论SMA沥青路面施工质量基本要求及施工体会.doc

'论SMA沥青路面施工质量基本要求及施工体会何少平1,管丽仙1,邓方2(1、江西省上饶市交通投资集团有限公司，江西上饶334000)（2、江西省交通工程质量监督站，江西南昌330008）摘要：通过对乐温高速公路、景婺黄高速公路施工情况,论述了SBS改性沥青SMA的生产、摊铺、碾压等施工工艺，并结合乐温BP2及景婺黄BP1项目经理部前场施工阐述了SMA的质量控制措施及施工中应注意的问题，以及与普通沥青混凝土的区别。关键词：道路工程；SMA沥青路面；质量控制；注意问题0前言沥青玛蹄脂碎石混合料(stonematrixasphalt，简称sma)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料。使用情况表明，SMA路面结构不仅在高温、重载时车辙变形量低，而且低温性能良好。80年代初石棉纤维禁用而引进木质素纤维后，采用了木质素纤维作稳定剂,木质纤维具有吸油、分散的特点，能均匀分布在混合料中。由以上各种物质组成的沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面，充分填充集料空隙，在温度下降、混合料收缩变形时，玛蹄脂有较好的粘结力，它所具有的韧性和柔性使混合料有较好的低温变形性能。SMA性能提高并得到广泛应用。SMA沥青路面在别的省施工比较早，也有一定的成功经验。因为造价比较高，在我省，首次试验路在二级公路上，首次在高速公路上使用是昌金高速公路与京福高速公路，取得一定经验后，在景婺黄高速公路路面真正开始SMA沥青路面施工。景婺黄高速公路路面结构类型是：下面层8cm，采用改进的AC-25C型；中面层6cm，采用改进的AC-20C型，改性沥青；上面层4cm，SMA-13改性沥青。景婺黄是2006年通车，运行状况良好。SMA是很好的结构，应大力推广，但目前有少数人尚存在施工上认识不足，SMA施工其实与普通沥青混凝土施工并没有很大的区别，但在施工中还是存在一定的不同之处的。现将本人在几条高速公路上SMA施工的实践，着重谈一下施工过程中质量控制的办法及几点体会阐述如下：1原材料控制SMA混合料对集料和填料料质的要求与普通沥青混合料基本相同，由于SMA混合料成本较高，主要用于交通量大的高速公路和城市快速干道、重载及超载车多的路段，因此，在实际施工中要求的材料品质往往高于普通沥青混合料，如集料的料质、洁净程度、颗粒形状、破碎面等。1.1沥青沥青采用SBS改性沥青，对于现场加工SBS改性沥青的工程，改性剂SBS的存放时间不宜太长，以防止老化；改性沥青运输温度不低于150℃，保温贮存温度不低于140℃，不得长时间存放；对现场加工的改性沥青必须不间断地搅拌，以防改性剂离析；制作好的改性沥青的温度应该满足沥青泵输送及喷嘴喷出的要求，在满足施工的前提下，沥青的加热温度不应太高，一般控制在170℃～180℃之间。1.2集料集料采用石质坚硬、清洁、无风化、耐磨、近立方体颗粒的碎石，料径＞2.36mm。石质为玄武岩或辉绿岩等磨光值较高的石料，0-2.36mm为石灰岩；矿粉采用石灰岩磨制，细度必须满足规范要求，技术指标严格控制在规范要求内。级配要求是间断级配。1.3中粗集料检测在路面施工中粗集料容易超标的检测项目是长扁平颗粒含量和水洗法＜0.075mm颗粒含量，细集料则是水洗法筛分通过0.075mm部分超出12.5%的规定。为解决材料部分指标不合格的问题，我省高速公路对集料要求较严格，要求①用反击式破碎机生产的集料；②轧石机组配有振动喂料器；③轧石机及振动筛配有两级除尘设备；④堆料场地采用水泥混凝土硬化和墙体隔仓；⑤成品料堆应覆盖。1.4填料填料采用石灰岩碱性石料磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁，矿粉质量技术要求符合规范。拌和机回收的粉料全部弃掉不用。其中路面施工中所用矿粉亲水系数在0.65-0.75之间，高于规范要求。1.5加入优质的木质素絮状纤维稳定剂SMA混合料中加入优质素絮纤维， 掺加比例为沥青混合料总质量的0.3%-0.4%。木质絮状纤维技术要求满足表1。木质素纤维必须在室内架空堆放，严格防潮，保持干燥。对木质素纤维添加设备进行计量标定，木质素纤维添加设备不得受潮。表1木质素絮状纤维标准检验项目单位技术要求纤维长度mm<6灰分含量%18±5,无挥发物PH值7.5±1.0吸油率不小于纤维质量的5倍含水率（以质量计）%<52SMA的制拌生产SMA采用的间歇式沥青拌和机额定生产能力为240t/h以上，配有80t以上的热贮料仓，采用间歇式沥青拌和机时，SMA与普通沥青混合料生产的主要区别是：2.1SMA沥青路面为悬浮空隙结构主要表现为“三多一少”，粗集料多（景婺黄CP2标段采用了80%），矿粉多（8%-12%），沥青多（5.5-6.5%），细集料少。这给混合料拌和带来不少困难。为此应该在料斗上下功夫。首先是冷料仓，粗集料数量多，一个料斗经常不够，可能会发生冷料仓数量不够的问题。热料仓也存在一些问题，如果按照通常的方法设置振动筛和热料仓，将会发生粗集料仓经常不足（亏料），而细集料仓经常溢仓的不正常情况。SMA所需的细集料很少，太少的细集料使冷料仓的开启口控制成为困难，所以为了使很少的细集料用量保持准确的数量，细集料存贮地要加盖棚顶，防止下雨受潮，使细集料保持干燥状态。2.2混合料拌和一定要均匀要保证拌和时间，一般是集料、矿粉、水泥和木质纤维先干拌10S，再喷油湿拌，湿拌时间不低于40S，整个拌和时间循环65S。每天第一拌先干拌，量测温度后废弃，再加油湿拌，量取温度后最好废弃这一拌。2.3预防离析由于沥青可能会离析，SMA不应在贮料仓里储备时间过长，贮料仓里SMA的数量不宜过多。2.4机械添加木质素纤维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的现象，从而影响SMA的使用品质；采用机械添加木质素纤维应防止输送管道堵塞。絮状纤维比颗粒状纤维更易分散，所以一般采用絮状，木质纤维一定要保持干燥。2.5拌和温度由于使用了SBS改性沥青，拌和温度比拌普通沥青混合料提高了10℃-20℃左右。保证较高的施工温度成了施工的最重要的技术关键。如果温度不够，混合料不可能拌和均匀，摊铺无法平整，碾压不可能达到要求的压实度，施工质量根本无法保证。但也不是温度越高越好，在满足施工的前提下，沥青的加热温度尽可能不要太高，温度控制如表2：表2SMA路面沥青混合料温度控制沥青加热温度165℃-175℃集料加热温度180℃-190℃出厂温度170℃-185℃废弃温度195℃到场温度≮165℃3混合料运输、摊铺为确保沥青混合料保温，要求各施工单位均采用20t以上载重量的自卸汽车运送混合料，且≮20辆。为了保证路面的平整度，要按照规范要求做到缓慢、均匀、连续不断地摊铺，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。拌和机与摊铺机的能力必须匹配，运料车也要有富余，施工现场需具备6-10辆运料车在等待摊铺时，方可进行施工作业，摊铺一定要连续，速度要均匀，不要太快，保持在2m/min-3m/min之间。SMA的运输、摊铺与普通沥青混凝土要求相同。由于使用了SBS改性沥青及纤维稳定剂，混合料的摊铺温度宜为160℃～180℃，温度低于140℃的混合料禁止使用。当路表温度低于15℃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来确定（SMA的松铺系数通常在1.05～1.20之间）。对SMA混合料，混合料的可压实余地很小，松铺系数要比普通混合料小得多，用德国生产的ABG摊铺时，有时甚至不超过1.05。对表面层，除了高程外，表面层厚度也至关重要，所以常用“雪橇式”的厚度控制方式。4碾压在高温下碾压显得特别重要，尤其是SMA一般都在表面层使用，厚度比较薄，混合料温度下降较快，要注意一般掌握的碾压成型的最低温度为130℃。压路机要求≮4台10t-12t的钢轮压路机，全部采用钢轮振动压路机，不允许采用胶轮。因为SMA混合料沥青含量高，采用轮胎压路机碾压可能使沥青玛蹄脂上浮，造成构造深度降低，甚至泛油。初压用较轻钢轮压路机前静后振2遍，得压用较重钢轮压路机振压3-4遍，终压为二遍，消除轮迹。振动压路机在碾压过程中应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，不允许停顿。压路机必须紧跟在摊铺机后面碾压，碾压速度不超过5KM/H，要均匀。 钢轮的喷水量不能太大，要调至最小状态。终压不能开振动。压实度的控制：室内马歇尔密度的99%，最大理论密度的94%。路面成型后的空隙率一般为3.5%-6%之间，室内马歇尔试件空隙率一般为4%。SMA的碾压与普通沥青混凝土碾压相比，有以下几点值得注意：1、为了防止混合料粘轮，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、压路机碾压时相邻碾压带应重叠1/3-1/4轮宽，碾压工作面长度30m-50m。3、碾压必须密切注意压实度的变化，SMA面层一旦达到足够的密度后，碾压即应停止，过度碾压可能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。目前任何压实度的监测方法都是事后检测，还无法指导压实过程，所以只能通过严格控制碾压遍数的方法控制压实度。4、除迫不得已的情况外，所有施工工艺都必须由机械连续稳定地操作，要尽力避免人工修正，所有机械不能在未冷却结硬的路面上停留，原则上所有机械，尤其是压路机从开始碾压后便不能停机休息，直至一天的施工结束。5混合料沥青含量的控制SMA的级配是间断级配，设计沥青混合料的难点在于保证其坚硬的矿物骨架和合适的沥青用量。沥青用量过多，将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。因此，在实际操作过程中应随时控制每天SMA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，拌和时间视实际情况可相应增减。6油斑的成因及处理方法在SMA路面摊铺、辗压成型过程中，路面可能会出现油斑。产生油斑的原因有以下几点：1、运输距离较远，SMA混合料中骨料与沥青产生离析；2、SMA混合料温度过高，改性沥青发生老化；3、纤维掺加剂拌和不均匀；4、拌和时间太短，SMA混合料拌和不够充分；5、用油量过高；6、压路机碾压遍数过多，使路面超压；7、拌和料(特别是纤维掺加剂)及路表含有一定的水份；8、摊铺机等料时间过长及运料车积压过多，发生沥青析漏。摊铺中出现的油斑应及时铲除并用热料填补，碾压中出现的油斑，应及时在油斑区域洒机制砂。当摊铺时遇雨或下层潮湿时，严禁进行摊铺工作。7结语1、SMA路面施工工艺要求较高，因其为间断级配，对施工因素敏感性较强，矿料级配及沥青用量小的波动和变化，就会造成局部泛油、油斑、透水等等。木质纤维漏投或少投，矿粉不干燥都易导致出现油斑。我标段在施工当中也出现了少量的油斑现象，除现场组织人及时进行清理外，另一方面检查原材料，查找原因，发现一方面为矿粉不够干燥，另一方面为沥青用量稍偏大所造成的。2、SMA路面对混合料温度要求较高，但在以上各方面严格控制下，在交工时，各项指标均符合规范要求。3、路面检测：构造深度大，一般为0.9以上，摩擦系数为50以上，渗水较小，或者说几乎不渗水。由此使得SMA路面表面粗糙，高温稳定性好，不易出现车辙，同时水稳定性和耐久性强，避免了早期损坏。4、从SMA使用效果来看，上面层采用4cm厚SMA能更好地发挥SMA的水稳定性和耐疲劳性能。5、SMA在沥青路面上面层使用较多，中面层及下面层使用SMA还不普遍，有待于进一步开发。6、SMA混合料温度在190℃-200℃时的性能有待于铺筑试验路进一步检验。7、添加木质素纤维后，SMA路面结构比普通沥青混凝土路面成本高20%左右。8、目前，SMA在我国首都机场高速公路、八达岭高速公路、保津高速公路等国内多条高速公路得到应用。我省大规模使用SMA仅限于景婺黄高速公路路面，相信在不久的将来，SMA将在我省高等级公路路面上得到大力推广使用。参考文献：[1]沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京：人民交通出版社,1999.7[2]JTJ036-98.公路改性沥青路面施工技术规范[S].'