SMA沥青路面施工质量监控要点分析_孙杰.pdf

'第9卷第4期2009年2月科学技术与工程Vol19No14Feb.20091671-1819(2009)4-1058-06ScienceTechnologyandEngineeringZ2009Sci1Tech1Engng1交通运输SMA沥青路面施工质量监控要点分析孙杰张肖宁(华南理工大学道路工程研究所,广州510640)摘要在对SMA路面施工详细介绍的基础上,针对SMA沥青路面施工过程中存在的问题,结合工程实例,着重对沥青路面建设中的设计、原材料、配合比、面层施工等全过程质量管理与控制要点进行了探讨。进而为今后SMA技术更好的推广应用提供参考。关键词沥青混合料SMA路面质量监控中图法分类号U417.217;文献标志码A沥青玛蹄脂碎石混合料(StoneMatrixAsphal,tSMA沥青路面施工过程中质量监控要点,进而为简称SMA),是近年来国际上出现的一种由沥青、纤SMA沥青路面施工质量保证提供参考。维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂。它是填充间断级配的粗集料骨架间隙而形成的眼1工程实例概况挤型密实结构的新型沥青混合料,因其优良的路用性能而闻名于世。世界第一条SMA路面始建于20阜阳至合肥高速公路,位于安徽省中西部,该世纪60年代的前联邦德国,而我国第一次试用是在项目的建设将串连京珠、阿深、东香、京福、沪蓉等1992年修建的首都机场高速公路路面上。目前在多条高速公路和国家重点公路。路线起止桩号为沥青路面施工中,改性沥青和SMA技术得到越来越-K1+083~K189+500,路线全长190.583km。本广泛的应用,并能有效地解决高温抗车辙性和低温项目系路面工程第八标段,起讫桩号为K175+抗裂性以及抗滑性和耐久性的矛盾。975~K189+500,全长13.525km,经合肥市、肥西然而随着现代高速公路交通的发展,交通量的县,含蜀山互通。该标段位于江淮波状平原,地形增加、行车密度大、车速快、汽车轴载的加重以及渠十分开阔,北属亚热带湿热季风气候区,地震基本化交通的形成,对沥青路面的要求也越来越高,同烈度为×度,年均气温l5.7e,雨量较充沛。路面主时给沥青路面带来了明显的早期损坏(如车辙、泛线为双向6车道,路面宽2@15m,路基宽34.5m。油、推拥等),因此如何更好更有效地监控SMA路面该项目沥青面层采用三层沥青混合料结构,桥施工质量和提高沥青路面的路用性能已成为广大面铺装采用二层结构,具体类型如下表1所示。道路工作者的一项重要课题。结合安徽省阜合高表1沥青路面各层结构类型及厚度速公路路面施工,从原材料性能、混合料级配设计结构层下面层中面层上面层以及生产拌和、运输和摊铺等方面入手,着重分析主线8cmAC-256cmAC-204cmSMA-13桥面铺装/6cmAC-204cmSMA-132008年10月31日收到第一作者简介:孙杰(1982)),男,硕士,现就读于华南理工大学淮河特大桥/5.5cmSMA-164.5cmSMA-13交通学院道路铁道工程专业,研究方向:道路工程材料。E-mai:lsun-(含引桥)jie602@163.com。 4期孙杰,等:SMA沥青路面施工质量监控要点分析1059罐的油管路堵塞,应保持储存温度。同时,应用搅2SMA面层质量控制拌器(安装在贮存罐顶部或贮存罐中自带)每3h搅拌一次,每次搅拌20min,以保证改性沥青的均匀[1]SMA的结构组成特点可概括为/三多一少0,性。一天的生产任务完成后,应尽量用完罐中的沥即/粗集料多、矿粉多、沥青多和细集料少0。SMA青,或将罐加满沥青,以减少沥青与空气接触的表沥青混合料4.75mm以上的粗集料比例高达70%面积,防止沥青老化。~80%,矿粉用量达8%~12%,沥青用量高达2.1.2粗集料5.7%~6.5%,细集料含量往往不超过10%,同时用于SMA的粗集料必须符合抗滑表层混合料使用纤维作为稳定剂。SMA沥青玛蹄脂碎石混合的技术要求;SMA对粗集料的抗压碎要求高,因此料是当前国际上公认的一种抗变形能力强、耐久性粗集料必须使用坚韧、粗糙、有棱角的优质石料,必能较好的沥青面层混合料。但由于SMA沥青混合须严格限制集料的扁平颗粒含量;所使用的碎石要料常用于上面层且厚度较薄,受外界环境因素影响用锤击式或者锥式碎石机破碎。该项目选用舒城较大,因此在路面混合料施工各个关键环节中也提县通达建材厂生产的三种规格玄武岩,其规格粒组出较高要求。分别为(10)15)mm、(5)10)mm、(3)5)mm,其各2.1原材料控制项指标见表3。2.1.1沥青结合料2.1.3细集料SMA沥青结合料必须具有较高粘度,与集料有SMA上面层沥青混合料宜采用机制砂,机制砂良好的粘附性,以便保证有足够的高温稳定性和低应洁净、干燥、无风化、无杂物且有适当的颗粒级温抗裂性。对于高速公路等承受繁重交通、气候炎配,同时要求与沥青有良好的粘附能力。在特殊条热及寒冷地区的重大工程,SMA宜采用改性沥青。件下也可采用天然砂。石屑是石料破碎时的下脚阜合高速采用合肥宝盈物资有限公司生产的改性料,表面特别粗糙,对提高马歇尔稳定度及车辙试沥青。其技术要求满足SBS改性沥青I-D级,具体验的动稳定度效果非常明显,所以当缺乏机制砂技术要求见表2。时,可考虑使用质量好的石屑代替。该项目选用巢湖银兴建材厂生产的(0)3)mm机制砂,其各项指表2改性沥青各项技术指标标均满足要求。其中最为重要的指标是棱角性和检验指标实测数据技术要求0.075mm以下塑性成分的含量,棱角性要求>针入度(25e,100g,5s)(0.1mm)45.036~6045%,砂当量要求>60%。延度(5cm/min,5e)33.220软化点(TR&B)(e)74.170表3粗集料检测结果针入度指数PI0.1检测结果-3指标单位技术要求弹性恢复(25e,30min)/(g#cm)94.6801#料2#料运动粘度(135e)/(Pa.s)1.75[3石料压碎值%10.3)))[20质量损失/%0.07[?1.0洛杉机磨耗损失%9.610.2[28薄膜加热针入度比/%80753试验163e,5h表观相对密度t/m2.7302.70延度(5e)/cm2215毛体积相对密度t/m32.6662.657>2.6[2,3]按规范要求,改性沥青在生产工厂的装车吸水率%0.890.98[2.0温度必须保持在160e以上,运到SMA混合料拌和针片状颗粒含量%5.47.3[15场的温度不应低于140e,并及时把沥青泵送到沥水洗法<0.075mm颗粒%0.10.2[1.0粘附性级5级4级青储存罐中。因改性沥青的粘度过大,为防止沥青 1060科学技术与工程9卷2.1.3矿粉究所生产的PA-1型液体抗剥落剂,掺量为沥青用量SMA的填料一定要尽量采用磨细的石灰石粉,的0.3%。由于纤维帮助矿粉沥青团粒起到了分散作用,所以2.2混合料配比矿粉的用量一般为沥青用量的1.8倍~2.0倍。SMA配合比设计的任务就是确定骨架与玛蹄矿粉的质量也尤为重要,采用石灰石矿粉的亲水系脂部分各种材料的规格和比例,以真正形成粗集料数都应小于1,与沥青有良好的粘附性,同时矿粉的骨架,玛蹄脂能真正发挥使混合料成为整体的胶结细度也应符合要求,小于0.075mm的含量应大于作用。SMA混合料必须规定有充分的矿料间隙率75%。矿粉必须存放在室内干燥的地方,使用时必(VMA)和最小沥青用量这两个关键性技术指[4,5]须干燥、不成团。该项目选用巢湖巢祥水泥厂生产标。研究表明,在SMA混合料中通过4.75mm的石灰岩矿粉,其检测结果见表4。筛的集料重量百分率必须小于30%,才能保证/碎表4矿粉检测结果石与碎石的接触0,为SMA混合料提供足够的抗剪强度,并使集料空隙率VMA足够大。因此,SMA能指标单位检测结果技术要求表观密度/g#m-32.7392.5否形成骨架嵌挤,能否封住水和SMA的级配有着密含水量/%0.3<1.0切的关系。<0.6mm/%1001002.2.1目标配合比设计粒度范围<0.15mm/%98.390-100阜合高速结合省内已建高速公路的施工经验<0.075mm/%87.275-100及成果,针对安徽省和淮阜高速公路气候及交通量外观)))无团粒结块无团粒结块特点,以4.75mm为关键筛孔,选用通过量为加热安定性)))无变化实测记录23.9%、27.0%、29.9%的3个档次,设计三组不同2.1.4纤维稳定剂的级配,要求矿料间隙率应大于16.5%,以填充较表5木质素纤维质量技术要求多的沥青,保证SAM的耐久性。据此确定本标段SMA-13目标配合比为:1#料B2#料B3#料B机制砂B矿试验项目指标试验方法粉=36B38B3B12B11,木质素纤维用量为沥青混合料纤维长度<6mm水溶液用显微镜观测的0.3%,最佳油石比6.3%(沥青用量5.93%)。高温590e~650e灰分含量18%?5%,无挥发物SMA-13混合料设计级配曲线如图1,检验结果见燃烧后,测定残留物表6。水溶液用PH试纸PH值7.5?1.0或PH计测定表6SMA混合料配合比设计检验指标用煤油浸泡后,放在检验项目检验结果技术要求吸油率不小于纤维质量的5倍筛上,经振敲后称量谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失/%0.027不大于0.1105e烘箱烘2h后,肯塔堡飞散试验的混合料损失(20e)/%3.6不大于15含水率<5%[以质量计]冷却称量-1(60e)车辙试验动稳定度/次#mm6305.8>4000SMA必须使用纤维稳定剂,这与SMA使用较多的水稳定性:残留马歇尔稳定度/%89.980以上矿粉与沥青结合料有关,纤维有加筋、分散、吸附、冻融劈裂试验残留强度比/%87.980以上稳定及增粘等作用。该项目采用武汉优尼克工程渗水系数/ml#min-134[50构造深度/mm0.90.8~1.1纤维有限公司生产的木质素纤维(其用量为沥青混合料的0.3%)。同时采用连续式纤维计量输送设2.2.2生产配合比设计及检验备添加,木质纤维的用量靠流量来计量,其各项指按照目标配合比比例进行冷料仓上料,经过拌标符合(表5)规范要求。抗剥落剂采用西安公路研和楼四级振动筛的二次筛分,再从拌和搂热料仓取 4期孙杰,等:SMA沥青路面施工质量监控要点分析1061沥青混合料为度,每盘的生产周期不宜少于60s,其中干拌时间不少于5~10s。(2)絮状木质素纤维稳定剂利用风送式设备将纤维分散,在喷入沥青的同时或稍后吹入拌和锅里。拌和时间控制在干混合的拌和时间为15s,保证集料和木质素纤维充分混合;湿混合时间为35s,保证混合料充分分散,拌和均匀。(3)温度控制:沥青加热温度控制在170e左右;集料的加热温度控制在185~195e,且保证矿图1混合料级配与设计级配曲线图质集料的温度在整个生产过程中基本恒定;沥青混样进行级配筛分,重点调整三个关键筛孔4.75mm、合料的出场温度控制在170e~185e,派专人对沥2.36mm和0.075mm的通过量。取目标配合比设青混合料出场前的温度进行检测并用帆布覆盖。计的最佳沥青含量?0.3%等三组进行马歇尔试如发现温度超过195e或呈花白状等异常混合料,验,确定生产配合比的最佳级配和最佳油量。据此应予废弃。做出SMA生产配比为:4#热料B3#热料B2#热料B1#热(4)逐盘打印混合料生产记录,绘制油石比波料B矿粉=32B37B8B12B11,最佳油石比6.3%。试拌、动图。SMA拌和料不宜长存,当天拌和当天使用试铺采用了6.1%、6.3%两种沥青含量,结果油石完毕。比为6.1%时,饱和度达不到要求,为避免路面泛2.3.2SMA混合料的运输与摊铺油,实际施工采用最佳沥青用量为6.3%。配比检(1)运输:应根据拌和楼的生产能力、运距、计验结果(表7)显示各项指标都满足设计要求,说明算车辆数,并采用20t以上的自卸汽车运输;为防SMA级配设计是成功的。止沥青混合料粘板,车厢侧板和底部涂一层防粘剂;在运输过程中应加盖油布,以防表面混合料降表7改性沥青SMA马歇尔试验配合比检测结果温结块。到摊铺现场后,送料车应在摊铺机前试验项目实测值技术要求(10)30)cm处停住,不得撞击摊铺机并置空挡,应马歇尔试件击实次数/两面各击75次空隙率VV/%4.03~4严格检查SMA混合料到场温度。矿料间隙率VMA/%16.6不小于16.5(2)摊铺:该项目采用中大DT1600型大型履沥青饱和度VFA/%75.275~85带式摊铺机,单幅摊铺控制宽度14.9m,摊铺机按毛体积相对密度/g#m-32.3582.614.5m拼装(两侧可各伸缩25cm)。松铺系数确稳定度/kN10.91不宜小于6.0定为1.15,确保压实厚度不低于4cm。摊铺前熨平流值/mm4.742~5板必须预热至85e,并检查熨平板的拱度,预热接[6]2.3混合料施工缝的原铺层后方可起步行驶,并确定调整好摊铺机2.3.1SMA混合料的拌和作业时所必须的各项参数,根据拌和楼生产能力,(1)该项目采用SIM)3000型拌和楼,产量必须保证摊铺机匀速、不间断的摊铺,确保摊铺质(240~260)t/h,由计算机系统控制全部生产过程,量,保证其厚度、平整度和密实度等各项指标。冷料进料速度采用转速比控制,包括单仓转速比、2.3.3SMA混合料的碾压统一转速比控制。生产过程中通过单仓转速比的压实是保证沥青表面层质量的重要环节,选择设定,确保各料仓材料用量比例。沥青混合料的拌合理的碾压组合是保证压实度和平整度的关键一和时间以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆步。振动压力机碾压SMA路面应遵循/紧跟、慢压、 1062科学技术与工程9卷高频、低幅0的原则,压路机要紧跟摊铺机,由外侧合料取样,进行抽提及筛分试验(不少于2次),油向路中方向碾压,相邻碾压带应重叠1/3~1/4。必石比误差控制在-0.1%~+0.2%以内。须严格控制碾压顺序、速度、遍数、温度以及压路机(3)马歇尔试验:检测混合料试件的密度和空的喷水量。SMA必须采用刚性碾压,不容许采用轮隙率等指标,以确定能否满足SMA的构成必要条胎压路机碾压。对改性沥青结合料的SMA路面,我件。同时,检查马歇尔稳定值和流值,检测试件质国使用的油石比一般比欧洲的小,可以采用振动压量的稳定性。路机碾压。碾压SMA必须密切注意压实度的变化。(4)现场取芯:要求压实度不小于马歇尔密度一般初压用10t刚性碾紧跟摊铺机后面压1遍~2的98%,相当于最大理论密度的94%,或现场钻遍,复压用刚性碾静碾3遍~4遍或振动压路机碾孔时按试件的空隙率不大于6%来控制。压2遍~3遍,最后用较宽的刚性碾终压1遍即可。(5)SMA表面构造深度和透水性的检测:构造温度控制:初压温度不低于160e;复压温度不低于深度可用铺砂法检测,应控制在0.8mm~1.1mm。140e~130e;终压温度不低于120e。渗水性检测方法:直接往路上倒一些水,目测渗水2.3.4接缝处理情况,良好的SMA结构在碾压成型后应该是不透水接缝是影响平整度的一个重要因素。SMA路或透水很慢,亦可用渗水仪检测。[7]面接缝处理比普通沥青混合料难,由于冷却后的SMA混合料非常坚硬,应想方设法防止出现冷接4结语缝。为提高平整度,一般切割成垂直面,可在路面完工后,稍停一停,在其尚未冷却前切割好。具体作为一种新兴技术,SMA具有一般沥青混合料做法:将3m直尺沿路线纵向靠在已施工段的端部,没有的特性,对材料、施工技术和质量监控等都有伸出端部的直尺,呈悬臂状;以已施工路面与直尺较高的要求。从实用效果看,SMA结构能全面提高脱离点定出接缝位置,用锯缝机割齐后铲除废料,沥青路面的路用性能。尽管初期投资较大,但长期并用水将接缝处冲洗干净;新混合料摊铺前,清洗看仍将产生很好的经济效益。因此加强施工质量接缝,涂抹粘层油,并用熨平板在已铺表面层上预监控力度,从料原选择开始,严格控制配合比设计,热,再下料摊铺。接缝处碾压应尽快处理,先纵向混合料的生产、混合料的摊铺、碾压等过程中的各在5m~10m来回碾压,再横向在2m~4m碾压,个环节和各项指标,对于完善沥青路面保证体系、最后按正常的速度进行纵向碾压。保障加强沥青路面建设质量、切实预防早期破坏的出现、提高路面公共服务的质量和效率、减少过早3试验监控出现大型维修或养护等均具有非常重要和深刻的意义。(1)矿料级配:每天应对拌和楼进行2次混合料参考文献取样,其级配与标准配合比的容许差应符合表8的要1沈金安,李福普.SMA路面设计与铺筑.北京:人民交通出版求,木质纤维的质量误差不超过要求的?10%。社,2003表8矿料级配要求2JTGF40)2004.公路沥青路面施工技术规范.2004筛孔径/mm与标准配合比的容许差/%3JTJ036)1998.公路改性沥青路面施工技术规范.19984吕伟民.沥青混合料设计原理与方法.上海:同济大学出版0.075?2社,2001[4.75?45余叔藩.SMA路面设计与施工.北京:人民交通出版社,20029.5?56SHCF40)01)2002.公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南(2)沥青用量:每天对拌和搂以及现场摊铺混7沈金安.改性沥青与SMA路面.北京:人民交通出版社,2004 4期孙杰,等:SMA沥青路面施工质量监控要点分析1063MainPointsAnalysisofSMAAsphaltPavementConstructionQualityControlSUNJie,ZHANGXiao-ning(RoadEngineeringInstitute,SouthChinaUnivofTech,Guangzhou510640,P.R.China)[Abstract]BasedonthedetailedintroductionofSMApavementconstructionandthepracticework,tocounterthefocusesondisadvantagesofSMAAsphaltPavementinduringimplementation,adiscussiononthetotalasphaltpave-mentmanagementandcontrolwhichincludesdesign,rawmaterials,mixtureratioandsurfacecourseconstructionandsoonaregivenmainly.Also,itprovidesreferencefortheengineeringapplicationofSMAsurfacelater.[Keywords]asphaltmixtureSMApavementqualitycontrol(上接第1034页)3高吉祥.电子实验基础与课程设计.北京:电子工业出版社4张永瑞.电子测量技术基础.北京:电子科技大学出版社参考文献5沙占友,薛树琦,庞志锋.中外集成传感器实用手册.北京:电子工业出版社,20051阎石.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社,20046土壤水分测定方法.水利电力出版社,19862杨素行.模拟电子技术基础简明教程.北京:高等教育出版社,2005DataAcquisitionandConditioningSystemofSoilTemperatureandHumidityBaseonAT89C51XUXiao(HunanInstituteofScienceEnginery,Yongzhou425100,P.R.China)[Abstract]AkindoftemperatureandhumiditydataacquisitionandconditioningsystemareintroducedbasedonAT8951.ThesenorAD590isselecttedandwetsensitiveelectriccapacityisusedformeasuringemperatureandhu-miditydata.TransmittingcapicityhadimprovedbecauseitusedCANbus.Thelowcostsystemcouldprovidehighaccuracyandworkingstability.[Keywords]singalchipcomputerwetsensitiveelectriccapacityAD590linearization'