SMA路面施工

SMA路面施工

SMA路面施工二十世纪九十年代后期，我国高速公路进入了大发展高潮期，至2002年底，全国已建成通车的高速公路达2.52万公里。由于交通量迅速增长，车辆大型化、重载、超载车辆的比例不断增加，并形成渠化交通的现象，因此交通对路面的要求越来越高，为此提高路面的使用性能成为当务之急，由于改性沥青SMA路面具有良好的温度稳定性和抗疲劳性能，平整、密实、抗滑性好，噪音小、水雾少等表面功能好，而且基本不渗水，耐久性好，维修、养护工作量小，因此SMA是一种使用性能优良的路面，具有良好的发展前景。一、工法特点1.从沥青改性、木质纤维素材料，混合料拌和、铺筑、碾压成型均采用成套机械设备，连续作业。2.对集料要求高，混合料的拌和时间长（较普通沥青砼长15s～20s），产量降低明显。3.由于SMA混合料的粗集料多，内摩阻力大，加之沥青玛蹄脂的粘性大，因此铺筑速度较慢。4.适应在高温季节施工，各施工阶段和各道工序均在高温（较普通沥青砼高10～20℃）状态下进行。5.碾化过程采用压实功效大的双钢轮压路机，施工中做到提高压实效果，缩短碾压过程，成型的路面密实、平整、温度稳定性好，抗疲劳能力强，基本不渗水，表面功能良好。二、适用范围本工法适用于新建、改建公路的沥青路面表面层或中面层；大桥、特大桥的桥面沥青表面层或中面层；原公路路面、桥面整修、罩面等工程的表面层。三、工艺原理1.由于SMA混合料中，粗集料骨架占70%以上，粗集料之间的接触面形成了石—石结构的嵌挤作用，交通荷载主要由粗集料骨架承受；沥青玛蹄脂填充了粗集料中的空隙，因此在高温的情况下，SMA具有较强的抗车撤能力，在低温情况下，依靠沥青玛蹄脂的良好粘结作用和韧性、柔性，SMA具有较好的低温抗裂性。2.由于SMA混合料中，改性沥青与集料表面的交互作用，使集料表面的结构沥青膜较厚，混合料的空隙率较小，路面成型后基本不渗水，因此沥青与空气接触少，延缓了沥青结合物的老化，增强了SMA的水稳性和抗疲劳能力；同时也有效保护了中、下面层及基层，提高了路面的整体强度。n3.SMA混合料采用了坚硬、粗糙、耐磨的优质集料，并采用间断级配，粗集料含量高，路面经压实后，表面平整、密实，又有较大的构造深度，提高了路面的抗滑性能，同时，雨后不产生大的水雾，噪音小，行车安全、舒适，全面提高了路面的表面功能。四、工艺流程图SBS改性沥青SMA路面施工工艺流程图见图一。下承层准备测量放样洒布粘层油原材料准备改性沥青准备SMA混合料拌和出厂温度检测现场温度检测SMA混合料摊铺摊铺温度检测SMA混合料碾压成品检测碾压温度检测开放交通图一SBS改性沥青SMA混合料工艺流程图五、机具设备1.机械本工法为SBS改性沥青SMA路面，采用的配套设备如表1所示。SBS改性沥青SMA路面主要施工机具设备表表1序号名称规格型号数量单位备注1间歇式沥青拌和楼产量不小于320t/h1套配备300t以上热贮料仓。2沥青脱桶设备产量不小于15t/h1套3改性沥青现场加工设备产量不小于12t/h1套n4沥青混合料摊铺机最大摊铺宽度8.5m以上2台具有振夯及自动调平系统5找平基准装置接触式或非接触式2套接触式长度大于13m6装载机ZL40斗容量2.2m3以上3～4台7双驱动双钢轮振动压路机自重10t以上2台8双钢轮压路机自重12～15t3台9自卸汽车载重15t以上15～20辆按运距计算确定10发电机组1000kw、400kw各1套11沥青洒布车5t1台12木质纤维素上料设备1套2.主要试验检测仪器矿料、SBS改性沥青及SMA混合料的检测试验仪器如表2所示。SBS改性沥青SMA路面主要试验仪器表表2序号名称数量单位备注1数显针入度仪1套2低温延度仪（1.5m以上）1套3数显软化点仪1套4试验室用沥青混合料拌和机1台5自动马歇尔击实仪1套6自动马歇尔稳定度试验仪1套7自动沥青抽提仪（或燃烧炉）1套8标准筛（方孔）2套9集料压碎值试验仪1台10砂当量试验仪1台11恒温干燥箱2台12旋转薄膜烘箱1台n13恒温水浴2台14路面取芯机1台15路面弯沉仪1台16路面渗水测定仪1台17摩擦系数测定仪（摆式仪）1台18连续平整度仪1台19电子天平1台最大称量4～6kg，感量±0.1g20电子天平1台最大称量300～500g感量±0.001g21脱模器2台22试模12个六、技术标准1.矿料级配SMA的矿料级配采用间断级配，常用SMA混合料矿料级配范围见表3。常用SMA混合料的矿料级配表3通过率（%）类型筛孔（mm）规格（按公称最大粒径分）SMA—20SMA—16SMA—1326.51001001990～1001001672～9290～10010013.262～8265～8590～1009.540～5545～6550～754.7518～3020～3220～342.3613～2215～2415～261.1812～2014～2214～240.610～1612～1812～200.39～1410～1510～16n0.158～139～149～150.0758～128～128～12适用的层厚（mm）50～8040～5035～402.配合比设计SMA的配合比设计，应符合表4的技术要求。SMA马歇尔试验配合比设计技术要求表4试验项目单位技术要求马歇尔试件击实次数两面击实50次空隙率VV%3～4矿料间隙率VMA不小于%17.0粗集料骨架间隙率VCAmix不大于VCADRC沥青饱和度VFA%75～85最小油石比，合成集料毛体积相对密度2.9不小于2.8不小于2.7不小于2.6不小于%%%%5.55.75.96.15.65.86.06.2稳定度kN5.56.0流值mm2～5-3.SMA设计配合比检验，应符合表5各项指标的要求。试验方法按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052）的规定进行。SMA配合比设计检验指标表5检验项目单位技术要求试验方法谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失%不大于0.1T0732肯塔堡飞散试验的混合料损失（20）%不大于15T0733车辙试验动稳定度次/mm＞3000T9719水稳定性：残留马歇尔稳定度冻融劈裂试验残留强度比%%80以上80以上T0709T0729渗水系数mL/min＜20T0730构造深度mm0.8～1.5T0731n4.沥青结合料（1）用于SMA的沥青结合料必须具有较高的粘度，与集料有良好的粘附性，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性。（2）用于SMA的SBS改性沥青的质量应符合表6的技术要求。SBS改性沥青的剂量宜为3.5～5%。SBS改性沥青技术要求表6指标SBS类（I类）试验方法I—AI—BI—CI—D针入度（25℃，100g，5s）（0.1mm）不小于100806040T0604针入度指数PI不小于－1.0－0.6－0.2+0.2T0604延度（5℃，5cm/min），（cm）不小于50403020T0605软化点TR&B（℃）不小于50556065T0606运动粘度（135℃）（Pa.s）不大于3T0625T0619闪点（℃）不小于230T0611溶解度（%）不小于99T0607离析，软化点差（℃）不大于2.5T0661弹性恢复（25℃）（%）不小于65707580T0662粘韧性（N.m）不小于－T0624韧性（N.m）不小于－T0624RTFOT后残留物T0610T0609质量变化（%）不大于1.0T0610T0609针入度比（25℃）（%）不大于60657075T0604延度（5℃）（cm）不小于30252015T06055.粗集料（1）用于SMA的粗集料应采用质地坚硬，表面粗糙，形状接近立方体，有良好的嵌挤能力的破碎集料，其质量应符合表7的技术要求。n表面层用粗集料质量技术要求表7指标单位技术要求试验方法石料压碎值不大于%25T0316洛杉矶磨耗损失不大于%28T0317视密度不小于t/m32.6T0304吸水率不大于%2.0T0304与沥青的粘附性不小于级4T0616坚固性不大于%12T0314针片状颗粒含量不大于%15T0312水洗法0.075mm颗粒含量不大于%1T0310软石含量不大于%1T0320石料磨光值不小于BPN42T0321具有一定数量破碎面颗粒的含量不小于具有一个破碎面的颗粒具有2个或2个以上破碎面的颗粒%10090T0327（2）用于SMA的粗集料在细破作业时不得采用鄂式破碎机加工。（3）当采用酸性石料作粗集料，沥青与石料的粘附性和沥青混合料的水稳定性不符合要求时，应采用掺加适量消石灰粉或水泥等措施。如使用抗剥落剂时，必须确认抗剥落剂具有长期的抗水损害效果。6.细集料（1）细集料宜采用专用的细料破碎机（制砂机）生产的机制砂。当采用普通石屑代替时，宜采用与沥青粘附性好的石灰岩石屑，且不得含有泥土、杂物。与天然砂混用时，天然砂的用量不宜超过机制砂或石屑的用量。细集料的质量，应符合表8的技术要求。天然砂中水洗法小于0.075mm颗粒含量不得大于5%。SMA面层用细集料质量技术要求表8指标单位技术要求试验方法视密度不小于t/m32.50T0329坚固性不大于%12T0340砂当量不小于%55T0334n塑性指数%无T0118或0119（土工试验）粗糙度s实测T0345（1）当采用砂作为细集料使用时，必须测定其粗糙度指标，以表示砂粒的棱角性和表面构造状况。7.填料（1）填料必须采用石灰石等碱性岩石磨细的矿粉。矿粉必须保持干燥，能从石粉仓自由流出，其质量应符合表9的技术要求。为改善沥青结合料与集料的粘附性，使用消石灰粉和水泥时，其用量不宜超过矿料总质量的2%。粉煤灰不得作为SMA的填料使用。SMA面层用填料质量技术要求表9指标单位技术要求试验方法视密度不小于t/m32.50T0352含水量不大于%1烘干法粒度范围＜0.6mm＜0.15mm＜0.075mm%10090～10075～100T0351外观%无团粒，不结块亲水细数不大于1T0353塑性指数不大于%4T0118或0119（土工试验）（2）SMA使用除尘装置回收的粉尘时，回收粉用量不得大于矿粉总量的25%，混用回收粉后的0.075mm通过部分的塑性指数不得大于4。8.纤维稳定剂（1）用于SMA的纤维稳定剂包括木质素纤维、矿物纤维、聚合物化学纤维等，以改善沥青混合料性能，吸附沥青，减少析漏。木质素纤维的质量，应符合表10的技术要求。其他纤维品种的质量可参照国内外相关的技术要求执行，其长度也不宜大于6mm。木质素纤维质量技术要求表10试验项目指标试验方法纤维长度＜6mm水溶液用显微镜观测n灰分含量18%±5%,无挥发物高温590℃～650℃燃烧后，测定残留物PH值7.5±1.0水溶液用PH试纸或PH计测定吸油率不小于纤维质量的5倍用煤油浸泡后，放在筛上，经振敲后称量含水率＜5%（以质量计）105℃烘箱烘2h后，冷却称量（2）纤维应能承受250℃以上的环境温度不变质，且对环境不造成公害，不危害身体健康。（3）纤维可采用松散的絮状纤维或预先与沥青混合制成的颗粒状纤维。施工过程中应保证纤维不受潮结块，并确认纤维能在沥青混合料拌和过程中均匀的分散开。（4）纤维应存放在室内或有棚盖的地方，在运输及使用过程中应防止受潮、结块，已经受潮、结块不能在拌和时充分分散的纤维，不得使用。（1）纤维稳定剂的掺加比例，以沥青混合料总量的质量百分率计算，用量根据沥青混合料的种类由试验确定。通常情况下用于SMA路面的木质素纤维不宜少于0.3%，矿物纤维不宜少于0.4%，必要时可适当增加。掺加纤维的质量允许误差为±5%。七、施工组织铺筑SBS改性沥青SMA沥青混合料的劳动组合及人员组成见表11。劳动组合及人员组成表11人员组成人数备注拌和场管理人员1拌和楼操作人员2辅助人员6～8人装载机操作手2～3自卸车司机15～20水车、洒油车3摊铺机操作手（2台）4压路机操作手（5台）5～8辅助人员2～3人现场施工及质量控制人员2～3现场施工工人6～8八、施工工艺1.拌和厂场地及进场道路建设n（1）沥青混合料拌和厂及堆料场地均要进行“硬化”。可用10～15cm二灰碎石作基层，上面铺10～12cm水泥混凝土面板。防止集料受污染；（2）拌和厂及堆料场地应有一定的坡度，周围应有排水设施，及时排除场地雨水。（3）有条件时，应搭建防雨棚，其面积应能存放2～3天用料量，特别是细集料应防止雨淋，无条件时，应将细集料进行覆盖；（4）拌和厂的进场、出场、便道也应“硬化”，可采用与拌和厂同样结构，但应经常进行维护，保持道路洁净，防止集料受污染。2.SMA混合料配合比设计沥青玛蹄脂碎石混合料配合比设计可分为三个阶段，即目标配合比设计阶段，生产配合比设计阶段及试拌试验验证阶段。(1)目标配合比设计①目标配合比设计的基本程序通常SMA混合料目标配合比按图二的程序进行，在进行粗集料骨架设计时，初选的标准中值4.75mm通过率的比例，可根据集料情况作适当调整，但不应小于25%。材料选择纤维稳定剂粗集料、细集料、矿粉材料试验设计粗集料骨架，例如SMA-16，以4.75mm通过率为关键性筛孔，选用22%、25%、28%3个档次，设计3组配比测定粗集料的VCADRC选择初试级配沥青或改性沥青选择初试沥青用量，制作马歇尔试件分析VMA、VCA，确定设计级配不合格合格对设计级配变化沥青用量制作马歇尔试件分析VV、VFA等，确定最佳沥青用量不合格不合格合格进行马歇尔试验，检验稳定度、流值不合格进行各种配合比设计检验，确定配合比合格图二目标配合比设计程序图②初选级配a.沥青玛蹄脂碎石混合料为间断级配，在矿料级配中主要控制4.75mm及9.5mm以上粗集料用量和0.075mm以下矿粉用量。b.按照SMA混合料的标准级配，以4.75mmn筛孔的通过率变化点上下各3%。初选3个配合比，使4.75mm的通过率大体上为：22%、25%、28%三个级配，并均固定矿粉数量，使0.075mm通过率为10%左右，固定矿粉用量。c.根据三个级配矿料的筛分结果，经过配合比设计计算确定3组冷料比例,绘制级配曲线。d.按3个级配分别测定矿料的毛体积相对密度（Psb）4.75mm以上粗集料的的毛体积相对密度（Pca）及松装相对密度（Ps），并计算4.75mm以上粗集料的松装间隙率（VCADRC）。③选择初始油石比测定VMA、VCAmixa.初选油石比根据矿料级配的平均毛体积相对密度，按照SMA技术指标表中最小油石比的规定，每个级配均选择相同的三个初选油石比（按±0.3%选取），并在相同的条件下成型三组试件，即沥青加热温度为160～165℃，矿料加热温度190～200℃，用小型沥青混合料拌和机充分拌和均匀，拌和温度为175～185℃（注：拌和时，先将粗集料与纤维稳定素干拌30S后，加入沥青和矿粉充分拌和均匀。总拌和时间为180S），用马歇尔电动击实仪成型试件，击实温度控制在160～165℃，每组制备6个试件，每个级配成型18个试件。b.测定SMA混合料试件密度。因为该集料的空隙率较大，一般情况下，采用表干法。根据SMA混合料配合比及沥青用量分别计算理论密度，空隙率（VV）、矿料间隙率（VMA）及VCAmix、沥青体积百分率、饱和度（VFA）等各项体积指标。c.标准击实的试件静放24小时后，将试件置于60±1℃的恒温水浴中，保温30分钟后测定其稳定度和流值。d.计算理论密度时，不考虑木质纤维的影响，VCAmix能满足小于相对应的VCADRC的要求。④确定最佳油石比由于空隙率指标是SMA配合比设计中最重要的体积指标，在设计中通常以空隙率来确定最佳油石比，根据《指南》规定选择空隙率。a.通过马歇尔试验测定各项技术指标b.初选最佳油石比根据结果,要求VMA大于17%,VCAmix

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