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技術(shù)交流

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淺談SMA瀝青路面施工的現(xiàn)場(chǎng)控制
發(fā)布時(shí)間:2011-09-07     作者:佚名       來源:本站整理      分享到:
摘 ??要?本文介紹了SMA瀝青路面的特性以及永咸高速公路SMA路面施工質(zhì)量控制措施,對(duì)于大面積推廣應(yīng)用SMA瀝青路面技術(shù)具有較強(qiáng)的指導(dǎo)和借鑒作用。
關(guān)鍵詞 ?SMA瀝青路面??? 現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)控制??
概述
SMA(Stone Matrix Asphalt,簡(jiǎn)稱SMA)瀝青混合料是由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(xì)集料組成的瀝青馬蹄脂,填充間斷級(jí)配的粗集料骨架間隙而形成的眼擠型密實(shí)結(jié)構(gòu)混合料。使用情況表明,SMA路面結(jié)構(gòu)不僅在高溫、重載時(shí)車轍變形量低,而且低溫性能良好。
1 SMA改性瀝青及SMA路面的特性
SMA改性瀝青及SMA路面是一種新型的路面結(jié)構(gòu),具有如下特性:(1)造價(jià)較高,抗車轍能力強(qiáng),對(duì)路基與路面的施工質(zhì)量要求較高;(2)改性劑必須完全分散在瀝青中,才能充分發(fā)揮其效能;(3)SMA瀝青混合料具有粗集料多,礦粉多,改性瀝青結(jié)合料多,細(xì)集料少,摻纖維穩(wěn)定劑,材料要求高的特點(diǎn);(4)只有在高溫狀態(tài)下碾壓才能達(dá)到密實(shí)效果,且不產(chǎn)生推擁,耐高溫、抗低溫、穩(wěn)定性好、不開裂(木質(zhì)纖維素起到了加筋作用);(5)混合料冷卻后非常堅(jiān)硬,強(qiáng)度高,不透水、防水性能好;(6)路面噪音小、使用壽命長(zhǎng)。目前SMA已被高速公路廣泛采用。
SMA路面的最大特點(diǎn)是瀝青用量多達(dá)5.9%,普通瀝青碎石路面瀝青用量?jī)H為3.1%,其次是粗集料多細(xì)集料少,礦粉多達(dá)10%,而普通瀝青路面僅用5%。
2?SMA改性瀝青配合比分析
?
2.1 礦料配合比例
根據(jù)永咸路中心實(shí)驗(yàn)室路面組和長(zhǎng)安大學(xué)新型路面研究所共同完成的永咸高速公路SMA-16目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)報(bào)告,依照有關(guān)的技術(shù)規(guī)范、試驗(yàn)規(guī)程以及永壽至咸陽(yáng)高速公路SMA路面施工細(xì)則的規(guī)定,永咸高速公路目標(biāo)配合比如下:
2.1.1 礦料配合比例(見表1)
表1?礦料配合比例

集料規(guī)格(mm)
19-9.5
9.5-4.75
4.75-2.36
機(jī)制砂
石粉
配合比例(%)
50
25
5
9
11

2.1.2 油石比:6.15%,瀝青用量(或含量):5.8% 。
2.1.3木質(zhì)素纖維摻量:0.3%(占混合料百分?jǐn)?shù))。
2.1.4 抗剝落劑摻量:0.3%(占瀝青百分?jǐn)?shù))。
上述目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)方案中,SBS改性道路石油瀝青,技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果見附表1?;|(zhì)瀝青為SKA-90級(jí)道路石油瀝青,技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果見附表2。木質(zhì)素纖維采用北京墾特萊公司生產(chǎn)的絮狀木質(zhì)素纖維產(chǎn)品,其技術(shù)性質(zhì)及試驗(yàn)結(jié)果見附表3??箘兟鋭┎捎昧宋靼补费芯克靼踩A澤道路材料有限公司生產(chǎn)的PA-1型瀝青抗剝落劑。碎石使用臨潼韓峪石料廠生產(chǎn)的碎石,規(guī)格分別為:A料(19-9.5mm)、B料(9.5-4.75mm)、C料(4.75-2.36mm)。機(jī)制砂(2.36-0mm)、填料采用涇陽(yáng)產(chǎn)石灰?guī)r加工。礦料的技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果見附表4。
2.2 礦料配合比例設(shè)計(jì)
2.2.1 初試級(jí)配。在規(guī)范規(guī)定的SMA-16級(jí)配范圍內(nèi),通過比較試驗(yàn),擬定了3個(gè)初試級(jí)配,見表2。
表2?初試級(jí)配

編號(hào)
各篩孔(mm)通過量(%)
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
1
100
93.25
78
58.7
30
21.5
17.2
15.2
13.2
12
9.9
2
100
92.5
75.5
54.3
28
21
17.1
15.1
13.2
12
9.9
3
100
93.1
77.5
57.6
26
18
14.6
13.4
12.2
11
9.4

2.2.2 分別測(cè)定VCADRC,并分別采用6.1%的油石比制作馬歇爾試件,擊實(shí)次數(shù)為雙面各50次,拌和溫度180℃,擊實(shí)溫度165℃,測(cè)定并計(jì)算各體積指標(biāo),結(jié)果見表3。
???????? ???????????????????????表3?各初試級(jí)配體積試驗(yàn)結(jié)果匯總

編號(hào)
VCADRC
γf
VCAmix
VMA
VV
1
38.7
2.442
34.9
15.9
2.9
2
39.4
2.425
33.6
16.6
3.6
3
38.7
2.413
31.3
17.0
4.2

2.2.3 按VCAmix<VCADRC及VMA>16.5%的規(guī)定,確定2號(hào)級(jí)配為設(shè)計(jì)級(jí)配。
3 油石比的確定
根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)級(jí)配,改變油石比成型試件,按照規(guī)范要求測(cè)定各指標(biāo)值,并確定最佳油石比。馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)溫度為60℃,加載速度為50mm/min。不同油石比的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表4,其中空隙率計(jì)算,試件密度采用毛體積相對(duì)密度,最大理論相對(duì)密度采用計(jì)算。?
?
4?馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總

油石比??????????????? (%)
5.8
6.1
6.4
毛體積相對(duì)密度
2.416
2.425
2.431
穩(wěn)定度??????????????? (KN)
12.88
13.92
13.84
流值?????????????????? (mm)
6.27
8.28
11.4
空隙率????????????????? (%)
4.4
3.62
2.99
礦料間隙率?????????????? (%)
16.64
16.60
16.66
粗集料骨架間隙率???????? (%)
33.89
33.65
33.48

按技術(shù)規(guī)范規(guī)定的確定最佳油石比的方法和步驟,最終確定的最佳油石比為6.15%,其混合料的礦料間隙率為16.61%,不小于規(guī)范規(guī)定值。
4 配合比檢驗(yàn)
按確定的礦料配合比例及最佳油石比,進(jìn)行混合料路用性能檢驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果匯總見表5,各項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)值均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。
????????? 表5?配合比檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果匯總

序號(hào)
項(xiàng)目名稱
試驗(yàn)結(jié)果
規(guī)范值
1
動(dòng)穩(wěn)定度(次/mm)
11000
≥3000
2
水穩(wěn)定性
殘留穩(wěn)定度(%)
93.8
≥80
3
凍融劈裂強(qiáng)度比(%)
86.5
≥80
4
謝倫布瀝青析漏結(jié)合料損失(%)
0.045
0.1
5
肯塔堡飛散混合料損失??? (%)
2.75
15
6
低溫彎曲破壞應(yīng)變(με)
?
≥2500
7
滲水性(mL/min)
基本不透水
80

[page_break]
附表1
?????????????????? SBS改性瀝青技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果

序號(hào)
技術(shù)指標(biāo)
單位
試驗(yàn)值
規(guī)范值
1
針入度(25℃,100g,5s)
0.1mm
73
60~80
2
針入度指數(shù)PI
?
0.037
-0.4
3
延度(5℃,5cm/min)
cm
41.9
30
4
軟化點(diǎn)(R&B)
76
55
5
運(yùn)動(dòng)粘度(135℃
Pa·s
?
?
6
閃點(diǎn)
260
230
7
溶解度
%
99.3
99
8
彈性恢復(fù)(25℃)
%
93
65
10
48h熱貯存軟化點(diǎn)差
1.8
2.5
11
密度(15℃
g/cm3
1.032
---
12
?
老化(163℃,5h)
質(zhì)量變化
%
0.11
1.0
針入度比
%
86
60
延度(5℃)
cm
27.5
20

?
附表2
??????????? SK-90(基質(zhì))瀝青技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果匯總

序號(hào)
技術(shù)指標(biāo)
單位
試驗(yàn)值
規(guī)范值
1
針入度(25℃,100g,5s)
0.1mm
87
80~100
2
針入度指數(shù)PI
?
?
?
3
軟化點(diǎn)(R&B)
49
?
4
60℃動(dòng)力粘度
Pa·s
?
?
5
10℃延度
cm
?
?
6
15℃延度
cm
?
?
7
含蠟量(蒸餾法)
%
?
?
8
閃點(diǎn)
?
?
10
溶解度
%
?
?
11
密度(15℃
g/cm3
?
?
12
?
老化(163℃,5h)
質(zhì)量變化
%
?
?
針入度比
%
?
?
殘留延度(10℃
cm
?
?
殘留延度(15℃
cm
?
?

附表3
??????????????? 木質(zhì)素纖維技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果匯總

項(xiàng)目
單位
試驗(yàn)值
規(guī)范值
纖維長(zhǎng)度
mm
?
?
灰分含量
%
?
?
PH值
-
7.9
7.5±1.0
吸油率
-
6.83
5.0
含水率
%
3.90
5.0

附表4
?????????????????? 礦料技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果匯總

序號(hào)
技術(shù)指標(biāo)
單位
試驗(yàn)值
規(guī)范值
1
毛體積相對(duì)密度
A料
-
2.742
---
2
B料
-
2.739
---
3
C料
-
2.646
---
4
表觀相對(duì)密度
D料
-
2.696
---
5
礦粉
-
2.71
---
6
壓碎值
%
13.5
26
7
洛杉磯磨耗率
%
11.8
28
8
磨光值
?
48.6
38
9
吸水率
%
0.3
2.0
10
堅(jiān)固性
%
?
12
11
12
針片狀顆粒含量
大于90mm
%
6.3
12
小于90mm
%
4.8
18
?
小于0.075mm顆粒含量(水洗法)
%
0.34
1
13
軟石含量
%
1.6
3
14
與瀝青的粘附性等級(jí)
-
5
4
15
礦粉親水系數(shù)
-
0.71
<1

?3?SMA路面與普通路面在施工工藝方面的區(qū)別
本文結(jié)合省內(nèi)永咸高速公路施工采用的施工質(zhì)量控制措施,談?wù)勅绾螌?duì)SMA瀝青路面的進(jìn)行有效的質(zhì)量控制,使其發(fā)揮更大的商品價(jià)值。
SMA路面與普通路面的施工在施工工藝方面有很大區(qū)別:一是瀝青拌合、攤鋪等溫度提高了10~15度;二是拌合時(shí)間加長(zhǎng),比原普通瀝青混合料延長(zhǎng)15秒;三是需要連續(xù)式碾壓;四是取消膠輪碾壓工藝,碾壓遍數(shù)也由原來的10遍減為6遍;五是混合料粘度大、施工合易性差。
施工各環(huán)節(jié)均必須要精心組織。一是SMA上面層瀝青混合料攤鋪時(shí),要求施工單位必須保證雙班機(jī)駕人員,人停機(jī)不停,否則,如不及時(shí)碾壓,瀝青溫度若低于130度,就達(dá)不到預(yù)期效果。二是對(duì)參建的工程技術(shù)人員和機(jī)械駕駛?cè)藛T應(yīng)進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn),崗位固定,不得隨意調(diào)換。第三要在施工前召開技術(shù)交底會(huì)議。這些措施的實(shí)施為SMA瀝青路面鋪筑打下良好的基礎(chǔ)。
4 施工質(zhì)量控制的難點(diǎn)
4.1 原材料的選擇:母巖的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求,料場(chǎng)生產(chǎn)的各檔成品料必須符合規(guī)格級(jí)配要求,材料的粒形控制是個(gè)難點(diǎn),特別是對(duì)粗集料的堅(jiān)韌性、顆粒形狀和棱角性的要求很高。
4.2 設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臑r青混合料配合比的難點(diǎn),在于保證其堅(jiān)硬的礦物骨架和合適的瀝青用量。實(shí)際操作過程當(dāng)中應(yīng)隨時(shí)控制每日SMA混合料的瀝青準(zhǔn)確用量,及時(shí)了解掌握各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
4.3 生產(chǎn)SMA采用的間歇式瀝青拌和機(jī),其額定生產(chǎn)能力為400t/h,實(shí)際生產(chǎn)能力為300-320t/h。在采用間歇式瀝青拌和樓時(shí),SMA與普通瀝青混合料生產(chǎn)的主要區(qū)別在于:要特別注意木質(zhì)素纖維的分散拌勻;SMA瀝青混合料不應(yīng)在貯料倉(cāng)里儲(chǔ)備時(shí)間過長(zhǎng),數(shù)量不宜過多;采用人工添加木質(zhì)素纖維易產(chǎn)生由于人為因素而少加或多加的現(xiàn)象,從而影響SMA的使用品質(zhì),而采用機(jī)械添加木質(zhì)素纖維時(shí)則應(yīng)防止輸送管道堵塞;對(duì)施工溫度的掌握要求更為嚴(yán)格。
4.4 SMA的攤鋪與普通瀝青混凝土相同。由于使用了SBS改性瀝青及纖維穩(wěn)定劑,混合料的攤鋪溫度宜控制在160~180℃范圍內(nèi),如溫度低于140時(shí)混合料禁止使用;當(dāng)路表溫度低于5時(shí),不宜攤鋪改性瀝青SMA;攤鋪厚度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)路的數(shù)據(jù)來確定;碾壓應(yīng)遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則。
4.5 做好過程控制,按照“事前控制、事中控制、事后控制”的原則,把SMA瀝青路面建成一條基于環(huán)保、人文、高效、質(zhì)量信得過的精品路面。
?4.6 SMA路面平整度的控制
SMA具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性,充分利用這一特性,能保持較好抗滑能力和平整度、減少噪音、提高路面性能。SMA的特性決定了其施工與普通瀝青混凝土相比具有特殊性,故應(yīng)加強(qiáng)施工中每一環(huán)節(jié)的檢測(cè)控制與管理,從其特性入手,對(duì)其特殊的施工工藝進(jìn)行分析,影響路面平整的主要因素有:路基與下承層的施工質(zhì)量;原材料及混合料的質(zhì)量;施工工藝及機(jī)械配置;施工人員的素質(zhì)與責(zé)任心。
??? 從影響平整度的主要因素出發(fā),SMA路面平整度控制的主要措施包括:
4.6.1加強(qiáng)路基與路面下承層的施工質(zhì)量控制。應(yīng)確保路基填土的均勻性以及路基結(jié)構(gòu)整體的密實(shí)度和強(qiáng)度;采取合適的涵、臺(tái)背、墻背回填與軟基處理方案并減少其過渡段的工后沉降差;采取相關(guān)措施,減少水對(duì)路基產(chǎn)生的病害,確保路基穩(wěn)定。在承層施工中做好高程誤差控制,下承層施工中一般采用ABG攤鋪機(jī)全幅式攤鋪,保證攤鋪混合料性能的穩(wěn)定性和控制攤鋪速度的均勻性,并采用不同的找平方式,對(duì)不同下承層的攤鋪進(jìn)行控制,使下承層的平整度控制在較好的水平上。
4.6.2 原材料及混合料質(zhì)量的控制。要嚴(yán)格原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn),提高施工中自檢試驗(yàn)和抽檢試驗(yàn)頻率,以保證材料質(zhì)量的穩(wěn)定?;旌狭仙a(chǎn)要嚴(yán)格把關(guān),不合格混合料嚴(yán)禁使用。SMA混合料的過油料鋪筑到路面上,應(yīng)立即徹底鏟除重鋪。
4.6.3加強(qiáng)施工工藝和機(jī)械配置的控制,是保證改性瀝青及SMA路面平整的關(guān)鍵。
攤鋪:采用攤鋪機(jī)全幅一次性攤鋪,應(yīng)做到緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備仯闺S意變換速度或中途停頓。運(yùn)料車與攤鋪機(jī)恰到好處地配合。使用攤鋪機(jī)浮動(dòng)基準(zhǔn)梁找平裝置來消除局部不平整對(duì)控制厚度的影響。攤鋪機(jī)刮料輸送器通過閘門后供料和螺旋攤鋪器向兩側(cè)布料,兩者的工作速度要相匹配。同時(shí)提高攤鋪過程中的預(yù)壓密實(shí)度。
碾壓:SMA路面最好采用剛性碾碾壓,并在碾壓過程中嚴(yán)格控制好碾壓溫度。按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”碾壓八字方針進(jìn)行碾壓,這是與一般瀝青混合料碾壓方式最大的區(qū)別。碾壓應(yīng)均衡地沿縱向進(jìn)行,壓路機(jī)不允許在新鋪混合料上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動(dòng)位置、突然剎車或停機(jī)休息;其他機(jī)械不能在未冷卻結(jié)硬的路面上停留;原則上所有機(jī)械,尤其是壓路機(jī)從開始碾壓進(jìn)入角色后便不能停機(jī),直至該段路面施工結(jié)束。注意各構(gòu)造物的接頭處以及匝道、港灣或緊急停車帶等攤鋪機(jī)和壓路機(jī)難以正常操作的部位,要輔以小型機(jī)械或人工操作快速進(jìn)行,保證其施工溫度。
接縫處理:應(yīng)盡量減少接縫,特別是縱向接縫。
機(jī)械配置:應(yīng)當(dāng)充分利用拌和設(shè)備自動(dòng)化控制功能來保證混合料生產(chǎn)的連續(xù)性和混合料質(zhì)量的穩(wěn)定性;攤銷機(jī)采用具有高精度自動(dòng)找平的全幅式ABG攤鋪機(jī);壓路機(jī)采用進(jìn)口雙驅(qū)雙振壓路機(jī),采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備,實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的機(jī)械配置,是SMA路面施工連續(xù)作業(yè)與提高平整度的重要保證。所需的總運(yùn)力(載重量×車量數(shù))應(yīng)根據(jù)拌和機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)的拌和能力結(jié)合拌和廠至施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)距來確定,杜絕施工中發(fā)生攤鋪機(jī)等候運(yùn)料車的現(xiàn)象。最后是要提高施工人員素質(zhì)和責(zé)任心。
5 結(jié)束語(yǔ)
永咸高速SMA瀝青路面施工,較好地實(shí)施了上述六個(gè)方面的質(zhì)量控制措施,取得了理想的效果。SMA瀝青路面在永咸高速的成功鋪筑將為我省第一次全路段、大面積推廣SMA瀝青路面和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)起到積極的促進(jìn)作用,具有十分重要的意義。改性瀝青SMA因具有良好的實(shí)用性能可廣泛應(yīng)用于新建道路和舊路改造和維修中,根據(jù)實(shí)際國(guó)情出發(fā),目前首先考慮使用于高速公路、城市快速路、主干道的抗滑表層以及橋面鋪裝特別是鋼橋面鋪裝。相信在不久的將來,SMA將得到更加普遍的推廣使用。伴隨改性瀝青在我國(guó)的進(jìn)一步推廣,SMA瀝青路面技術(shù)必將在我國(guó)的道路建設(shè)中發(fā)揮重要作用。
???