寒冷地区沥青(sma)路面施工工法

'寒冷地区改性沥青SMA路面施工工法1工法特点1.1针对寒冷地区沥青混凝土路面低温裂缝病害严重特点，主要考虑沥青路面低温抗裂性能。在改性沥青SMA混合料配合比设计中，改性沥青用量、纤维稳定剂掺量、矿粉用量采用高限，提高混合料中改性沥青马蹄脂数量，增强结合料拉伸性能，提高混合料的低温抗裂性能。1.2寒冷地区施工期间平均温度较低，改性沥青SMA用于表面层，厚度较薄，温度散失快。施工过程中保证混合料温度处于较高状态很关键，沥青加热温度、集料加热温度采用高值，混合料运输严密覆盖，减少热量损失，使混合料摊铺时处于高温状态，压路机紧跟摊铺机碾压，使混合料在高温条件下快速成型，确保SMA路面整体质量。2适用范围本工法适用于寒冷地区高等级公路、城市干道、机场跑道等使用热拌改性沥青SMA路面施工。3工艺原理3.1改性沥青、矿粉、纤维稳定剂采用高限，SMA中改性沥青马蹄脂数量增加，使改性沥青马蹄脂的韧性和柔性更好，混合料低温变形性能增强，结合料的拉伸性能提高，大幅提高混合料的低温抗裂性。3.2寒冷地区施工期平均气温相对较低，SMA一般用于表面层，温度散失快，混合料温度较低时，影响路面平整度及碾压质量， 在拌和、运输、摊铺、碾压过程中强调温度控制，使混合料在高温下快速成型，确保SMA路面的施工质量。4施工工艺流程及操作要点4.1工艺流程图4.1施工工艺流程图合格开放交通改性沥青品种选择与制作拌和站选址与建设料场选定改性沥青材质检验设备安装与保养集料与填料等指标检测改性沥青存储、保温、搅拌、加热拌和设备调试混合料配合比设计与报审拌和站冷热料比例调试试铺段改性沥青SMA拌和试铺段改性沥青SMA运输试铺段摊铺成型与总结改性沥青SMA生产改性沥青SMA运输改性沥青SMA摊铺改性沥青SMA压实检测、验收全面质量指标检测下承层检查与验收摊铺机组装调试压路机准备摊铺前测量放样粘层油喷洒不合格4.2操作要点 4.2.1施工准备1混合料配合比设计SMA混合料配合比设计方法与热拌沥青混合料配合比过程大致相同，区别在于SMA混合料不只将马歇尔试验的稳定度、流值作为重要控制指标，还必须进行谢伦堡析漏试验和肯特堡飞散试验,室内试验要注意保持高温进行。为提高混合料低温抗裂性能，在配合比设计中，沥青、矿粉、纤维稳定剂用量要采用高限，沥青用量采用5.8-6%,矿粉用量采用12%，纤维稳定剂用量0.3%。抗剥落剂、石料质量应严格要求，采用改性沥青，增加沥青玛蹄脂与集料间的粘附性，减小空隙率，减少低温产生的裂缝。另外对构造深度、渗水性能严格检测，保证路面抗滑性能及渗水指标。表4.2.1-1改性沥青SMA路面与改性沥青砼路面比较检测指标改性沥青路面改性沥青SMA路面备注动稳定度(次/mm)15834500高温稳定性浸水马歇尔试验83.289.3水稳性低温抗裂31143334低温抗裂性能构造深度mm0.56~0.801.02~1.39抗滑平整度(均方差mm)0.44~0.600.35~0.45行车舒适性透水情况不透水不透水水损害表4.2.1-2低温抗裂性能检测结果试验项目试验结果规范要求破坏强度（mpa）6.57破坏应变（ε）3334≥3000破坏劲度（μpa）2300.2采用烘干法进行沥青析漏损失，谢伦堡析漏损失为0.07% ，符合要求，肯特堡飞散损失为5.6%，符合要求。高温稳定性（车辙试验）：从实验结果看出（表5-1），SMA混合料高温稳定性远远大于改性沥青混合料；所以改性沥青SMA混合料具有极大的高温抗车辙能力，由于哈双高速公路车流量大，大型货车、超载车辆较多，在夏季高温时，这种抗车辙能力就显得尤为重要。低温抗裂性能：黑龙江位于北纬42度左右，冬季寒冷、最底气温可达-37℃，夏季炎热，全年温差达70℃，沥青路面低温收缩开裂是相当严峻的问题，通过检测结果看（表5-2），沥青通过SBS改性以后，针入度减少、软化点升高、高温粘度增大、低温延度增大，沥青各项指标在高温及低温两个方面都有大幅度提高。抗滑：从表中可以看出，SMA路面构造深度可达到1.02mm以上，而普通沥青混凝土路面的构造深度一般为0.60mm左右，在抗滑方面SMA路面具有很大的优势。2拌和站选址及建设选址合理，具有较好运输条件，能连续拌和供料满足现场摊铺要求。场地应有足够大的空间，符合国家环保、安全、环境、消防等有关规定。防雨设施齐备，保证集料（尤其是细集料、填料）的防潮；料场、道路采用粒类材料硬化，保证矿料不被污染，各种集料间要砌筑隔离墙，保证各规格材料不相互混杂。3下承层检查及验收 应对下承层进行检查验收，其各项技术指标均应合格后方可进行摊铺工序。摊铺改性沥青混合料时，应对下层进行认真清理、打扫干净，喷洒透层油或粘层油后进行。在铺筑上层时应对下承层喷洒粘层油，喷洒时严格控制油质和用油量，路面不干净、潮湿，气温低于10℃时禁止喷洒，喷洒与涂刷粘层油时都要均匀，并防止污染，采用乳化沥青粘层油时须等待乳化沥青破乳水分蒸发后，才能进行上面层摊铺。4施工放样改性沥青混合料多用于表面层，放样只需控制平面轮廓或行走路线即可。在摊铺机上将摊铺厚度和横坡度控制准确。5机械准备施工前均应对机械设备进行检查和准备，保证机械设备的完好率。4.2.2混合料的拌和1在保证混合料出场温度的前提下，沥青的加热温度不要太高，一般控制在170℃-175℃，防止沥青老化。根据当时施工现场实测的气温、地温、风速等情况，综合来确定集料加热温度一般为205℃，改性沥青混合料的出厂温度易控制在180-190℃，高于200℃废弃。2SMA与普通沥青混凝土不同在于SMA为间断级配，5mm以上粗集料（含量）占75%以上，通过试验确定粗集料仓的材料比例，保证粗集料的供应；SMA混合料矿粉使用比例是普通混凝土的两倍，采用两个螺旋升送器供料，通过试验确定矿粉供料设备和人力安排；废粉通过管道排放至到预设水塘清除；纤维稳定剂在粗集料放料的同时投入，利用粗集料拌和的打击力将纤维打散，同时增加干拌时间10s，纤维稳定剂的投放要专人负责，保证投入的数量、时间准确。 3拌和机配备配合比和温度的自动检测和记录设备，了解矿料级配和拌和温度的真实数据。SMA混合料储存不能过夜，拌和当天必须使用完毕。4.2.3混合料的运输1改性沥青混合料的运输应考虑拌和能力、运距、道路情况、车辆吨位等因素，合理确定车辆数量，易使用40T以上自卸翻斗车。2运输车辆的车厢应严密并保持清洁，因SMA的沥青玛蹄脂粘性较大，应在车厢内涂刷或喷洒防粘液（柴油：水=1：3），喷涂后不能有多余液体聚集于车厢底。每次卸料后安排专人检查，车厢内必须保证卸料干净。3装车时，应尽量缩小混合料的出口与车厢的距离，装车时按前、后、中三次装满，每装一次移动一次车位，以减少混合料离析。4从拌和站到施工现场，无论运距远近，无论气温高低，都采用两层帆布中间夹棉毯覆盖混合料，且摊铺时不掀开覆盖，以减少运输温度下降。5混合料现场等候待摊铺时，现场施工人员应对每车混合料目测检查和温度测量，签收运料单，发现混合料不满足要求立即废弃。4.2.4混合料摊铺1选择大功率摊铺机（DF145CS），按工程要求选择确定摊铺机熨平板宽度、设定摊铺厚度和拱度，并将其调整准确。2摊铺速度一般不超过3m/min。 3自卸汽车中的混合料经检查符合要求后，卸料车缓慢后退至机前卸料，摊铺机边授料，边将混合料分送到分料室，并按事先选定的摊铺速度摊铺，卸完混合料自卸车要立即驶离摊铺机，第二台料车应立即倒至摊铺机前20-30cm，挂空挡等候卸料，以保证摊铺机匀速不停地摊铺，摊铺温度控制在170℃以上。4.2.5混合料碾压成型1混合料碾压成型是保证改性沥青混凝土路面质量的关键，改性沥青SMA使用在表面层，厚度一般较薄，混合料温度下降较快，高温碾压尤为重要；要特别注意，改性沥青SMA路面只能用钢轮压路机碾压，因为轮胎压路机碾压时的揉搓作用将使玛蹄脂上浮，使构造深度降低，造成泛油，影响路面的抗滑性能；在碾压过程中要严格贯彻“紧跟、慢压、高频、低幅”原则；严格控制碾压速度和碾压遍数，严防过压造成粗集料棱角的破损。压实标准宜采用马歇尔试验密度97%-98%和最大理论密度93%-97%控制。2混合料碾压按照初压、复压、终压三阶段进行。初压时的温度宜控制在155-165℃的范围内，低温施工时，应提高5-10℃。宜用激振力180KN双钢轮、双振动压路机紧跟碾压，前进时关闭振动装置静压，以2-3km/h的速度碾压，返回时沿前进轮迹振动碾压，速度3-4km/h。复压宜紧跟初压，与初压无明显界限，在较高温度下进行，利于碾压密实。复压温度控制在145-155℃。通常使用双钢轮、双振动压路机碾压，碾压遍数参照试铺段结果，通常2-3遍，碾压速度可以控制在3-4km/h。 终压紧跟复压之后，一般双钢轮静碾1遍，终压结束时混合料温度宜不低于140℃。为保证不漏压，宜安排专人对压路机进行管理，并设置明显标志，划分出初压、复压、终压区。4.2.6接缝处理SMA路面接缝处理十分重要，直接影响路面的平整度和外观，施工中要严格控制，保证接缝质量。4.2.7开放交通。SMA路面应待摊铺层完全自然冷却，表面温度低于50℃后，方可开放交通，需要提早开放交通时，可洒水冷却降低路面温度。5人员、材料与设备5.1人员表5.1主要劳动力组织表序号工种人数作业内容1工长2施工现场的管理、安排2质检员2施工过程监控、工程质量检验3测量员2施工作业面放样4试验员2试验检测5机械操作手12摊铺、碾压、洒水养生等6民工15作业面辅助生产5.2材料5.2.1改性沥青 改性沥青是混合料胶凝材料，其品质优劣对改性沥青混凝土路面质量至关重要。成品改性沥青在到达现场储存时，改性沥青罐中必须加设搅拌设备，使用前搅拌均匀，在施工过程中要定期取样检验产品质量，发生质量不合格时不得使用。SMA路面宜采用比当地常用沥青标号偏小的沥青。5.2.2粗集料从料源入手，选择优质碱性石料为原料，破碎机采用锤式破碎机破碎，选用酸性石料时要考虑粘附性的要求，掺加适量消石灰或抗剥落剂。粗集料宜用石质坚硬、粗糙、清洁、不易风化的颗粒。严格控制集料的含泥量及表面粉尘量，减少拌和过程中废粉数量，提高拌和机的工作效率。表5.2.2-1SMA使用粗集料质量要求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%30T0317视密度不小于t/m32.60T0304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＜0.075颗粒含量不大于%1T0310软石含量不大于%1T0321石料磨光值不小于BPN42T03275.2.3细集料 细集料宜采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当颗粒级配的人工轧制的米砂或石屑，宜采用石灰岩轧制，不能使用轧石场的下脚料，可使用适量优质天然砂。表5.2.3-1SMA使用细集料质量要求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%60T0334塑性指数%无T0118或T0119（土工试验）棱角性和粗糙度实测5.2.4填料宜采用石灰岩或强基性岩石等憎水性石料类，磨细的矿粉，要求原石料必须干净无杂质，矿粉必须干燥、清洁。表5.2.4-1SMA使用填料质量要求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烘干法颗粒范围＜0.6mm%100T0351颗粒范围＜0.15mm%90-100颗粒范围＜0.075mm%75-100外观无团粒、不结块塑性指数%无T0118或T0119（土工试验）5.2.5纤维稳定剂根据设计要求，确定稳定剂类型，并保证稳定剂的质量，在250℃的干拌温度下不变质、不发脆，使用的纤维必须符合环保要求。5.3设备表5.3-1主要机械设备配备表 序号机械设备名称规格型号单位数量备注1间歇式沥青混凝土拌和站320t/h台1大产量满足生产率要求2沥青砼摊铺机DF145CS台3一台备用，自动找平功能良好3双光轮压路机DD130台3该型号压路机振动力、宽度大4自卸汽车20T以上台20根据运距确定5外电变压器620KVA100KVA台16发电机500KW台1具备外电条件7装载机ZL50台48洒油罐车4-8T台29矿粉罐8-15T个310洒水车5-8T台2表5.3-2主要试验仪器配备表序号试验仪器名称规格型号单位数量备注1沥青集料方孔筛0.075-30mm套22负压筛析仪FYS-150B台13压碎值测定仪台14灌砂筒165mm套35标定罐150mm50mm台16勃氏比表面积仪DBT-127台17离心式沥青抽提仪DLC-III台18多功能电动脱模机DTM-II台19针片状规准仪5-40mm台110沥青延度仪LQY-150台111调温调速低温度仪LYY-8台1 12马歇尔电动击实仪LD139-II台113马歇尔试验仪JWFU-3台114水溶恒温振荡器JZ7-SHA-C台115多功能电动击实仪BKJ-III只116沥青针入度仪DZR-III只117沥青软化点测定仪SYD-2806套118自动混合料搅拌机BH-10台119游标卡尺0-200mm把120抗压夹具40mm×40mm套121三角容量瓶250ML个622电动取芯机台16质量控制6.1引用规范标准6.1.1《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）6.1.2《公路工程集料试验规程》(JTGE42—2005)6.1.3《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)6.1.4《公路路基路面现场试验规程》（JTGE60—2008）6.1.5《公路工程岩石试验规程》（JTGE41—2005）6.1.6《公路工程施工安全技术规范》(JTGF9—2015）6.1.7《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）6.1.8《公路工程质量检验评定标准》（JTGF801-2012）6.1.9《公路工程沥青及沥青结合料试验规程》（JTJ052-2000） 6.2控制措施6.2.1对施工过程温度检测，保证混合料在高温条件下成型。6.2.2进场改性沥青按规定进行取样，对改性沥青质量严格检测。6.2.3试验室要准确控制配合比，通过每天检测数据进行调控，严格控制改性沥青、矿粉、纤维稳定剂用量。6.2.4拌和站应严格按配合比通知的比例配料开盘，不得改变，发现问题及时反馈停机，做好计量校准和数量分析与验证，严格控制拌和温度与拌和时间。6.2.5摊铺速度应与拌和能力匹配，按碾压组合，碾压工序与遍数进行碾压。6.2.6认真按照规范要求的质量检测项目、频率、方法进行检测控制。6.2.7对纤维的质量误差要严格控制，不应超过要求数量±10%。严格添加纤维程序，控制纤维投放时间、数量，保证拌和时间，确保纤维均匀分散到混合料中，避免SMA路面通车后，因纤维不能均匀分散，造成沥青用量不均，出现油斑等病害。6.2.8控制碾压过程，避免过碾压，保证SMA路面的构造深度、抗滑性能。6.2.9施工季节合理安排，根据寒冷地区气候特点，选择在温度较高月份施工，宜在6-8月份。7安全措施7.1 应遵照中华人民共和国行业标准现行的《公路工程施工安全技术规范》(JTGF9—2015）的要求执行。7.2应遵照国家颁布的有关安全技术规程和安全操作规程办理。7.3参与沥青路面施工的人员应穿戴劳保用品，防止烫伤，夏季高温季节施工，应采取防暑降温措施。7.4改性沥青拌和厂应经常检查导热油，防止泄入沥青储存罐中而引发火灾，拌和厂内应采取有效的防火、防爆、防毒措施，场内禁止烟火，设置醒目防火警示牌，并配备一定数量的消防器材。7.5拌和场的燃油罐和加油站应与导热油载体炉有足够的距离，防止发生火灾。7.6拌和站、施工区出入道路安排设置明显安全标志，安排专人指挥交通，保证施工安全。8环保措施8.1选择拌和站场地时，应远离居民区及村庄，无法避开居民区或村庄时应选在主风向下方。8.2拌和设备必须有良好的二级除尘装置并能有效地进行除尘，使空气质量标准符合当地环保部门的要求。8.3废弃的粉尘和沥青混合料存放在指定地点，粉尘可采用湿排法或采用经常洒水及覆盖等措施，防止粉尘扩散。8.4拌和楼和发电机等设备的噪音，应符合当地环保部门的要求，不符合者应采取有效措施。'