sma改性沥青路面施工质量控制

'SMA改性沥青路面施工质量控制　　摘要：探讨SMA改性沥青混合料从原材料到拌和、运输、摊铺、压实等重要环节的施工质量控制。关键词：SMA混合料、SBS改性、SBS+岩沥青复合改性、施工质量控制中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：SMA混合料是一种以沥青、矿粉、纤维稳定剂和少量的细粉组成的沥青马蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的新型沥青混合料，它最基本的组成是碎石骨架和沥青马蹄脂结合料两大部分，其强度是依靠粗集料在沥青混合料中的骨架嵌挤作用和沥青马蹄脂胶结料粘结裹覆作用形成的。跟传统的沥青混凝土相比，SMA混合料在耐久性、抗高温稳定性、抗低温开裂、抗滑性等方面的优势较明显，尤其是抗高温车辙和低温裂缝以及疲劳性能尤为突出，被广泛的应用于高速公路和一些重载交通的抗滑表层。SMA混合料目前主要采用已应用较成熟的SBS进行改性，但对一些需获得更高质量的水泥混凝土桥面铺装面层，开始尝试使用SBS和岩沥青进行复合改性，通过尝试新型的高模量沥青胶结料，进一步提高高温抗变形能力。本文结合肇庆砚都快速干道工程实例，对改性沥青SMA路面的施工工艺和质量控制作探讨。1工程概况11 肇庆砚都快速干道南北贯通321国道和广肇高速，并连接端州路、星湖大道、信安路等城区主要干道，道路全长约4.35公里（含立交部分），道路宽度为100m，双向十车道，设计车速为80km/h，是肇庆市重点市政工程项目，项目于2011年9月竣工。由于道路建成后的车流量大且基本为重载交通，道路结构层总厚度为88cm，其中面层的下面层和中面层首次采用进口岩沥青，对立交、桥梁和道路交叉口部分的上面层，更创新性地采用了SBS+岩沥青复合改性的SMA混合料。路面面层自上而下的结构为：（1）道路主车道：SMA—13（SBS）改性沥青砼4cm+黏层沥青+AC-20C中粒式岩沥青（BMA）砼6cm+黏层沥青+AC-25C粗粒式岩沥青（BMA）砼8cm+透层沥青+沥青封层1cm。注：道路交叉口上面层采用SMA—13（SBS+岩沥青）复合改性沥青砼，中面层采用SBS改性。（2）立交、桥梁：SMA-13（SBS+岩沥青）复合改性沥青砼4cm+黏层沥青+AC-20C中粒式岩沥青（BMA）砼6cm+黏层沥青+AWP-2000F纤维增强型防水粘结层涂料0.9～1mm。2面层材料组成及技术要求2.111 沥青：本工程表层基质沥青采用70号A级道路石油沥青，中、下面层基质沥青采用岩沥青（BMA）。表面层沥青改性材料采用聚合物改性材料SBS；桥面、桥头搭板沥青铺装层和交叉口沥青路面的表面层采用SBS+岩沥青进行复合改性，掺量为20％；道路交叉口主干道的中面层基质沥青采用岩沥青，并采用聚合物改性材料SBS进行改性，掺量为20％。SBS、岩沥青采用进口产品。黏层、透层沥青一般采用70号A级热融石油沥青。施工前应进行试验路段施工，经总结施工工艺和沥青用量后谨慎确定用油量。2.2粗集料：粗集料是降噪透水路面混合料的骨架，应具有良好的颗粒形状、强度要求、耐磨抗滑等要求，集料应由专业采石场生产，保证表面洁净、干燥、无风化。由于本地的玄武岩难以供应，本工程选用了石质坚硬、抗冲击性能好的辉绿岩，经检测，符合各项质量技术要求。2.3细集料：细集料宜选用机制砂，应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，也可将玄武岩通过人工轧制生产。本工程要求的细集料质量技术要求：视密度≥2.50t/m3；坚固性≤12%；砂当量≥60%，含泥量≤3%。2.4矿粉：为保证工程材料质量，矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，外观无团粒结块，亲水系数小于1，塑性指数小于4%，含水量≤1%，加热安定性作实测记录。2.511 木质素纤维添加剂：为了增强吸油效果，在SMA-13中添加木质素纤维稳定剂，用量占集料质量的0.3%。纤维应在200℃的干拌温度不变质、不发脆，使用木质素纤维必须符合环保要求，不危害身体健康。纤维必须在温拌温度条件下拌和过程中能充分分散均匀，不宜采用需要在高温条件下分散的纤维(如沥青混合造粒纤维)。2.6本工程SMA-13混合料设计参数要求：马歇尔试件尺寸Φ101.6mm×63.5mm；马歇尔试件击实次数为双面50次；空隙率VV(%)为4.0；矿料间隙率VMA≥17%；粗集料骨架间隙率VCAmin≤2.36mm；沥青饱和度VFA为75%~85%；稳定度≥5.5KN；伦堡沥青析漏试验的结合料损失≤0.1%；肯塔堡飞散或浸水飞散试验的混合料损失≤15%。11 2.7SMA—13改性沥青混合料性能检测要求：本工程采用马歇尔配合比设计方法。以空隙率作为主控制指标进行马歇尔试验。同时进行肯塔堡飞散、谢伦堡析漏试验检验。在此以后，还需对目标混合料设计级配进行性能检测，SMA—13（SBS改性）的5个试验项目要求为：车辙试验≥3500次/mm、冻融劈裂残留强度≥80%、马歇尔残留稳定度≥85%、低温极限应变≥2500、渗水系数≤80ml/min。而SMA—13（SBS+岩沥青复合改性）则分别为：≥3500次/mm、≥80%、≥85%、≥2500、≤80ml/min。以目标配合比设计的集料级配和沥青用量为基础，采用最佳沥青用量及其±0.3％，±0.6％五个沥青用量进行马歇尔试验，检验其试件的表干密度、空隙率、间隙率、饱和度、马氏稳定度以及流值。最终确定生产用沥青用量，各热料仓碎石、砂和矿粉的供料比例。2.8SMA—13改性沥青混合料配合比设计：在沥青混合料的级配符合有关规范技术要求的前提下，根据设计要求的技术指标，遵循配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺验正的三个阶段，确定矿料级配和最佳沥青用量，提供满足设计要求的沥青混合料。3SMA—13改性沥青混合料的施工质量控制3.1施工前准备按设计要求在施工前备齐各种不同规格的集料，对于同一种类，尽量采用同一料场的集料。集料堆放于清洁、干燥、有硬质的场地上，按种类和规格分别堆放，严禁出现混料状态。了解生产能力、材料供应和运输能力，确定摊铺进度与碾压设备的匹配。3.2.SMA—13改性沥青沥青混合料的拌和生产（1）SMA改性沥青混合料宜使用间歇式拌和机，根据试验室提供的生产配合比进行生产控制，严格控制各料仓的材料用量。由于SMA的细集料用量较少其料仓开口较小，如果细集料潮湿，下料困难，可考虑加大料仓开口，但可能会导致细集料用量增大，所以应尽可能让细集料保持干燥。11 （2）拌和时间的控制：加入纤维的时间必须固定在每次从热料仓放下粗集料之后，正好在放下细集料的同时，以便使纤维和矿料一起干拌。加入木质素纤维后干拌10-15秒，加沥青后拌合60秒。虽然改性沥青SMA混合料的拌制工艺类似于常规沥青混合料，但由于所用沥青及混合料级配的不同，决定了其难以拌和。为确保混合料的拌和质量，必须对搅拌设备的参数进行适当的调整。最佳的拌和时间与沥青的用量、集料的级配、温度等多种因素有关，可通过试拌来确定，一般认为比常规热拌沥青混合料的干拌和湿拌时间应增加5—10秒。（3）SMA改性沥青混合料的温度控制：沥青的加热温度165℃～175℃；集料的加热温度一般在195℃～205℃；成品料的出厂温度175—185℃。由于SMA改性沥青混合料对温度特别敏感，沥青和成品料温度不宜超过195℃，否则会损害其质量，须严格检测和控制成品料的温度变化。注意检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。如目测混合料有无花白、冒青烟、离析、析漏、结团等现象。　　（4）正确的操作搅拌设备，根据生产情况及时调整各冷料仓的产量和热集料的控制温度，避免出现等料或溢料，以保证成品料的质量和生产的正常运行。（5）取样检测：沥青混合料的取样与检测是拌和厂进行质量控制中最重要的工作。取样和试验所得的数据能直接反应混合料的质量和特性。因此，必须严格按照规范取样和试验。取样时要确保所取样品能够反应整批混合料的特性。拌合过程中，建设单位和监理应进行旁站监督。3.3SMA改性沥青混合料的运送11 SMA改性沥青混合料宜采用15T~20T载重的自卸货运车运输，由于其粘性较大，车厢需打扫干净，侧板和底板均涂防粘薄层混合液。每次装新料时，司机必须再次检查厢体，残留粘连沥青混合料的余料必须全部清除；运料车装料时，保持前后移动方式装料，防止混合料中粗料与细料的离析；由于混合料因料温失散而易表面结壳，所以运输过程中，大气温度不得低于10℃，且车厢需加盖蓬布。为保证施工现场的沥青混合料性能进行连续摊铺，料车的数量应适应拌和能力，并使摊铺速度有所富余。在试验段各种沥青面层结构开始摊铺时，宜安排10辆左右运料车在施工现场进行适当等候。摊铺过程中，运料车应空挡停在摊铺机前10~30cm处，由摊铺机前滚轮推动汽车轮胎同步前进，边前进边往摊铺机中倒料。3.4SMA改性沥青混合料的摊铺11 （1）SMA改性沥青混合料不宜气候寒冷、阴雨的季节施工，施工的最佳温度在20℃以上。低于10℃或雨天不得摊铺SMA改性沥青混合料。SMA改性沥青混合料的摊铺温度比一般改性沥青混合料要高些，经本工程实践，最佳摊铺温度在175℃～180℃。（2）为减少摊铺离析和确保平整度，摊铺应连续不停顿，匀速摊铺且不宜过快或过慢，摊铺速度可结合拌和站的生产供应考虑，一般在2～3m/min内调整。为减少摊铺离析，一台摊铺机的摊铺宽度不能超过8m。SMA改性沥青混合料是表面层，为减少施工冷接缝，保证施工质量，SMA改性沥青混合料应一次全路幅摊铺，可采用数台机械联合摊铺，各机纵向相距尽量小于10m，纵向搭接至少10cm，以保证两机搭接的纵逢是真正的热接缝，利于接缝密合。若因特殊情况只能采用半幅摊铺，上下层的接缝应错开，纵缝至少30～40cm，横缝至少1m。同时每次摊铺碾压冷却后，纵、横向接缝处必须用切割机切割整齐，接缝清洗干净后刷涂粘层沥青，接缝表面应予烫平。摊铺前应预热烫平板100℃以上，摊铺机的熨平板和夯锤尽可能采用较大的震级，使铺面的初始压实度达到85%以上。熨平板拼接紧密，不许存有缝隙，防止卡入粒料将铺面拉出条痕。在摊铺机械方面，尽量选用进口高性能设备，本工程选用了德国进口ABG摊铺机辅以进口浮动平衡梁，在一定程度上提高了摊铺质量。3.5SMA改性沥青混合料的碾压（1）碾压机械：碾压是沥青路面特别是SMA改性沥青路面施工里的非常重要的环节，合理配置高性能的压路机，对路面最终的完成质量起着十分关键的作用。本工程压路机采用了德国进口宝马和美国进口的英格索兰，并专门针对部分接缝、匝道、港湾、管线井等大型压路机难以正常操作的部位，配置了德国进口宝马小型压路机。机械的科学选择，较大地提高了整体的碾压质量。11 （2）SMA混合料应采用钢轮振动压路机碾压，严禁使用轮胎压路机，初压和复压的压路机不能少于2台，碾压长度控制在25米左右。碾压过程遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行：紧跟是混合料摊铺后，应紧跟着在尽可能高的温度下碾压，不得等候，一般初压温度不低于150℃，复压温度不低于130℃，终压温度不低于110℃，不得在低温状态下反复碾压，以防止磨掉石料棱角、压碎石料，破坏石料嵌挤；慢压是要控制碾压速度，初压时，最好保持速度均匀且时速不超过2公里，复压和终压是保持在时速4公里以下；高频和低幅是提高SMA混合料压实度，防止石料损伤的重要手段，以保持石料有良好的棱角性和嵌挤作用，防止因大振幅碾压压碎石料或使马蹄脂料上浮而出现“过度碾压”现象。（3）在初压和复压过程中，应采用同类压路机并列成梯队压实，不得采用首尾相接的纵列方式。采用振动压路机压实改性沥青SMA-13S路面时，压路机轮迹的重叠宽度不应超过20cm，当采用静载压路机时，压路机的轮迹应重叠1/3—1/4的碾压宽度。另外，压路机倒退时要关闭振动，端部方向要渐渐地改变，严禁急转弯，终压不可使用振动。11 （4）改性沥青SMA-13S路面摊铺后应抓紧碾压，由专人负责指挥协调各台压路机的碾压路线和碾压遍数，使摊铺面在较短时间内达到规定压实度；对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗检查。改性沥青SMA-13S路面应严格控制碾压遍数，在压实度达到马歇尔密度的98%以上，或者路面现场空隙率不大于6%后，不再作过度碾压。如碾压过程中发现有沥青马蹄脂上浮或石料压碎、棱角明显磨损等过碾压的现象时，应停止碾压，防止构造深度降低或泛油。（5）对一些不能用摊铺机和压路机进行施工的特殊部位，安排足够的专业施工人员，以人工摊铺的方式，在短时间内完成这些部位摊铺和修整，并使用特殊进口小型专用压路机碾压，防止因疏忽小部位的施工，出现施工质量问题。（6）路面压实完成后，应待24小时后方允许施工车辆通行。4SMA改性沥青路面的质量检测11 工程质量控制及检验应包括所用材料的质量检验，施工过程中的质量控制和工序间的检查验收。施工前原材料及混合料应按相关规范要求的各项指标进行试验，抽检频率及项目需符合规范有关规定。在施工过程中，应对改性沥青混合料的性质进行检测，包括针入度、软化点、低温延度、弹性恢复、显微镜观察等，另外，还需对铺筑质量进行评定，包括外观、接缝、施工温度、严实度、厚度、平整度标准差、宽度、纵断面高程、横坡度、渗水系数、摩擦系数、构造深度等，改性沥青面层应平整密实，粗细一致，不应有泛油、脱落、掉渣、裂缝、推挤、烂边等现象。12吨压路机碾压后，无明显轮迹。接缝衔接紧密、平顺、烫缝不枯焦。面层与各类盖框、平缘石和其他构筑物衔接应紧密平顺，不得有积水现象。5结束语本项目通过前述的施工控制方法，SMA改性沥青路面的施工质量取得了较好的效果，尤其是立交、桥梁部分创新性使用了“SBS+岩沥青”复合改性的SMA混合料，在高温抗车辙、低温抗裂、疲劳抗裂、抗水损害、抗滑及耐久性等方面的优势较普通改性沥青更加突出和明显，可以预计将会得到越来越广泛的应用。参考文献：[1]陆敏.采用SBS＋岩沥青复合改性的高性能沥青混合料研究[J].城市道桥与防洪.2011（12）[2]李尚彬.SMA+SBS高粘度改性沥青防水粘结层结构在桥面铺装中的应用[J].交通科技.2011(04)[3]王树军.高速公路SBS改性沥青与SMA路面质量控制[J].山西建筑.2008(23)[4]王照中.天然岩沥青在沥青路面施工中的应用分析和建议[J].公路交通科技(应用技术版).2010(05)11'