浅谈SMA沥青混凝土路面施工

浅谈SMA沥青混凝土路面施工

浅谈SMA沥青混凝土路面施工SMA是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的混合料，具有以下特点:SMA是一种间断级配的沥青混合料，5mm以上粗集料，主要是4.75〜15mm的比例高达70%〜80%,矿粉用量达8%〜13%,—般0.075mm的通过率高达10%,粉胶比远远超出通常的1・2限制，由此形成的间断级配，很少使用细集料。加入了较多的沥青，增加了矿料用量，同吋使用纤维作为稳定剂。沥青结合料用量多，粘结性要求高，选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青。马歇尔试件成型双面各击实50次，目标空隙率2%〜4%。稳定度不小于6.2kNoSMA的材料质量要求比普通沥青混凝土的高，粗集料必须特别坚硬，针片状颗粒少；矿粉必须是磨细石灰石粉。SMA施工与普通沥青混凝土相比，要适当延长拌和时间，提高施工温度，不宜用轮胎碾压实等。综合SMA的特点，可以归纳为三多一少（粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少），掺纤维增强剂，材料要求高。按照施工组织设计的要求，在人规模施工前先铺300m试验路，从SMA沥青混凝土配合比的确定、改性沥青的检测、混合料的加温到运输、摊铺、碾压都必须精心组织，严格分工负责，认真观测，并制定一套详细的施工方案，以保证施工质量。SMA生产流程为：备料一配合比验证调整一沥青混合料生产一混合料运输一摊铺一碾压一保养。具体做法是：1.施工前准备工作：nSMA施工前除按普通沥青混合料进行常规检查外，还要针对SMA施工进行以下几个方而检查和控制：(1)木质素纤维必须严密覆盖堆放，严格防潮，保持干燥。受潮木质纤维应予以废弃。生产前对木质素纤维添加设备进行计量标定，保证填加量的准确。木质素纤维添加设备加设防雨设施不得受潮。(2)SMA对材料要求非常严格，各种材料批次进场前后都必须有中心试验室的检查报告，而且场内应保证防尘、防雨设施。(3)改性沥青运输温度不低于150°C,保温贮存温度不低于140不得长时间存放；存放一段时间的改性沥青在使用前进行搅拌，以防改性剂离析。(4)生产时沥青的加热温度不得太高，一般控制在170°C〜180°C之间。(5)使用抗剥落剂时，抗剥落剂的填加必须严格按计量填加,同时进行记录，并在搅拌罐与沥青充分搅拌均匀后使用。1.SMA混合料配合比设计(1)SMA的目标配合比设计SMA混合料组成设计按现行规范的马歇尔试验方法进行，但最佳油石比的确定则以空隙率、车辙试验为主。以下为宁连养护改善工程SMA-13配合比设计。①矿料中碎石米用玄武岩石质的10mm〜15mm和5mm~10mnin碎石，人工砂采用玄武岩石质的机制人工砂，矿粉采用磨细石灰石粉，质量指标如表1。级配见配合比设计表。表1指标单位试验结果技术要求石料品种及规格玄武岩10〜15玄武岩5〜10玄武岩0〜3磨耗值%6.512.6—<30磨光值PSV48>42压碎值%11.5——<24针片状颗粒含量%6.412.1—<15表观相对密度2.9122.9002.876>2.5毛体积相对密度2.8392.812—吸水率%0.91・1—<2.0与沥青结合料的粘附性级4>4②沥青采用壳牌沥青AH-70为基质沥青，用SBS改性的改性沥青。指标见表1：指标SBS改性沥青技术要求（SBSI-C型）针入度25°C(0.1mm)71.6>50延度5°C(cm)>30软化点(°C)65.5>60相对密度1.03%1木质纤维的使用在经过对不同种类纤维进行经济技术n比较，采用德国JRS公司生产的絮状木质纤维素作为稳定剂，木质纤维素主要特性如表所示。纤维素的用量参考国内外成功范例最终确定为0・3%。%1抗剥落剂使用扬中市文昌电子化工有限公司生产的文盛牌TW-1型沥青抗剥落剂。用量为沥青质量的0.3%o%1确定矿料级配图按照SMA-13的标准级配建议，通过调整各级矿料的比例，得出三种基本满足设计级配范围的组配。经过配合比设计计算确定3组冷料仓投料比例，使4.75mm的通过率大体上为23%,26%,29%,0.075mm的通过率为10%左右（相当于固定矿粉用量10%）,3组配合比的合成级配曲线见矿质混合料组成级配设计。材料配比如下：级配1：10〜15：5〜10：0〜3：矿粉二38%：36%：16%：10%级配2：10〜15：5〜10：0〜3：矿粉二41%：36%：13%：10%级配3：10〜15：5〜10：0〜3：矿粉二44%：36%：10%：10%分别按这3组级配测定4.75nun以上粗集料的毛体积相对密度及全部矿料的毛体积相对密度，计算粗集料的VCAdrc如表3所列。表3级配1级配2级配3矿料的毛体积相对密度Psb2.8362.8352.8344.75mm以上粗集料毛体积相对密度P“2.8262.8262.8274.75mm以上粗集料的松方相对密度Ps1.6941.6891.686n4.75mm以上粗集料VCAdrc(%)40.140.240.4初选级配的筛选三种初选级配，根据经验采用6.4%油石比成型马歇尔试件，量测、计算其表观密度、空隙率、矿料间隙率（VMA）、饱和度指标，并进行马歇尔试验测定其稳定度、流值。选择初试沥青用量（油石比），测定VMA,VCAinix所用集料毛体积相对密度均在2.8〜2.85,按6.4%油石比制作马歇尔试件，测定VMA、VCAmix,如表4马歇尔试验结果表4级配理论最大相对密度pmD毛体积和对密度Pmb空隙率VV（%）VMA(%)VCA^(%)级配12.5602.4793.217.537.7级配22.5592.4653.71&035.5级配32.5582.4564.01&233.1由表可见，3种级配屮，VCA皿均能满足小于和对应的VCAdrc的要求，说明这些级配都能实现粗集料的嵌挤，而且三种初试级配的VMA都达到了大于17%的要求，有足够的间隙可供玛蹄脂填充。由于级配1的空隙率W为3.2%,可适当降低油石比即可接近要求3.0%〜4.0%的中值，故推选择级配1为设计级配。混合料马歇尔试验及油石比根据前述选用的1级配组成，级配1已经接近合理的油石比,为此油石比增减0.2%,补充6.2%,6.6%再进行马歇尔试验，分别用6.2%、6.4%、6.6%的油石比进行马歇尔试验以确定最佳油石比，测定空隙率，确定最佳油石比，试验结果如表所示。马歇尔试验结果表5n油石比(%)理论相对密度毛体积相对密度VV(%)VMA(%)VCAm1X(%)VA(%)VFA(%)稳定度(KN)流值(0.1mm)6.22.5672.4783.517.437.713.980.08.5935.16.42.5602.4763.317.637.814.381.48.3334.96.62.5532.4743.117.837.814.882.6&1137.0表5的结果均能符合SMA混合料的技术要求。VCA叔小于VCAI)RC(40.1%),VMA均符合大于17%的要求。设计空隙率3.5%,故确定最佳油石比0AC为6.2%,目标空隙率3.5%o综合分析马歇尔试验数据，重点依据马歇尔试件空隙率、矿料间隙率VMA,推荐油石比为6・2%。对有关项目进行了检验，采用烧杯法进行沥青析漏试验，结果如下：次数烧杯重(g)烧杯+混合料反(g)试验后烧杯重(g)析漏损失(%)平均值(%)1175.61196.3176.10.050.052188.71203.4189.20.05析漏损失为0.05%,符合要求。车辙试验动稳定度平均为4847次/mm(要求＞3000次/mm)。飞散试验测得飞散率平均1.61%(要求〈25%)・浸水马歇尔试验残留稳定度89.5%,符合要求。由此确定目标配合比为：10〜15：5〜10：0〜3：矿粉二38：36：16：10最佳油石比为6.2%on（2）SMA的施工配合比的确定%1首先在不喷油（干拌）的情况下按照目标配合比调整好各冷料仓的上料比例，对各仓的矿料经加热后进入拌和锅中拌和后的热料进行筛分验证级配，并根据筛分结杲不断调整冷料的比例直至热料的级配达到较优曲线，施工配合比的各级矿料比例一般较目标配合比有一定出入，女n矿粉的用量比目标配合比增加较多，这主要是因为相当多的一部分细集料在拌和除尘过程中损失掉。%1矿料级配调整好后就可进行喷油试拌了，按照目标配合比阶段确定的用油量通过电脑控制喷油量，试拌后的SMA-13混合料取样后进行马歇尔试验验证配合比的可行性，施工配合比确定后方可进行SMA-13混合料的生产。1.SMA的生产拌和半产SMA采用的韩国SPEC03000型间歇式沥青拌和机额定纶产能力为250t/hoSMA混合料级配为间断级配，粗粒径多，细料少，矿粉多，这使得集料放料、排料时间长，SMA生产量通常仅有密级配混合料的2/3左右约140~150t/hoSMA混合料生产和普通沥青混合料生产有儿点不同，在SMA混合料生产过程中根据SMA的特点注意以下几点。（1）木质素纤维的分散拌匀。沥青混合料在拌合楼拌缸中的干拌时间延长至10s,加入沥青后的拌和时间延长至35-45s,总生产时间延长至70-80son（2）采用人工添加木质素纤维易产生由于人为因素而少加或多加其至漏加的现象，从而影响SMA混合料的质量品质。采用北京国创改性沥青设备公司生产的木质素纤维添加机械进行填加，首先对设备进行加入剂量标定试验，以确保加入纤维剂量的准确。并使该设备与其它喂料设备联锁，其控制纤维加入量在设计用量的±10%以内。在生产期间安排专人进行观察，防止输送管道堵塞或岀现耒喷现象。（3）SMA使用SBS改性沥青，拌和温度比拌普通沥青混合料提高了10°C~20°C左右。沥青加热温度掌握在170°C〜180°C；矿料加热温度在185°C〜195°C；矿粉和纤维不加热；混合料出料温度控制在170°C〜180°C（实际施工时的温度范围），当混合料超过190°C时，予以废弃。摊铺SMA面层，使用普通重交沥青，温度控制与普通沥青混和料生产温度控制相同。（4）SMA混合料比普通沥青混合料的矿物填料用量要大，储备时按要求保持干燥，并根据设计用量精确均匀地添加。（5）SMA混合料沥青含量要严格控制，保证其坚硬的矿物骨架和合适的沥青用量。沥青用量过多，会造成粗骨料之间的分离，易产生油斑；沥青用量过少，混合料将难以压实，空隙率过高，骨料之间的沥青膜过薄，从而影响其耐久性。在实际操作过程中试验室随吋控制每天SMAn混合料的沥青用量，每天分上、下午在后场各取一组沥青混合料进行马歇尔试验、抽提试验，及时了解沥青混合料的油石比、空隙率、稳定度等各项技术指标，并作相应调整。SMA混合料出料以混合料拌和均匀、纤维均匀分布在混合料中、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度。（6）SMA混合料的搅拌循环吋间要比普通沥青混合料长，影响了拌和站的产量，给前方施工带来了一定难度，组织不好就会出现停机现象。考虑SMA混合料技术耍求及运输距离，把SMA混合料的出厂温度控制在170°C〜180°C之间，出厂后混合料没有沥青析漏现象。（7）混合料的运输虽然是一个中间环节，但组织不好将直接影响路而质量。因此要保证混合料到施工现场时温度不低于150°C,保证摊铺机不能因缺料停机，减少运输车和摊铺机的接触次数。1.SMA混合料的摊铺根据碾压设备、路面宽度以及SMA沥青混合料供料情况，适时调整摊铺机速度，摊铺速度为2.4m/min,以便有足够时间在必须的温度下进行压实，并保持连续作业。摊铺宽度为10.25m,摊铺机夯实为4级、振动4.5级以保证初始压实度。混合料的摊铺温度宜为165°C〜175°C,当路表温度低于15°C时，不宜摊铺改性沥青SMA；SMA的摊铺厚度应根据试验路的数据來确定（SMA的松n铺系数在1・15）。当摊铺时遇雨或下层潮湿时，严禁进行摊铺作业。1.SMA混合料的碾压SMA混合料与普通沥青混合料相比，SMA混合料压实过程不同，由于SMA混合料降温特别快，120°C以下基本处于凝固状态，很难摊铺平整，应控制初压温度不低于140°C,终压温度不低于110°CoSMA的碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。碾压温度越高越好,摊铺后应立即压实，不得等候。SMA的压实采取紧跟在摊铺机后面进行往复错轮碾压。在使用振动压路机时，安排专人注意观察不让沥青泛上来，并及时指挥压路机进行碾压。压路机以2~4km/h的速度进行均匀的碾压，碾压按初压（1遍）、复压（3遍）、终压（2遍）三阶段进行。初压用DD110宽体双钢轮碾紧跟在摊铺机后而静压1遍，碾压温度控制在160°C~175°Co复压用双钢轮碾振压3遍；终压采用宽体双钢轮碾静压2遍，温度一般控制在110°C〜130°C（实际施工时的温度范围），在混合料温度低于100°C时不应继续碾压,以防止集料破碎，终压时不得振动，主要以消除轮迹为主。SMA的压实度基本在所谓初、复压阶段完成，•且一旦定型一般不得随意更改碾压程序，防止超压。横向接缝应先用压路机进行斜向碾压，碾压时压路机位于已压实的面层上斜方向进入新铺工作面，直至全部完成横缝碾压，再改为纵向碾压。n在加铺超宽段时，纵向接缝使用2台摊铺机纵向接缝，采用热接缝施工，即施工时将已铺混合料部分留下10〜20cm宽暂不碾压，作为后铺部分的高程基准面，然后再跨缝碾压以消除缝迹。在SMA路面碾压成型过程中，路面可能会出现油斑，当油斑直径人于5cm时，及时在油斑区域撒机制砂，及时碾圧。在SMA碾压过程中要着重注意以下几点(1)防止混合料粘轮，可在钢轮表面均匀洒水使其保持潮湿，水中掺少量的清洗剂或其它适当的材料。但要防止过量洒水引起混合料温度的骤降。(2)压路机碾压时和邻碾压带应重叠1/3-1/4轮宽,碾压工作面长度30〜50m。(3)SMA面层一旦达到足够的密度后，碾压即应停止,过度碾压可导致沥青玛蹄脂结合料被挤压到路表面，影响构造深度。工作中应密切注意路表情况,防止过度碾压。(4)由于SMA混合料粘度大，不得使用轮胎式压路机碾压，以防止粘轮及轮胎揉搓造成沥青玛蹄脂挤到表面而达不到压实效果。(5)油斑的产生主要是纤维添加剂拌和不均匀所致，因此须安排专人在拌合楼逐盘检查掺加剂加入剂量是否正确，拌和时间是否足够。当由于碾压过度产生油斑吋，及吋掌握碾压遍数及振动力的大n小。过量的用油量也会产生油斑，拌合楼及时检查拌和楼沥青计量器的准确性。拌和机及中面层含有一定的水分，也会产生油斑，掺加剂必须干燥，严禁中面层带水施工。1.施工质量检测施工期间的检测项目与一般路面相同，重点是压实度、表面构造深度和透水性。2.开放交通沥青玛蹄脂混合料路面应待摊铺层完全自然冷却到周围地面温度时，才可开放交通，最少24小时。（5）SMA的摊铺和碾压是保证路面质量的关键。一般沥青混凝土路面，在静压完成5〜6h就可以放车通行，而SMA静压完成后很长时间路面弹性较大，需要保护24h以上。2002-9-15