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SMA沥青路面施工控制 技术要点探析

2021-03-04王秋华

中华建设 2021年2期
关键词:矿粉集料碾压

王秋华

SMA 属于沥青混凝土,厚度较薄,要充分发挥其性能,需注重对原材料的利用,科学合理的设计配合比,选择良好的工艺,强化对施工程序的管理,方可确保工程质量,最终实现对路面性能的提升。本文以某工程为例子,以多方面为切入点,比如沥青用量,对路面施工要点进行了探究,希望能帮助到相关人士。

SMA 是一种沥青混合料,主要基于沥青结合料,向其中添加适量的其它材料,以构成粗细料骨架,通常情况下,掺料主要有矿粉及纤维等。由于具备一系列显著的优势,比如高温稳定、抗滑性能好,进而得到广泛的关注,此外,其有着较好的降噪效果,得到了大力的推广。

一、工程概述

小磨公路总长约为186km,隧道共长大概为23km,共有34 座隧道,是国内西部重要的通道,属于典型示范工程,当地气候为热带季风气候,年降雨量充沛,约为1500mm,平均气温为21℃,所以采用SMA 沥青混合料来作为上层,厚度为4cm。某单位承担共30km 的工程项目,其中包括防护、隧道及路基等,隧道全长约为4.4km,共有7 座隧道。

二、施工控制技术要点

1.原材料控制

(1)改性沥青

对于沥青结合料而言,需满足玛蹄脂(图1)的要求,由于要掺杂别的材料,所以要具备较高的粘度,通过有关工序加工后,比如拌和,方可将稳定性充分体现出来。依据相关研究得知,使用普通基质沥青,SMA 的效果并不理想,合理、有效使用改性沥青,才能发挥出优势。在使用改性沥青后,其优越性可体现于以下方面:提高使用年限;增强高温稳定性,防止因高温而发生不好现象,比如车辙;提升早期强度,实现对拌和性能的优化;提升粘结能力,保障集料具备较好的内聚力,避免水分浸入集料,而出现碰水剥落的现象;在低温条件下,提升抗裂性能,降低路面刚性收缩,防止发生冻裂的情况。

(2)集料方面

对于粗集料质量,SMA 对其有着较高的要求,粗集料性能和SMA 息息相关。为形成骨架结构,要求骨料够硬、耐磨性好,构造有着一定的粗糙度,形状尽可能为立方体,通过荷载的作用,在集料摩擦下,有着较好的嵌挤作用,在挤压中,避免破碎碎石颗粒。值得一提的是,对于磨耗值及颗粒含量,应加以重视。通常情况下,磨耗值需超过30%;颗粒含量不可超过15%,若情况允许,应最大限度低于10%,以形成较好的嵌挤,同时尽可能保持完整。通过对石灰岩的使用,可轧制而成细集料,要求石灰岩干净,有着较强的硬度,及嵌挤性能,与此同时,有着合理的粗细级配,在高温条件下,能实现对稳定性的改善。对于多项指标而言,应和规范要求相符,其中砂含量应超过65%,棱角性应高于45%。

图1 玛蹄脂

矿粉(图2):在用量方面,相比于一般沥青混合料,SMA 矿粉要高出4%左右,因为添加纤维,便于团粒分散,促使粉胶比大于1.2,介于1.8~2.0 之间,在SMA 成分中,玛蹄脂占据较大比例,所以混合料性能不但与玛蹄脂有关,且和粘结性有很大联系。在制作矿粉时,往往采用石灰石粉,且要求磨碎,为提高粘附性,可添加适量的水泥及消石灰。需要注意的是,在使用这两种材料之后,会和水蒸气形成反应,生成氧化物,有着较大的极性,最终会生成两种物质,一是碳酸钙,二是水泥石,若使用过量,将促使沥青变脆,因此要加以控制使用量。在对粉料进行回收时,要避免使用除尘设备,当回收粉料时,会夹带大量的粘性颗粒,在受到水作用后,会形成两种现象,一是失水干缩,二是吸水膨胀,致使路面早期水损害。

图2 矿粉

纤维:在SMA 中,将纤维视为稳定剂,其作用主要体现于以下几方面:在掺和纤维后,能提升混合料韧性;提高粘度,在加入纤维之后,当沥青处于流动状态时,会形成一定的阻力,很大程度上,可强化抗剪切能力,由此针对沥青路面,增加其抗车辙能力;增粘效果不但和加入量有关,且在一定程度上,与纤维长度息息相关,对于混合料强度而言,其和加入量呈正比例关系。对于纤维稳定剂而言,可将其分为两种,一是无机纤维,二是有机纤维,现如今,应用最广的是有机纤维。正式施工前,需对添加剂进行标定,同时以定期的形式,来开展标定操作,对于质量误差,应介于加入量的上下10%之间,并进行充分地搅拌,不可出现结团结块的情况,不然的话,在完成碾压之后,极容易发生油斑的现象。

2.级配控制方面

对于SMA 级配而言,可在以下方面充分体现其特点:采用粗集料,来制成骨架,之后添加细集料,并利用矿粉,来进行填充,以便形成良好的骨架嵌挤,促使作用得到充分发挥。针对SMA 级配,其实质上属于间断性级配,在级配范围方面,相比于一般的沥青混凝土,所容许的范围较窄。实际施工过程中,对于级配波动情况,要加大观察力度,第一时间进行相应的调整,严格遵循相关原则进行,不可一味地照搬所规定的中值;与此同时,可结合一系列因素,来开展调整,比如气候特点,促使路用性能和这些因素相匹配。

3.沥青用量和温度控制

与一般沥青混凝土来讲,在沥青用量方面,SMA相对较多。若使用的沥青量较少,会增加孔隙率,致使出现渗水的现象,极大影响路面耐久性;若使用较多的沥青量,会极大弱化集料抗高温能力。所以在沥青粘度方面,SMA 有着较高的要求,所以对于施工温度,相比于一般沥青混合料,SMA 较高,不然的话,若施工温度较低,会极大提高混合料粘度,进而难以进行施工,若温度较高,则极有可能出现老化现象。具体施工时,要有效控制加热温度,一般情况下,应介于170℃至180℃间;在对集料进行控制时,温度应处于200℃左右,而出厂温度应处于180℃左右。

4.混合料的摊铺和碾压

在摊铺施工时,应注意以下问题:因为混合料有着很强的粘接性,为避免出现硬化现象,在碾压温度方面,SMA 有着较高的要求,要快速完成摊铺过程,之后第一时间进行碾压,需要注意的是,要加以控制摊铺速度,速度不可太大,要缓慢进行,要保持一定的持续性;在出现缺陷的情况下,可采用两种方式,一是替换混合料,二是人工找补,若情况较为严重,要及时铲除,同时全方位分析原因,并进行相应地调整;通常情况下,会将SMA 作为罩面,厚度是非常重要的,在正式摊铺前,对于承层厚度,要加大检查力度,若厚度达不到要求,可提高SMA 厚度,以得到调整,对于松铺系数,要及时进行明确,并确保准确度,以保障厚度满足设计要求。

在进行碾压施工时,应注意以下问题:在碾压温度方面,相比于一般的沥青混合料,SMA 的较高,不过SMA 的结构层并不厚,在较短时间内,温度会逐渐下降。在碾压温度较低的情况下,有碍于碾压施工的进行,难以消除轮迹,在此基础上,会降低路面平整度,与此同时,会增加出现渗水情况的概率。当温度较低时,难以实现预期效果,极易压碎棱角,在表面出现泛白的现象。所以,要有效掌控碾压温度。基于压实顺序,将其和机具有效融合,要防止因碾压速度的不合理现象,而导致路面被推移,比如突然刹车。在碾压速度较低的情况下,会对压实质量造成极大影响;若碾压速度较大,会导致路面出现一系列问题,比如横向裂纹。因为结构层不够厚,实际碾压时,应采用低振幅方式,并结合高振频来进行碾压,通过试验路,既可明确振幅,也可确定振频。

三、结语

通过以上分析得知,颗粒含量不可超过15%,若情况允许,应最大限度低于10%,以形成较好的嵌挤,同时尽可能保持完整;实际施工中,对于级配波动情况,要加大观察力度,第一时间进行相应的调整,严格遵循相关原则,不可一味地照搬所规定的中值;具体施工时,要有效控制加热温度,一般而言,应介于170℃至180℃间,在对集料进行控制时,温度应处于200℃左右。

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