压实机械广泛用于公路路基路面、铁路路基、机场跑道、堤坝及建筑物基础等基本建设工程的压实作业。
压实的原理
路基、底基层、基层或面层材料压实不足，在使用过程中，路面上就可能产生车辙、裂缝、沉陷和水损坏，也可能使整个路面产生破坏。而压实的任务是，在路基施工过程中要保证路基达到要求的密实度，以便可以在路基上立即铺筑各种路面，而且铺成的路面是高强度的。路基、路面使用过程中不会由于进一步压实而产生有害的形变。以高标准进行路基、路面的压实，是保证路基、路面应有强度和稳定性的一项最经济有效的技术措施。为了加速公路建设，对路面与路基进行压实作业，是使路面与土基达到应有稳定性和强度非常有效而且经济的技术措施。
压实是通过施加外力使被压材料提高密实度的过程。铺筑材料的压实过程，是向压实材料加载，克服松散多相材料中固体颗粒间的摩擦力、粘着力，排出固体颗粒间的空气和水分，使各个颗粒发生位移，互相靠近。铺筑材料经压实后，密实度增加。
在室内对细粒土或多种材料进行击实试验时，影响土或路面材料达到规定密实度的因素有：含水量、土或材料的颗粒组成以及击实功。
如在《道路施工技术与装备》教育部重点实验室的土槽内对级配土进行压实。我们知道，粘性土压实时，土太干或者太湿都不能把土压实，只有在适当的含水量范围内才能压实。在一定的压实功能作用下，粘性土能压实到最大密度的含水量，称为最佳含水量，此时对应的土的干容重为最大干容重。可以通过击实试验测定。
击实试验分为轻型和重型两种，主要区别在于击实功能不同，轻型锤中2.5kg，击实落距30cm，土壤分三层击实，每层击25次，土样体积1000cm3，每cm3受到的击实功为0.05kgm/cm3。重型击实试验中，锤重4.5kg，击实落距45cm，土壤分5层击实，每层击27次，土样体积1000cm3，每cm3受到击实功为0.27kg/cm3。
现以重型击实试验为例。其中，B点所对应的含水量为最佳含水量，A点所对应的含水量小于最佳含水量，C点所对应的含水量大于最佳含水量。
可以看出，小于或者大于最佳含水率，被压材料都不能够达到最密实的状态，只有最佳含水率下被压材料的排列才是最紧密的，土或材料的含水量对所能达到的密实度起着很大的作用。当然，各种不同土的最佳含水量和最大干密度也是不同的。这与土的性质有关。
某一种土或路面材料的最佳含水量和最大干密度是随压实功变化而变化的。对同一种土或同一级配集料而言，击实功增加时，其最佳含水量减小，而最大干密度增大。在工地用压路机碾压时，同样是这种规律。如果我们保持压路机的质量不变，而增加压路机的质量；或增加压路机的质量，不改变碾压遍数，都可以得出与室内相同性质的含水量密实度曲线。材料的含水量接近压路机压实时的最佳含水量时，需要的压实功最小。当采用规定施工方法控制压实时，控制含水量是碾压时的重点。为了保证满意的压实结果，使土在(或接近)最佳含水量条件下得到碾压是及其重要的。
所用的压实机械对一定含水量下的路基土和路面材料的压实状态有很大的影响。压实机械是一种利用机械自重、振动或冲击的方法，对被压实材料重复加载，排除其内部的空气和水分，使之达到一定密实度和平整度的作业机械。使用轻型压路机只能得到较小的密实度，使用重型压路机可以得到较大的密实度。振动压路机比相同质量的普通光面钢轮压路机的压实效果好得多。不但密实度大，而且有效的压实深度也大(含水量大的黏土除外)。
本文重点对压实机械的原理及运用做出详细的描述。
现有传统的压实方法
传统的压实机械按其压实原理可分为静力式压路机、振动式压路机、冲击式压路机三种类型。下面将分别对这三种类型的压路机进行叙述。
静力压路机
静力式压实机械沿被压材料表面往复滚动，利用机械自重产生静压力作用，迫使其产生永久变形而达到压实的目的。被压材料在压力的作用下，克服颗粒间的内聚力和摩擦力，使原有的结构受到破坏，颗粒重新排列，大颗粒之间的间隙被小颗粒所填充，变成密实状态，达到新的平衡。静力压实过程中，影响压实的一个主要参数就是静压力，其大小取决于钢轮的质量以及钢轮与铺层的实际接触面积。钢轮质量越大，产生的静压力越大；接触面积越小，也能达到产生较大静压力的效果。对于不同的压实材料，钢轮与被压材料的接触宽度都不一样，很难计算钢轮与铺层的实际接触面积，所以较简单的方法是用钢轮的质量除以钢轮的宽度，即静线压力。当达到一定密实度后，这时作用于被压材料的压力，只能引起弹性变形，而压力过大时，则使被压材料产生剪切破坏。
当密实度达到一定的程度之后，为了进一步提高被压材料的密实度，必须使用较重的滚轮来进行碾压。但是，依靠静载荷进行压实，材料颗粒间的摩擦力阻止颗粒进行大范围的运动，随着静载荷的增加，颗粒间的摩擦力也增加。因此，静力压实有一个极限的压实效果，无限地增加静载荷，有时达不到要求的压实效果，反而会破坏原有材料的结构。
静力作用压路机按碾压轮的结构特点可分为钢制光轮、凸块碾(或羊角碾)和轮胎压路机。
羊脚压路机，是在普通钢轮上安装了若干羊脚，呈梅花形布置；凸块压路机与羊脚压路机类似，故也称羊角压路机为凸块压路机。
轮胎压路机是利用充气轮胎及其悬挂装置的可变性，使轮胎与土层间保持一定的接触面。除利用充气轮胎与被压实材料接触时间长以及与地面接触上的压应力均较大的特性来进行压实外,因轮胎从与地面接触到分离的揉搓水平压实力，沿行驶方向有压实力及沿机械的横向压实力的作用。使沿各个方向移动材料粒子可得到最大的密实度。地面压力的大小取决于轮胎的负荷以及轮胎与被压材料的接触面积。改变压路机的配重可以改变每个轮胎上的负荷，从而影响轮胎与地面的接触压力。但是在实际现场中，很少采用更换配重的方法，一般都是通过调整轮胎压路机的轮胎压力来改变静态力的大小。当轮胎压力降低时，轮胎会变得瘪平，接触面积更大，静态力变小；当轮胎压力升高时，接触面积变得更小，可以产生更大的静态力。
振动压路机
振动压路机是一种相对复杂的机械，在钢轮内安装有振动轴，振动轴上安装有偏心块。在振动系统的带动下，振动轴快速旋转，使得钢轮产生振动。在振动力的作用下，产生的一系列压力波会传递到被压材料中。在振动压力波的作用下，降低被压材料颗粒间的内摩擦力，铺层中的骨料产生移动，这样有利于骨料的重新定位，而且在振动力的作用下更容易减少骨料之间的空气，达到压实土壤的目的。在进行振动压路机的设计过程中，必须做到振幅、频率、机器速度和钢轮质量的相互匹配，使得振动压路机在压实过程中能平稳作业。只有在平稳压实过程中，压实能量在很大程度上传递到被压材料中。如果整机参数不匹配，将使得部分压实能量无法被被压材料吸收而返回至机器。出现这种情况，钢轮将会产生跳振，不但影响压实效果，还可能损坏铺层。振动压实具有静载和动载组合压实的特点，压实能力强，压实效果好，生产效率高。
振荡压路机是在振动压路机的基础上发展起来的一种新型的压实机械。振荡压路机滚轮内具有两根转动方向相同,同步旋转的偏心轴,两偏心轴的旋转相位差为180°,且偏心质量及偏心距分别相等,保证了激振力的合力沿滚轮圆周径向始终为零,而产生激振力偶M(t)=2rmew2Coswt。因此,当两偏心轴每旋转一周,力矩方向改变一次,形成了滚轮扭转振动。
振荡压路机在碾压过程中，振荡轮始终不跳离地面，而是利用滚轮摆动形成高频振荡压力波，对滚轮前后地面施加交变剪切力，实现对土的持续静载作用与水平剪切应变的组合压实。其作用力主要集中在被压材料的上层。适用于压实深度不大的压实作业，作业效率高、能耗小。
冲击式压路机
冲击式压路机又名冲击式压实机，它是利用装载机牵引一个三边形或者五边形非圆滚轮(冲击轮)以一定速度在滚动中冲击拍打地面，利用集中的冲击能量达到压实土石填料的目的。属于低频、大振幅压实过程，压实功能大、效率高、影响深度大。在相同的质量条件下，冲击压实可以得到更大的力，产生更多的能量，比静态力能更快地达到所需要的密实度。其风险在于会破坏铺层中的骨料，改变原有被压材料的配合比，而且采用过大的冲击力会降低被压材料的压实度，达不到原有的效果。所以在设计冲击式压路机的时候必须做到冲击力和重量、作业速度和振动频率等参数之间的相互匹配。
先进的压实机械
真空压路机
传统压实方法，不论是静压、振动压实还是冲击压实，由于压实过程中封闭气体的气体弹簧效应，使得沥青混合料很难被压实。对于上述的封闭气体，在沥青与骨料粘结界面处与沥青组织内，还存在相互连通并和道路表面大气相连通的微孔网络。真空压实技术就是在压路机的下方安装一个密闭的真空室。由于压差的作用，封闭的气体突破沥青薄膜，减少了内部孔隙率，增加了压实度。目前，真空压路机距离市场化还有一段距离。通过实验室试验，我们发现真空压实环境下沥青混合料的压实效果要优于非真空环境下沥青混合料的压实效果。
可以知道，在同等条件下，真空环境可以明显提高沥青混合料的压实度。且压实度的大小顺序为：振动+真空工况>振动工况>静碾+真空工况>静碾工况。可见，在同等试验条件下，真空压实与常规压实相比，由于封闭气体突破沥青膜，沥青发生重新分布，改善了沥青与集料的粘附，增大了沥青饱和度，也会使集料颗粒相对于自身的平衡位置产生平动和转动，内部结构发生变化，减小了矿料间隙率，提高了混合料的压实度。
智能压路机
智能压实是在传统压路机上安装压实质量检测系统和压实力无级调节系统，及时发现欠压和过压区域，根据压实程度调节输出的压实力，对未压实的区域及时采取措施，调整压实参数，实现快速高效压实。随着智能压实技术，这种技术将大量用于工程实践中，实现施工质量信息化管理，工程质量将不断提高，路面使用寿命得到延长。
高频与多频振动压路机
高频振动压路机和多频振动压路机是近些年来发展起来的新的压实技术。高频振动压路机的频率可以达到67-70Hz，低振幅通常在0.2-0.3mm，可以满足普通振动压路机不能满足的薄层路面和桥面铺装压实的需要。多频振动压实技术是由两个或者两个以上简谐振动复合而成的一种简单有效的压实方法，可以适应压实材料的多样性要求。
仿冲击振动压路机
振动压路机是一种高频率、低振幅的压实机械。随着铺层厚度的增加，其对被压材料的影响深度衰减速度很快。冲击式压路机是一种高振幅、低频率仿冲击振动压实机采用特殊结构的圆形滚轮，结合了冲击式压路机和振动压路机的特点，具有影响深度大、压实效率高、表层均匀平整、压实质量高等特点。
结论
压路机的性能直接决定了施工道路的质量，不同类型的压路机都有其各自适应的范围。本文对现有压路机的主要类型进行了归纳概括，并且对目前国内外几种较先进的压路机进行了简单的阐述。国内的压路机厂家可以将自身的压路机与国外先进的压路机进行对比分析，找到自身的不足，不断创新，提高国内压路机在国际上的竞争力。
