, 这个时候要注意在碾压外侧时, 应该将压路机的大半重量作用于已被压实过一遍的沥青路面上, 仅仅用压路机车的边缘地方作用在路面的外侧, 尽可能地降低沥青路面的水平方向位移量。而且, 在实施初压作业时, 应该运用轻型钢桶式压路机碾压路面一到两次, 如果找不到轻型钢桶式压路机, 也能够关闭振荡压路机的振荡功能来代替轻型钢桶式压路机。不管运用哪一种方式, 它的线压力都不可以比350N/cm小。应该注意的是, 为了尽可能的防止混合料发生水平位移, 应当使压路机的驱动轮朝向摊铺机, 并且需要保持其碾压路径前后一致。
2.2 复压阶段
复压的关键作用就是压实路面, 是沥青路面压实的重要步骤之一, 需要经过试验确定详细的压实方案。为了达到最好的压实度, 确保最好的孔隙比例, 最少需要碾压3次。在实施道路工程沥青路面的压实操作时, 应保持振荡压路机的振动频率大于35HZ小于50HZ, 调整振幅应大于0.3mm小于0.8mm, 详细的振幅和振荡频率应依据混合料的温度、种类和厚度确定。如果混合料的厚度比较大就选择比较大的以振荡频率和振幅。而且, 还应该保持相邻碾压带的重叠宽度大于10cm小于20cm。
2.3 终压阶段
终压阶段能够去掉滚轮的痕迹等, 起到路面清理的功效。在实施终压操作时, 能够选用双轮钢桶式压路机实施碾压, 如果找不到双轮钢桶式压路机, 能够用关闭了振荡功能的振荡压路机替代。根据实际情况选择进行一至两次碾压。
3 振荡压实沥青混合料接缝碾压技术
3.1 纵接缝的碾压振荡压实
摊铺手段影响着纵接缝的存在与否, 形成纵接缝原因不一样, 往往运用的压实方法也不同。如果使用超过两台的摊铺机组成梯形队列进行摊铺作业的时候, 因为接近摊铺带的混合料的温度相对很近似, 纵接缝并无明显的界限, 所以在实施压实工作时, 只用顺着纵接缝方向正反各碾压一次就好了。如果只使用了一台摊铺机进行摊铺作业时, 应先沿着作业段实施摊铺, 完成摊铺后再回到驶入附近的车道反复作业。振荡压路机应该先是沿着纵接缝线从离开内侧边缘30cm-50cm的地方开始往返各碾压一遍, 再返回到外侧边缘的支挡处实施初压, 每碾压过一遍就朝侧方向移动15cm, 直到移动到远离内侧边缘10cm的地方停止。在铺好附近的摊铺带以后, 再开动振荡压路机车从已经压实的内侧位置开始, 挨着碾压到超过纵接缝线50cm-80cm处。
3.2 横接缝碾压的振荡压实
针对振荡压实横接缝, 在摊铺完前面路段之后、还没有进行摊铺后面的路段之前的这段时间, 对横接缝的压实应该使用相对应的机械沿着接缝方向进行处理。在刚开始压实的时候, 振荡压路机大部分的荷载是压在之前已经被压过一遍的路面上的, 只留下很少的荷载作用在还没有被压实过的新铺路面上, 接着振荡压路机车缓慢平稳的重复实施这样的碾压过程, 直到完成横接缝的振荡压实。
4 结束语
综上所述, 决定道路使用寿命和使用性能的主要因素是沥青路面的压实效果, 采用技术手段来保证沥青路面的压实度是确保道路质量的关键措施, 因此在道路施工中广泛的应用振荡压实技术能很大程度上提高路面的质量。
参考文献
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[2]赵永祯.振荡压实技术在桥面铺装施工中的应用[J].工程机械, 2008 (09) .
[3]文庆斌.振荡压实技术在沥青路面施工中的应用[J].中外建筑, 2010 (04) .
[4]李伟.高速公路沥青路面摊铺碾压工艺控制技术[J].筑路机械化, 2012 (07) .
振荡压实 篇2
前言
随着国民经济的不断发展及时代的进步，传统振动压路机已经无法满足社会经济的发展需求。振荡压路机有效结合了振动与振荡两种压实技术，可以有效解决传统振动压路机施工中存在的问题，更能有效提升工作效率，为公路工程沥青路面施工提供了可靠的保障。本文主要对振荡压实的概况、公路沥青路面施工中振荡压实技术的影响因素、技术应用及要点进行了分析与探究。
由于沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、噪音低、施工期短和维修方便等优良特性，当前世界各国的高等级公路大多采用沥青路面，我国也不例外。目前，我国已经建成的高等级公路中有90%采用了沥青路面。近些年推出的振荡压路机，以新的压实原理和机械结构弥补了振动压路机的缺陷。振荡压实使材料受力合理而且连续，克服了振动压路机压实时跳振不连续的缺陷，从而获得良好的压实效果，提高了路面使用性能和寿命。振荡压实使材料受力合理而且连续，克服了振动压路机压实时跳振所带来的一些弊病，从而获得了良好的压实效果和路面使用的耐久性。
一、公路沥青路面施工中振荡压实技术的影响因素分析
在公路工程施工中，只有根据施工现场的具体要求，选择与之相适应的施工方式技术，才能更好地提升工程的质量，这也是施工的重点内容。为提升其经济效益与社会效益，必须分析沥青路面振荡压实施工的影响因素，只有这样才能确保施工的有效性，才能有效提升施工的质量。
1、沥青层厚度
通常情况下，沥青混合铺层较厚时，其压实度极易达到设计压实度，因厚铺层，具有较长的保温时间，能够为振荡压实提供充足的压实时间。如选用较薄的沥青铺层，其降温具有较快的速度，这种情况下，必须立即压实。在铺层厚度小于4cm的情况下，应对混合料的初温加以重视，并确保压实时间符合施工要求。与此同时，沥青路面结构层厚度应符合混合料最大粒径，当铺层厚度较少时，路面极易出现离析情况，这种情况下将加大施工的难度，并对工程施工质量造成极大的影响。
2、施工材料
应确定混合料表面的纹理构造，如混合料选用较为粗糙的表面，其本身颗粒之间将具有较大的摩擦阻力，为达到设计压实度，应不断增加振荡作用力。如混合料选用表面较为平顺的材料，其具有较小的摩擦力，易于靠拢。这种情况下，路面压实的振荡压实功较小。
3、混合料温度
当具有较高沥青混合料温度时，振荡压路机施工中，在机械振压功作用下路面混合料可能产生流动性，这样将增加施工作业的难度。如具有较低混合料温度，冷却混合料的速度较快，这种情况下，路面压实度难以控制。为此必须重视沥青混合料的温度，确保温度符合施工要求。
二、沥青路面施工中振荡压实技术的应用
公路工程结构中路面是其主要组成部分，因各种荷载及自然因素的影响，路面逐渐呈现出不同程度的损坏。为确保公路工程的安全性及质量，必须确保路面具有较高的强度及稳定性，确保其施工工艺符合施工规定。振荡压实技术作为公路工程沥青路面施工中的重要技术之一，其施工技术水平的高低将直接影响到工程施工的质量。
1、纵接缝碾压
如选用2台以上摊铺机进行施工时，全幅摊铺及摊铺形状呈梯形队列，因相近摊铺带具有相同的沥青混合料温度，及2条纵接缝之间极限很难发现，因此，在具体碾压施工中，以纵缝为依据，振荡压路机应反复碾压一遍，这样可以有效提升碾压施工的质量。
碾压施工中，应确保一前一后2台摊铺机同时进行施工，并确保两台机械之间的距离符合施工要求。这样可以避免完成施工后侧向限位情况出现在摊铺带内侧，在碾压轮挤压施工中，沥青混合料极易出现侧向滑移等现象，为避免问题的出现，在纵接缝碾压施工中，应先顺着纵接缝线压路机进行反复预碾压施工，其遍数为1遍，随后进行全面初压施工，确保碾压接缝位置不存在轮迹后停止施工。
2、横接缝碾压
横接缝是沥青路面摊铺施工中前后连接的位置，在沥青路面横接缝碾压施工中，应选用刚性光轮型压路机，如碾压轮将大量完成压实的路面覆盖，必须在新摊铺的混合料上进行一定范围轮宽的选取，一般控制在13到16厘米之间，随后选用压路机侧移碾压新摊铺路段，以此确保整个横接缝完全碾压。在摊铺车道不相邻时，碾压横接缝施工中，如横接缝一侧未碾压，应将部分材料铺设在路面上，为压路机行驶提供便利。在横接缝碾压施工中应严格遵循横—纵的方式进行碾压，在完成碾压施工后，應防止横接缝结合面出现分离状况。
3、碾压施工要点
路面沥青混合料碾压施工中选用振荡压实技术，应对其碾压组合方式、遍数及压实度等因素进行有效控制，沥青路面平整度及密实度的确定离不开碾压施工，初压、复压及终压是整个碾压过程中的三个阶段。沥青路面中空隙减少是初步碾压施工的主要任务，在施工中确保工作面相对平整，也就是说具有良好的初压质量，就可以避免热量损失过快等情况的发生，同时可以为复压施工提供便利，如确保温度符合施工要求，进而取得最佳密实度。通常情况下初压施工中都会选用追随式碾压，也就是紧随摊铺机进行匀速行驶的碾压方式。施工过程中为避免停机痕迹过深，应尽量避免初压光轮后退停机反向位置停在初压表面，应退到复压能够施工到的位置。
复压施工中，为达到施工设计密实度，通常需要4到6遍，同时必须确保碾压顺序和稳压顺序相同。在复压施工中压路机前行与后退标准为不能超过光轮稳压表面，尽可能做好距离稳压表面最前端2到3米。这样有利于车辙痕迹修复。温度控制是复压施工的重点内容，通常情况下，将其温度控制在130摄氏度。
终压的作用主要是整理，也就是进行轮迹消除。复压结束后应及时进行终压施工，一般选用的机械为双轮钢筒式压路机与关闭振动的振动压路机进行1到2遍静压，碾压速度应控制在每小时3到6千米，应确保终压施工中其温度应控制在70摄氏度以上，确保路面没有轮痕停止施工。
除此之外，摊铺施工中，应调好摊铺机的初始状态，以设计规定确定摊铺厚度、宽度。摊铺机在施工过程中应遵循试铺规定对摊铺速度、振动、振捣频率等进行准确确定，避免施工过程中出现变速、停顿等现象。在没有压实施工中沥青混合料摊铺完成后，不能出现路面踩踏等情况，如下雨天或温度较低情况下，沥青混凝土摊铺施工不能进行。
三、振荡碾压过程中注意事项
1、压路机碾压段长度应与摊铺速度协调，并保持大体稳定。气温高，风速小时，碾压段宜长;气温低，改性沥青混合料路面，风速大时宜短。气温低于15℃，改性沥青混合料路面施工时，压路机应紧跟摊铺机碾压;气温低于10℃时，不容许施工。压路机每次应由两端折回的位置阶梯形地随摊铺机向前推进，使折回处不在同一断面上。在摊铺机的连续摊铺过程中，压路机不得随意停顿。
2、压路机碾压过程中有沥青混合料粘轮现象时，可向碾压轮上洒少量的水或洗衣粉水，不可用柴油。轮胎压路机可不洒水，或在施工开始时或在连续碾压一段时间轮胎己发热后可向轮胎洒水。
3、压路机不得在未碾压成型的路段上转向、调头或停车等候。振荡压路机在已成型的路面行驶时应关闭振荡。
4、对压路机无法压实的桥梁、挡土墙等构造物接头、拐弯死角、加宽部分及某些路边缘等局部地区，应采用振动夯板压实。对雨水井与各种检查井的边缘还应用人工夯锤等补充压实。靠近防护栏的压实有必要用小型的压路机进行碾压或修补碾压作业。
5、在当天碾压的尚未冷却的沥青混合料面层上，不得停放任何机械设备或车辆，不得撤落矿料、油料等杂物。同时应观察路面早期的施工裂缝，发现因超载或推移产生的裂缝应及时调整碾压方式。
6、碾压段的长度要依据沥青混合料的性质和出场温度以及当天的温度和风速等因素确定。碾压段过短会影响平整度，过长会导致温度降低，混合料难于压实，最终影响压实度和空隙率。合理确定碾压段的长度才能提高路面的路用性能。
振荡压实技术以新的压实原理和机械结构弥补了振动压路机的缺陷。振荡压实使材料受力合理而且连续，克服了振动压路机压实时跳振不连续的缺陷，从而获得良好的压实效果，提高了路面使用性能和寿命。
四、结束语
振荡压实 篇3
随着经济的发展, 国家非常重视基础设施的建设, 公路作为我国交通建设中的基础工程得到迅速的发展。而沥青路面是公路中常见的路面, 沥青路面的平整度、密度性、耐久性等直接影响到公路的质量。因此在公路的施工中采用振荡技术处理沥青路面, 这样才能够确保沥青公路路面的施工质量。
1 振荡压实沥青路面混合料接缝碾压技术
1.1 对纵接缝的振荡碾压
在采用振荡碾压的施工中, 通常利用两台摊铺机同时进行施工, 摊铺机需要保持一定的距离。原因在于, 相邻的摊铺带的沥青混合料的温度比较接近, 这样在施工中需要对接缝处进行往返的碾压, 而且碾压的效果比较好。但是采用这种方法, 摊铺带内测往往缺乏侧向限位, 在受到碾压轮挤压的作用下, 容易发生沥青混合料滑移的问题, 因此在进行碾压的施工中需要先沿着纵接缝进行往返的碾压, 然后对外侧路肩处进行初压。在相邻的摊铺带铺好后, 通常以碾压的内测为起点, 之后进行错轮碾压。
1.2 对横接缝的振荡碾压
横接缝一般是指作业段摊铺的连接部位。在对作业段进行转换摊铺时, 需要做好横接缝的技术处理。在进行横接缝的碾压时, 需要采用刚性光轮, 并且沿着横接缝的方向碾压, 以此的碾压路段, 直到越过横接缝为止。在纵横接缝进行碾压的过程中, 需要先对横接缝进行碾压, 然后对纵接缝进行碾压, 这样可以有效地避免横接缝结合面分离的情况。在碾压的施工中, 如果接缝处不平需要补压不平处, 这样才能够保证碾压质量。
2 公路沥青路面施工中振荡压实技术的具体应用
在公路沥青路面的施工中, 压实度直接关系到路面的施工效果, 因此需要采用可行的压实技术。振荡压实技术在公路的施工中的应用非常广泛, 而在实际的应用中, 振荡碾压技术的效果影响因素有很多, 例如, 碾压遍数、碾压机械、碾压速度、碾压组合方式等。在利用振荡碾压技术的时, 主要从三个阶段来控制碾压的效果:一是初压阶段。通常情况下, 需要在沥青混合料铺设结束, 而且还保持高温时, 进行初步的碾压, 这样可以确保混合料铺设的平稳性。为了确保碾压的效果必须准确地确定碾压的温度, 因此在碾压的过程中需要把材料类型、沥青粘度、压路机性能等因素进行综合考虑, 并且经过铺压试验, 才能够确定碾压的温度。二是复压阶段。在采用振荡碾压施工中, 初压阶段无法达到施工要求的压实度, 因此需要进行复压, 而且在此阶段需要开启振荡功能。在具体的施工中需要充分考虑工程的特点, 然后选择适合的碾压方式, 在复压的阶段中需要考虑碾压的遍数, 确保碾压的密实度达到施工的要求, 且尽量不出现轮迹。对于碾压的振荡装置的频率设置, 需要控制在40~50 Hz之间, 但是需要综合地考虑混合料的厚度、温度以及规格等, 如果混合料的厚度比较大, 这样振动装置需要相应的调高振幅和频率。在碾压的过程中, 如果需要倒车, 此时需要关闭振荡装置;而在前进时, 需要重新开启振荡装置, 这样可以避免混合料出现鼓包的现象。三是终压阶段。此阶段是碾压的最终阶段, 主要负责混合料的检查, 而且在此阶段需要关闭振荡装置。需要认真地进行碾压, 直到轮迹消失为止, 确保路面符合施工的要求。
3 公路沥青路面施工中振荡压路机操作注意事项
3.1 做好振荡压实在接缝处的碾压
接缝作业就是在摊铺前和摊铺后的连接, 这样在上个阶段摊铺结束以及下个阶段的摊铺前, 需要对接缝进行碾压, 并且需要做好下列的工作:对于横接缝的碾压需要利用振荡压路机沿着横接缝的方向进行碾压, 在碾压的过程中为了防止漏碾压, 碾压轮需要顺着已经碾压的部分进行依次的碾压, 直到越过横接缝为止。振荡压实横接缝的工作需要在摊铺完成之后, 先进行接缝的碾压, 然后进行沿路的作业, 接着先初压, 然后复压, 最后压实的作业方式。
3.2 做好试铺段的施工
在公路沥青路面的施工要先进行试铺段的施工, 而且试铺段的施工对于碾压工艺具有重要的作用。有些标段的试铺段的施工流于形式, 如果试铺段的施工中摊铺的速度与拌合楼的产量不匹配, 这样就会导致试验段确定的碾压方法在实际的施工中并不适用。
3.3 做好压实度的检查工作
在公路沥青路面的施工中, 需要对路面的压实度进行检查。如果只对路面的上层进行检查, 这样不能够准确地反应出路面的情况, 因此需要检查摊铺机纵向的接缝处, 它是路面压实度比较薄弱的环节, 需要在施工中采用随机选点取芯, 并且需要加强对公路路面压实度的检查。
4 结语
公路沥青路面的压实度是评价公路质量的关键指标。在公路沥青路面的施工中, 可以采用振荡压实技术, 提高沥青公路的压实质量, 这样才能够确保公路的质量。
摘要：路面压实作为沥青公路路面施工中的重要工序, 关系到沥青路面的质量, 因此需要采用振荡压实技术来提高沥青公路路面的施工质量。文章通过分析振荡压实沥青路面混合料接缝碾压技术, 探讨了公路沥青路面施工中振荡压实技术的具体应用和施工注意事项。
关键词：公路沥青路面,振荡压实技术,应用
参考文献
振荡压实 篇4
1.1 振荡压实技术的原理
(1) 振荡压路机和地面一起有个系统共振, 如果振荡压路机的振动不接近系统共振就会产生较低的压实效果。相反, 如果振荡压路机的振动接近系统共振就会产生较高的压实效果。
(2) 压路机的频率的设计通常接近共振, 但不在共振的频率范围内。过高的频率导致传递到地面的能量较少, 并且效果降低。
(3) 系统共振会破坏机器和铺面, 并且会使操作手感到不舒适。
1.2 振荡压实技术的效果
笔者总结认为, 振荡压实技术的效果主要体现在如下几点:一是减小附加的压实;二是减小渗透性;三是防止沥青混合料过度氧化;四是提供足够的剪切强度;五是获得适宜的平整度。
2 公路沥青路面施工中影响振荡压实技术施工质量的因素剖析
2.1 沥青的层厚对振荡压实技术施工质量的影响
通常来说, 较厚的铺层易于达到规定的压实度, 厚的铺层保温时间长, 因此有足够的时间来碾压。而薄层降温快, 需要压路机尽可能快地压实, 因此薄层 (一般厚度在4cm以下) 混合料的初压温度要高, 以保证有足够的时间去压实。
沥青路面的结构层的厚度应与混合料的最大公称粒径相匹配, 对于常规的沥青混合料, 层厚宜不小于混合料最大公称粒径的3倍。当铺层厚度过小时, 路面会产生离析, 出现压实困难、集料压碎的状况。路面压实度得不到保障。
2.2 施工材料的性质对振荡压实技术施工质量的影响
(1) 混合料表面的纹理构造。
具有粗糙表面的混合料之间难以相互移动, 产生较高颗粒间的摩阻力, 需要更大的能量去压实。在压路机的作用下, 外形平滑的混合料摩阻力较小, 较容易靠拢在一起。这种类型的混合料只需要较低的压实功。
(2) 集料的安定性。
软的或坚固性不好的集料在钢轮压路机的作用下会破碎, 从而难以达到较好的密实性。
(3) 集料的吸水性。
吸水性大的集料会使沥青从集料表面进入颗粒内部, 因此使混合料变干, 使压实更困难。
(4) 沥青的粘度和含量。
高粘度的沥青会限制集料颗粒的移动。沥青含量低的混合料集料间的润滑较差, 形成干涩、坚硬的混合料, 难以压实。
2.3 混合料的温度对振荡压实技术施工质量的影响
混合料的温度对振荡压实技术施工质量的影响主要体现在如下几个方面:
(1) 太高的温度会导致压路机作用下混合料流动, 太低的温度会导致混合料太硬而不易压实。
(2) 合适的压实温度应该为:有足够的时间完成压实的温度。
(3) 最佳压实温度取决于集料间的摩阻力、混合料级配、混合料体积性质以及沥青粘度, 如果其中一个因素变化, 压实温度也会发生变化。
(4) 尽可能在沥青混合料温度比较高时碾压, 只要摊铺料能承受压路机的重量, 粒料不被钢轮粘起, 或有过大的压痕, 或推移物料, 就应当开始碾压。
2.4 施工所采用的振荡压路机对振荡压实技术施工质量的影响
施工所采用的振荡压路机对振荡压实技术施工质量的影响主要体现在其对沥青路面施工材料压实状态的影响, 一般情况下, 使用重型的振荡压路机所获得的压实度比较大, 使用轻型的压实机械设备所获得的压实度比较小。
3 振荡压实技术在公路沥青路面施工中的施工应用说明
3.1 公路沥青路面施工中振荡压路机的选择
(1) 根据机械配套情况正确选择振荡压路机.其中, 生产率的计算方式为体积生产率:单位时间的压实方量, 适用于对路堤、基层和底基层的压实生产率计算。面积生产率:单位时间的压实面积, 适用于沥青路面生产率计算。在完成以上计算的基础上, 根据机械配套情况正确选择振荡压路机。
(2) 根据压实作业项目正确选择压路机
①路基和底基层的压实。通常选择压实功率大的重型和超重型振荡压路机。
②路面作业时。选择中型振荡压路机, 可获得高密实度和平整度。
③路肩、桥涵等小范围作业。可选择轻型振荡式压路机, 可以有效避免路缘的崩塌, 以及构筑物的毁坏。
(3) 根据被压实材料的特性来选择
①砂土和粉土。特征是黏结性差, 易受水侵蚀, 不宜被压实。易使用较大功率的振荡机械进行压实。
②黏土。特征是黏结性好, 含水率较大, 压实需要较大的作用力和作用时间。易选用功率较小的振荡压路机。
③含碎石和砾石的沥青混合料, 宜选用功率较大的振荡压路机。
3.2 公路沥青路面施工中振荡压路机的施工作业流程
(1) 初压:
初压是碾压过程的第一步, 通常采用轻型的振荡压路机, 因为轻型的振动压路机可以减少混合料的水平推移。同时初压应尽可能在高温下进行, 但沥青胶结料的温度也不能过高, 这取决于混合料组成和层厚, 温度可达到150℃。一旦混合料冷却, 沥青胶结料的粘度会增大, 密实度则难以达到。
(2) 复压:
复压在初压后进行, 通常采用采用低幅的振荡压路机来进行复压作业, 复压是获取压实度的最后一步, 也是获取路面平整度的第一步。对于较难压实的混合料, 根据需要可选用重型振荡压路机进行复压。
(3) 终压:
终压可以提高路面平整度, 在路面温度尚能消除轮迹时进行, 一般来说, 终压应在混合料低于80℃前完成。低于此温度, 就变得很难压实。不同的混合料有不同的最低压实温度要求, 一些较高, 一些低于经验值, 必须区别对待。
4 公路沥青路面施工中振荡压路机的施工注意事项
4.1 做好振荡压实在接缝处的碾压
接缝就是作业段摊铺前和摊铺后的连接处。上一作业段摊铺结束后, 在下一个作业段摊铺之前, 应对接缝进行技术碾压处理。其中振荡压实在接缝处的碾压需要做好如下两点:
(1) 碾压横接缝应沿横接缝方向利用振荡压路机进行横向碾压。开始碾压时, 碾压轮的大部分应压在已压实的路段上, 然后压路机依次向未被压实的路段侧移碾压, 直至完全越过横接缝处为止。
(2) 振荡压实在横接缝处的碾压工序紧随摊铺工序, 先进行接缝碾压, 然后沿作业路段, 按先初压, 然后再复压, 最后再终压的顺序进行压实作业。
4.2 做好试铺段的施工
试铺段的施工对确定碾压工艺非常关键, 各标段也都非常重视, 但一些标段的试铺工作流于形式。如摊铺速度与拌和楼产量不匹配, 不同碾压方案施工长度太短等。导致试验路确定的压实方法, 在实际施工时做不到。
4.3 做好压实度的检查
上面层压实度检查时, 不能全面反映路面的状况 (厚度、压实度) 。一般而言, 摊铺机纵向接缝处是路面压实的薄弱环节。有必要在施工中采用随机数选点取芯, 并加强对纵向接缝附近路面压实度的检查。
4.4 做好相关技术人员的培训工作
沥青路面碾压的最主要问题还是技术人员及压路机操作手对路面压实技术了解的不够深入, 很多情况下只是沿用过去路面的施工经验, 适应不了路面结构及工作状态的变化, 因此, 在施工的过程中各标段针对压路机配备等情况对相关技术人员开展好针对性培训工作。
5 结语
公路沥青路面压实质量作为评价公路质量的一项重要指标, 通过采取先进的技术措施来不断提高公路沥青路面的压实质量是保证公路质量和使用寿命的重要前提。振荡压实技术在公路沥青路面压实作业施工的应用对提高公路施工质量发挥了非常重要的作用。
摘要：本文结合当前公路沥青路面施工中常用的振荡压实技术, 从振荡压实技术的相关概念谈起, 然后对公路沥青路面施工中影响振荡压实技术的相关因素给予了深刻的剖析, 最后就公路沥青路面施工中振荡压实技术的施工应用进行剖析。
关键词：公路,沥青路面,振荡压实技术,压实质量
参考文献
[1]刘明康.公路沥青路面施工中振荡压实技术的应用探讨[J], 城市建设理论研究, 2008 (01) .
振荡压实 篇5
1 振荡压路机在施工中的技术及工作原理
压实在生活中有广泛的利用, 很多地方都应用到压实技术, 比如说:路基建设、路面修复、水利工程方面等, 同时, 压实技术在公路建设的应用中, 是大力推动压实技术进步的重要因素。由于以往传统的压实会让路面出现很多脱落、开裂等诸多问题, 在二十世纪末, 世界各国都在对公路压实技术进一步的改进。瑞典人首先提出了振荡压实的新技术, 振荡压实技术就是利用了土力学中变剪应力, 并结合垂直原理, 也就是在路面压实的工程中将所需的材料重新排列, 利用搓揉和垂直振荡压实减少空隙, 让路面结构更加的坚实, 当前, 运用较广泛的是日本研发的水平振荡压路机。这些新技术的运用, 改变了传统压路机的弊端, 从根本上提高了沥青公路的质量, 延长了公路的使用寿命。
振荡压路机就是传统压路机两边转轴安装两个偏心块, 总体结构和传统压路机基本没变, 只是振荡压路机利用的是在滚动过程中偏心轮产生的合力, 使路面在压实过程中做大程度的满足密实度和平整度。振荡压路机两边的转动轮采用的安装方式是相位差是180度, 振动压路机在沥青路面的压实工作中, 压路机的滚轮和震荡轮所产生的震动波, 振动压路机的最佳碾压速度为3~6km/h, 最佳压实层厚度0.3~0.5m.要提高压实效果和压实生产率, 同时振荡块会产生垂直压力, 这就是振荡压力机的工作原理。
2 传统压路机和振动压路机的对比
2.1 传统轮胎压路机的工作原理及特点
传统的轮胎压路机就是通过压路机本身的重量对路面进行压实。其工作原理就是压路机来回的在路上滚动, 仅仅通过轮胎的重量进行压实。这种压实的方式一般都是靠轮胎压路机来回压路的次数以及其重量来看压实效果的, 而通常情况下, 如果轮胎的重量太大, 会导致沥青路面的基本结构因重量分布的不均匀而被破坏, 沥青路面也由此而受到损坏。并且, 现在很多沥青路面的建设中都是使用改性沥青, 沥青是刚铺上路面的时候热量还很高, 而轮胎是胶质的, 长期使用, 必然会让压路机的使用寿命减少和影响沥青路面的质量。
2.2 传统的冲击振动压路机
传统冲击振动压路机与传统轮胎压路机的不同点就是垂直压力运动, 利用振动轮向路面进行垂直施压, 通过冲击力让路面变得紧实, 冲击压实技术是将当前振动压实的高频率、低振幅改为高振幅、低频率, 在压实作用中较大地增加了对土石方的压实功能。如25KJ三边形冲击压实机的冲击功能较振动压实机增加10倍, 压实影响深度达5m, 有效压实厚度由振动压实的0.20~0.30m, 增加为1.00~1.50m, 且冲击压实机的碾压速度较振动压实机提高两倍, 通过实践已经证实了这点。目前常用的压实机的有25KJ-T3三边形和15KJ-T5五边形两种压实机。25KJ压实机用于原位碾压和层厚1m以下填料碾压以及碾压质量的检验。15KJ压实机用于层厚50-75cm的填料碾压, 由于是五边形轮子, 可比25KJ压实机用较少遍数获得所需的密实度。对施工现场原位材料的深层压实能形成较高强度和稳定性, 而不必换填材料, 在多数情况下, 直接修筑底基层和基层就可得到优质道路。但是正是因为传统的冲击压路机在压实过程中, 没有考虑到密实度的临界值, 继续施压, 会造成路面的负荷, 导致沥青公路寿命以及路面的击碎情况。
2.3 振荡压路机的特点
振荡压路机的第一个特点是:它在压实沥青路面的时候, 不会产生垂直冲击力。因而, 使用振荡压路机, 沥青路面就不会出现因为压路机的垂直振动导致的波纹等不平整的现象。振荡压路机的第二个特点是:它是在垂直方向和水平方向上进行压实的, 所以其压实深度会比较浅, 但是已被压实的沥青路面层在强度、效果上比振动压实好。在振荡压路机使用过程中, 其振荡轮与一直在跟地面接触, 对沥青公路面进行水平振荡, 能够很快地压实路面, 并且在整个压实的过程中, 其对路面的振荡相当平缓并且没有冲击力, 所以公路的内构不易损坏。相对于振动压路机来说, 振荡压路机在某种意义上能够延长公路使用寿命。适宜的温度对沥青公路路面来说也是一个非常重要的要素, 因为它在沥青公路路面建设的过程中扮演着保持沥青的柔软和压实的角色。而振荡压路机恰恰能给沥青公路路面创造一个最适合的密实度和温度。若使用的是振动压路机。一旦被压实的路面密实度达到临界点, 如果再继续进行压实, 那么公路的内构将会被破坏。这样就会缩短了公路的实际使用寿命, 使其跟设计使用寿命出现较大的出入。
3 振荡压路机的压实效果
在沥青路面的建设过程中, 通过传统压路机和振荡压路机的比较, 可以分析出振荡压实技术的优势, 这一点既可以从压实的土壤就可以看出, 又可以通过在施工中对路面压实情况的数据调整也可以看出来。现在大家都在提倡环境保护、节能的口号, 振荡压路机在能量上面也比传统的压路机节约的多, 并且降低噪声对人们生活的影响。
结束语
通过对新技术的振荡压路机和传统轮胎压路机以及传统振荡压路机的对比分析, 我们不难发现, 新技术在实际运用过程中都比传统的压路机有优势, 在国家倡导节能减排的今天, 由于新技术的振荡压路机的发动机小的原因, 对人们生活的影响也比较小, 从诸多方面考虑, 振荡压路机在公路沥青公路的建设中将会得到越来越广泛的运用。
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振荡压实 篇6
在我国公路施工过程中, 沥青路面施工始终是其重要的组成部分, 而公路沥青路面施工离不开振荡压实技术的有效应用。因此, 对公路沥青路面施工中振荡压实技术的应用进行研究和分析就具有极为重要的技术意义和现实意义。
1 振荡压实技术
振荡压实技术是一项系统性的技术, 这主要体现在技术原理、应用优越性、技术影响因素等环节。以下从几个方面, 对振荡压实技术进行分析。
1.1 技术原理
振荡压实技术的技术原理主要是通过振荡压路机在使用过程中的振动频率进行调整, 保证震荡压路机的振荡频率能够有效的达到压路机行驶运转过程中与沥青路面之间的系统共振频率的要求。除此之外, 在对其技术原理进行分析的过程中发现, 这一技术应用的大前提是地面在振荡压路机的振荡频率下实现共振, 并且在这一过程中更加充分的调整路面土壤中的相关组成结构和嵌挤性质。另外, 在对其技术原理进行分析的过程中发现其能够有效的达到提高沥青路面结构强度以及耐久性的目的。
1.2 应用优越性
振荡压实技术的应用优越性才是促使其得到广泛应用的重要前提。振荡压实技术在公路沥青路面施工过程中的应用能够有效地为沥青路面提供足够的剪切强度, 与此同时还能够更加有效的避免沥青路面施工过程中出现的沥青混合料过度氧化的情况。除此之外, 振荡压实技术的应用优越性还体现在其能够对沥青路面的整体平整度和耐久性有着非常重要的提升作用。另外, 在振荡压实技术的应用优越性分析过程中, 其能够有效的避免沥青混合料在施工温度的影响下出现混合料不停流动、很难凝结的现象, 从而能够在此基础上促进公路沥青路面施工经济效益与社会效益的有效提升。
1.3 技术影响因素
技术影响因素对于振荡压实技术的影响是显而易见的。在对区域技术影响因素进行分析的过程中, 工作人员应当理解其最为主要的影响因素, 通常包含了振荡压路机的类型和沥青混合料的施工温度, 以及沥青混合料的配置性能等同步的因素。此外, 在对技术影响因素的分析过程中, 工作人员还要对其他影响因素也要有深刻的认识, 例如沥青混合料的施工温度应该根据混合料的配置比例和混合料的压实体积以及沥青材料的整体黏度来决定, 因此在这一前提下对于路沥青路面施工中振荡压实技术进行应用就有着非常高的必要性了。
2 公路沥青路面施工中振荡压实技术应用
公路沥青路面施工中振荡压实技术的应用包括了诸多内容, 其主要包括了注重质量控制、做好调整工作、合理结合技术等内容。以下从几个方面对公路沥青路面施工中振荡压实技术应用进行了分析。
2.1 注重质量控制
注重质量控制是路沥青路面施工中振荡压实技术应用的基础和前提。由于振荡压实技术在初压阶段的施工目的主要是完成对沥青混合料的平整压实工作, 因此在这一阶段中施工人员应当尤其着眼于质量的控制。除此之外, 由于振荡压实技术的初压阶段一般都集中在沥青混合料摊铺完成后立即进行, 因此, 工作人员应当尽量选择沥青混合料施工温度较高的状态下操作, 更加充分的提升沥青混合料的振荡压实效果。
2.2 做好调整工作
做好调整工作对于公路沥青路面施工中振荡压实技术应用的重要性是不言而喻的。当公路沥青路面的边缘位置不存在障碍物的情况下, 工作人员应该注重优先将边缘位置空出。除此之外, 由于振荡压实技术在中压阶段往往是相应的复压阶段, 因此工作人员应当注重有效的调整公路沥青路面的压实密度, 并且切实保证中压次数至少在3遍以上。另外, 工作人员应当注重确保公路沥青路面拥有工程设计的规定密实度和规定强度, 同时能够更好地保证公路沥青路面的材料孔隙率符合工程的设计要求, 促进其沥青路面的使用性能以及使用寿命得到更加有效的提升。
2.3 合理结合技术
合理结合技术是公路沥青路面施工中振荡压实技术应用的核心内容与重中之重。工作人员应当始终注意保证震荡压路机的振荡频率以及匀速行驶的状态。除此之外, 施工单位在振荡压实技术的终压阶段中可以相应的采用关闭振荡频率的振荡压路机进行振荡压实工作, 并且在这一过程中施工人员还可以综合传统的压实工艺和振荡压实技术来对不同应用阶段进行分析, 最终促进路沥青路面施工中振荡压实技术应用可靠性和精确性的不断进步。
3 结语
随着我国国民经济整体水平的持续进步和公路施工效率的日益进步, 公路沥青路面施工中振荡压实技术的应用得到了越来越多的重视。因此公路施工人员应当对沥青路面施工的内容有清晰的了解, 在此基础上通过技术实践来促进我国公路施工整体水平的有效提升。
参考文献
振荡压实 篇7
由于沥青路面拥有良好的耐高温、抗低温和防水侵蚀等性能, 故而在我国绝大部分的公路建设过程中, 采用的均是沥青路面。振荡压实技术在沥青路面施工过程中最为常见, 该技术的应用能够有效保证沥青路面平整、路基紧实, 从而确保了工程项目质量。
2 振荡压实技术的产生
振荡压实技术是通过利用交变剪应变原理, 使颗粒的排列变得更加紧密。具体方法是:通过装配一对对称的偏心块轴, 两块轴之间达到180°的相位差, 然后在运行过程中生成相应的力, 最后通过震荡轮传导于地面。在沥青路面的铺设过程中, 通过振荡压实技术的应用, 可以有效提高公路紧实度, 从而提高工程质量, 延长公路使用寿命[1]。
3 振荡压实技术在沥青路面施工中的应用原则
振荡压实技术的应用原则主要有两个方面:首先一定要尽最大努力保证振荡压实机与系统共振相一致, 这对振荡压实技术的实际应用至关重要, 只有两者尽最大可能保持一致, 才能在具体施工过程中取得最佳的应用效果。如果无法在两者之间确保一致, 工程质量就会大打折扣[2]。
如果振荡压实机超过或低于系统共振频率, 则会产生一系列的不良后果。比如, 振荡压实机的工作频率过高, 与系统共振不相适应, 则会导致机器的工作效率降低、作业效果变差, 更有甚者会直接危害工程质量。也会产生极差的人机功效, 影响工人对机器的操作手感。
4 振荡压实技术的技术效果
震荡压实技术的技术效果具体体现在4个方面: (1) 通过振荡压实技术的应用达到精准施工, 降低不必要的附加压实程度; (2) 有利于提高沥青路面的密实性, 降低路面的渗透效果, 保证工程质量; (3) 防止施工原料的浪费, 避免沥青过氧化; (4) 可以有效确保沥青路面的平整, 提高工程质量[3]。
5 振荡压实技术在沥青混合料接缝上的应用
5.1 在纵向接缝上的应用
在施工过程中, 若有多台沥青摊铺机在同一施工场地进行作业, 则应保证在施工机器中保留一定的间距。这是由于相接的施工场地中所铺设的沥青的温度差别不大, 因此只需要一台机器在纵向接缝上进行一个周期的施工即可达到预期效果。但是采用这种作业手法会导致不必要的麻烦, 因为在这种工作状态下, 机器的侧方定位感会受到极大的限制, 由于机器对地面沥青的挤压, 会对刚刚铺设的未成型的沥青产生严重的侧向平推。所以, 第一步应当对纵向接缝采取预压作业的方式, 在预压完成后再进行初压作业, 待一切准备妥当后, 安排施工机器对向行驶, 交错作业。若不同施工段之间的沥青铺设时间间隔较长, 则应优先对左侧路段进行施工作业[4]。
5.2 横向接缝上的应用
横向接缝的处理效果是工程质量好坏的一大体现, 对于横向接缝的处理, 刚性压路机是最好的选择。由于不同施工段之间的衔接均是横向接缝, 因此横向接缝的处理对于确保施工质量至关重要。在完成一个施工段后必须做好与已有工程的无缝衔接。首先, 应当对横向接缝进行恰当的处理, 然后再沿着接缝的延伸方向进行作业直至接缝完全消失。若临近车道还未进行沥青的铺设工作, 那么就一定要对沥青边缘进行合理处理, 避免车轮将边缘的沥青平推出去。通常, 应优先处理横向接缝, 纵向接缝次之, 这样就能够有效缓解已铺设沥青的分离情况。
6 振荡压实过程中不同阶段的质量控制问题
6.1 初压过程
初压过程作为振荡压实施工过程中的第一个阶段, 初压工作的质量好坏对后续工作影响重大。在初压过程中最重要的是保证沥青路面表面的平实, 在沥青等路面材料到达施工场地后, 应立即开展初压工作。初压过程中, 地面沥青温度高, 不稳定性强, 流体性明显, 所以一定要防止压路机对沥青的平推作用, 这对于后续工作至关重要。正式初压之前, 要明确沥青的温度, 达到所需温度后, 沥青的状态、路面厚度及当地的气候条件等都要作为重要的影响因素统筹考虑。在施工时, 首先要遵循由外侧向中央的施工顺序, 且在具体施工中相邻的施工带之间进行重叠作业以确保工程具有可靠的质量。若在施工场地的边缘地带遇到障碍物时, 则应避免与障碍物的接触, 尽量向内侧运动, 若没有, 则需要在场地边线内保持一定距离。在进行了一次完整的施工过程后, 要着重对边线内的部分进行重点压实。在这个过程中要注意, 压路机一定要将重心放置于已经完成压实工作的施工带中, 一定不能将机器整个驶向边线内侧区域, 这样可以避免公路边缘被机器的重力所压迫导致被平推。在施工过程中, 要保证机器工作线路的稳定, 不能随意更改工作线路, 在施工开始和结束前都应放慢速度, 减少对路面的不利影响[5]。
6.2 复压过程
在经过初压工作后, 进入了整个工程的重要阶段--复压过程。复压顾名思义就是反复进行振荡压实作业来使路面沥青更加紧实, 目的在于强化初压时对沥青地面的塑形。在复压过程中, 根据施工现场的气候状况、沥青的主要构成及种类等确定具体的复压次数, 至少4次。在压实过程中, 一定要保证压实次数, 只有严格遵从施工要求才能保证质量, 确保工程总进度。
6.3 终压过程
终压作为整个工程的最后一个步骤, 起到画龙点睛的作用。在之前反复的振荡压实作业中, 包括大型施工机器的使用都会对未成型的路面产生各种各样的压痕。终压的意义就在于把之前施工过程中产生的压痕全部清理掉。在进行终压作业时, 只需将振荡器关闭, 使用机器走过一个来回即可。
6.4 振荡压实过程中的注意事项
公路施工是由多个步骤紧密连接起来的一项工程。在工程施工过程中, 沥青的铺洒、压路机的碾压、施工段纵横向接缝的消除等工作的进度都要服从于整个工程的总进度。各部门之间要合理安排工作顺序, 优化内部工作质量, 保证工程总体处于一个稳定的顺利进展的过程中。压路机在工作时, 要采取一定的措施来确保沥青等不会黏着于压路机上。在施工过程中, 要做好施工现场的交通管制措施, 杜绝一切车辆在未定型的路面上随意转向、长时间停车等。
7 结语
通过本文可以了解到, 保证沥青路面的建设质量对于我国国民经济的发展具有重要意义。总而言之, 高质量的公路交通建设需要振荡压实技术的成熟运用。目前, 我国的振荡压实技术越来越成熟, 为建设更高质量的公路交通网络打下基础。
摘要：在公路工程施工过程中, 沥青是否得到充分的振荡压实, 对工程质量起到了至关重要的作用, 并直接影响着交通运输安全和驾驶员的驾车体验。论文主要对公路施工过程中, 被广泛应用的振荡压实技术作全面阐释, 充分展现了振荡压实技术的应用效果, 以及工程后期的质量检测技术。
关键词：振荡压实,沥青路面,施工
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振荡压实 篇8
1 振动和振荡压路机压实自动控制的现有方案
目前在沥青道路建设中被广泛使用的双钢轮振动或振荡压路机的压实自动控制系统的研究已取得了长足的进展。其中有代表性的压实自动控制方案有如下三种。
1.1 BOMAG公司VARIOMATIC方案
该系统的主要特点是:(1)最佳频率固定不变;(2)振幅根据被压材料的刚度变化自动调节;(3)以钢轮跳离地面为约束条件,即激振力的增大(振幅的增大)不得导致钢轮跳离地面。
1.2 HAMM公司VOC及IQ.2方案
主要特点是:(1)振动振荡复合作用,振动和振荡的频率与振幅均可独立无级地进行调节;(2)同时考虑频率、振幅、碾压速度的优化;(3)以最短时间内获得最大压实效果为优化目标。
1.3 模糊控制方案
文献[3]提出的模糊控制方案,归纳起来有如下要点:(1)频率与振幅作为不同的组合同时优化;(2)当压实度较小时,采用低频率高振幅的压实方法,随着压实度的不断增大,则采用高频率低振幅的压实作为自动控制策略的依据,以获得最大压实度作为优化目标;(3)频率和振幅的调节范围均很大,频率为30~52 Hz,振幅为0.4~0.8mm,各分为6档,搭配为13种组合分别对应13档压实度(60%~97%);(4)利用模糊控制的方法将上述控制策略转化为某种模糊控制规则,将当前的压实度作为输入量根据模糊控制规则获得相应的模糊化的最佳频率和振幅,然后经反模糊化运算得到精确的最佳频率和振幅作为输出的控制量;(5)以机器的最大激振力作为约束条件,即最佳频率和振幅产生的激振力不得大于机器的最大激振力。
2 各种控制方案的比较
2.1 两种控制策略的不同思路
从以上的讨论中可以看到在制订工作参数优化的控制策略时存在着两种不同的思路:一种是基于在碾压过程中压实度与工作参数之间没有明确的函数关系的考虑,而采用大范围的暗箱搜索的方法,工作参数优化的目标是压实度尽可能达到所要求的目标值。另一种思路是在研究滚轮与热沥青混合料相互作用的基础上,按一定的规律来搜索最佳的工作参数,优化的目标是压实度的增量小于某一设定的数值。
第一种控制策略虽然避开了有较大难度的滚轮与热沥青混合料相互作用规律的研究,但它的缺点是明显的。由于搜索带有很大的盲目性,不仅是搜索的时间长,可能出现无效反复搜索(不收敛)和误导(振松与集料破碎),而且由于优化的目标是压实度的绝对值,在实际工作中实现时会有很多困难。因此,国外目前多数的压实自动控制方案大都属于第二种方案。
2.2 BOMAG与HAMM控制方案的优缺点
B O M A G公司自动调幅机构其结构简单,这种智能调幅压实系统能自动选择与被碾压材料的压实度状况相匹配的振幅,从而消除材料出现压实不足或过压现象,提高了压实度的均匀程度,能够消除振动轮的跳振,避免粗骨料破碎。该系统有手动控制和自动运行两种模式。但该系统仅有一个固定不变的最佳频率,实际上不同的被碾压材料其最佳频率是不同的,也就是说最佳的压实频率是随着被碾压材料的不同而变化的,并且该系统以钢轮跳离地面为约束条件并不能有效保证压实效率的提高。
H A M M公司的智能压实系统具有振动、振荡和二者组合的三种压实方式,微处理控制智能压实器能够无级调节振幅、频率和速度的大小以自动地适应所有被碾压材料的变化。微处理控制与以前的方法不同的是,新方法在设备进行反向转换、开关的开启和闭合时,无需再将频率减小至零,只要保持频率不变,无限减小振幅即可实现。这样,既保证了振动系统和振荡系统的平滑的启动和关闭又不致产生共振,节约了能量,避免了反松现象,但系统结构复杂。
2.3 模糊控制方案的优缺点
采用此种模糊控制方案的优点是完全不需理会振动轮与被压材料之间相互作用的物理、力学关系,因而可以省去压实过程的大量试验研究。
但是也正是因为缺乏对压路机工作参数与压实效果之间规律性的深入认识,就有可能使搜索过程违背压实的基本规律而导致严重的压实缺陷。这一方案的缺点是:(1)很宽的频率和振幅范围完全没有必要,有时甚至是有害的。(2)作为自动控制策略的依据:当压实度较小时采用低频率高振幅的压实方法,随着压实度的不断增大,则采用高频率低振幅的压实,以及据此而制订的模糊控制规则缺乏理论分析和试验验证的依据,在某些情况下有可能导致严重的压实缺陷。(3)模糊控制变量、隶属度函数等参数的确定带有较大的主观性。(4)用机器的最大激振力来限制最佳频率和振幅的选择是不合理的。
3 振荡压实自动控制的技术实现方案
振荡压实自动控制系统是压路机控制系统的核心。为使振荡压路机能够对不同的被碾压材料,以及在碾压过程中由于各种因素引起的被碾压材料的密实度之差异进行实时监测,并根据检测值进行工作参数(频率,振幅、碾压速度、碾压遍数)的调节。通过对振荡压路机工作参数的自动调整,使之与被碾压材料及作业环境相适应,优化压实过程,使单位铺层面积的被碾压材料能够在单位时间内充分吸收压实能量,并转化为压实功,旨在用最少的压实遍数,达到最佳的压实效果,实现压实过程的最佳化。相关关键技术问题的解决为开发振荡压路机的压实自动控制系统奠定了坚实的基础。
在振荡压实自动控制的技术实现中首先要解决的两个关键技术是振幅的无级调节和压实度的随车实时监测装置。
3.1 振幅的无级调节机构
振幅的调节要比频率的调节实现较为复杂,它需要由一套机械机构使偏心轴发生偏转来完成调幅。当需要改变振幅时,由控制器给出电信号控制步进电机从而驱动一蜗轮蜗杆,进而带动行星调节机构使内、外偏心轴相对位置发生变化来实现无级调幅的目的。
文献[1]给出了一种行星齿轮传动机构与液压马达组成的振幅无级调节机构。
3.2 振荡压路机压实度随车监测装置
3.2.1 压实度随车监测装置的工作原理
在振荡压实的数学模型基础上,根据钢轮绕轴心的摆振运动和轮心沿平行于被碾压层并垂直于轮轴方向的振动运动之间存在着时间的滞后和相位差,并且随着被碾压材料的逐步压实,钢轮与被碾压层间的滑转逐步增大,而两运动之间的时间滞后和相位差也逐渐增大直至达到一稳定值。按照这一原理来实现压实度控制的方法其特点是:通过测量钢轮绕轴心的摆振运动和轮心沿平行于被碾压层并垂直于轮轴方向的振动运动之间的时间滞后或相位差来直接估计钢轮与被碾压层之间的滑转程度和估计被碾压层的压实程度。这一估计是通过将在某一压实程度下在某一时刻或某一时间间隔内确定的两运动之相位差与某一参考值相比较来实现的。这一参考值可以是在标准压实程度下测得的两运动之间的相位差,也可以是在另一压实程度下测得的相位差。前者可给出对压实度绝对值的估计,而后者则将给出压实度的某种相对估计[2]。试验表明,该振荡压实计的重要优点是由于其采用相位差作为估值的参数,它对干扰的敏感性要比采用幅值域作为估值参数的其他类型振荡压实计小得多,而且不必进行曲线拟合而可直接获得,测量环节少,方法简单可靠,因此在工作的稳定性和测量精度方面都更容易达到较高水平[4]。
3.2.2 压实度随车监测装置的结构方案
振荡压实的压实度随车监测装置的结构如图1所示。
压实度随车监测装置由三个传感器和一个处理器组成,三个传感器中的两个用来检测钢轮绕轴心的摆动运动,第三个传感器用来检测钢轮的水平振动运动。处理器用来计算两运动间的相位差或时间滞后。安装在驾驶室中的显示器显示出时间差或相位差等为操作人员提供决策和操纵信息。
为了获得两运动间的相位差,需要检测如下两个信号:(1)一个是钢轮轮心沿平行于被碾压层并垂直于轮轴方向的振动运动可采用一安装在过钢轮轮轴并与被碾压层平行的平面内的轮心振动加速度传感器,并使它的轴线与轮轴相垂直(见图2所示)。该安装方式可使传感器只检测轮心平行于被碾压层并垂直于轮轴方向的振动运动,而不会检测到钢轮与绕其轴心摆振的运动。(2)另一个是钢轮绕其轴心摆动运动信号的检测。这一信号的检测较为复杂,原因是当钢轮在滚动时,安装在钢轮上的加速度传感器不仅检测到摆振的加速度而且还检测到水平和垂直方向加速度在钢轮切线方向的分量,而这是不需要的。因此,为从这些加速度中检测出摆振加速度,需采用图2所示方案来解决这一问题。
在过钢轮5的轮轴的平面A且与轮心对称的位置上,安装两个轮沿加速度传感器1和2,两个加速度传感器的底座平面应与平面A保持一致,并使它们在钢轮绕其轴心摆动的某一瞬时所检测的切向加速度,大小相等而方向则或者都是指向底座平面的,或者都是离开底座平面的。为了增大传感器所感受到的摆振信号,传感器1、2应尽量安装在轮心较大的半径处,如接近轮缘的地方。两个传感器所检测的信号经合成后输出,此时检测得到的钢轮水平和垂直振动的信号ax和ay将相互抵消,仅留下钢轮绕轴心摆动的信号aT。此传感器1感受到的加速度信号为a1=aT+axsinθ,传感器2感受到的加速度信号为a2=aT-axsinθ,合成的结果则为a1+a2=2aT。由于振荡轮是不断滚动的,所以合成后的加速度信号将通过安装在振荡轮上的集电器4传输给处理器。
对所检测的振荡轮的摆振运动和轮心的水平振动运动的信号进行适当的处理后,便可确定两者之间的时间滞后或相位差。
3.2.3 信号处理的方案
信号方案是首先确定在一个周期内两信号过零点的时刻,相减后获得一时间差∆t,对在若干周期内获得的时间差进行平均化处理后可得到一平均的时间差∆t,则它即代表了两信号之间的相位差。
在图1中表示了按上述方法进行信号处理的框图,从过钢轮中心的平面A内(参见图2)沿轮缘切线方向相向设置的加速度传感器1和2所检测到的信号经合成后被送至电荷放大器放大,同时轮心水平振动加速度也经另一电荷放大器放大。数据处理装置首先将两正弦波整形变为方波,同时将第二波形反向,再与第一波形相“与”而得一脉冲波,其脉冲宽度就为两波形之间的时间滞后。然后由微处理器完成平均化处理,亦可由积分电路求得。
在上述相位差压实计的基础上,增加一安装在激振机构中央传动上偏心质量中间位置(激振力矩过零点)的脉冲采集器(参看图3),按照前述的原理即可测定滚轮的滑转率。
3.3 振荡压实压实自动控制策略的总体思路
研究表明,在给定的热拌沥青混合料和给定的压路机条件下,影响铺层压实效果的因素主要有激振力矩的振幅与频率、碾压速度和碾压遍数等4个工作参数。要在4个参数的搭配中寻找一组满足目标函数的最佳组合是一件十分繁复的工作,因此制订正确的控制策略对于更快更好地实现目标函数的要求有着十分重要的意义。
在前述中已经指出存在着两种不同思路的控制策略。一种是将振动或振荡压实过程看作是一种全然不知道其内部结构和规律的“黑盒”。人们知道的只是它的输入激励和输出反应,因而只能在很宽的区域内进行寻查。另一种思路是基于对碾压过程的物理、力学本质的深刻认识,按照一定的规律来搜索最佳的工作参数。采用前一种控制策略虽然避开了要对工程上的物理过程进行深入的研究,但其搜索过程容易出现盲目性,不仅搜索的工作量大,还可能导致脱离实际的错误结果。由于已经存在有大量有关热沥青混合料与振动或振荡压路机相互作用的研究,包括数学模型的研究和大量实验室试验和工程现场的试验研究。因此,对于振动和振荡压实过程来说并不是对其内部规律一无所知的“黑盒”,显然,采用前一种控制策略是不可取的。
其次关于热沥青混合料的压实效果或压实质量,实际上并不单纯只有一个压实度的要求,而且还必须考虑到诸如不能压碎集料,保持良好的平整度等方面的要求。因此在实现优化目标函数的同时,通常会有许多约束条件。这些约束条件会限制变量搜索的范围,这不仅会减轻寻查的工作量,更重要的是限制导出错误的结果。因此为了避免出现实际压实过程不允许出现的情况,在制订优化控制的策略时,必须充分研究工程应用对压实过程各方面的要求,并制订出相应的约束条件来控制出现误导的结果。