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浅谈SMA沥青路面施工工艺

2016-11-24赵珺张云东

价值工程 2016年30期
关键词:施工工艺质量控制

赵珺 张云东

摘要:SMA沥青路面在现在公路路面施工中已经比较普及,具有高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性的优点。本文结合SMA路面施工实践,对SMA沥青混合料施工工艺、施工技术要点和质量控制进行分析、阐述。

Abstract: SMA asphalt pavement is popular in highway pavement construction now, which has the advantages of high temperature stability, low temperature cracking resistance and water stability. Combined with SMA pavement construction practice, the SMA asphalt mixture construction technology, construction techniques and quality control are analyzed.

关键词:SMA;施工工艺;质量控制

Key words: SMA;construction technology;quality control

中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)30-0075-02

0 引言

沥青玛蹄脂碎石混合料系一种由改性沥青,纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料骨架间隙组成的嵌挤密实结构沥青混合料。从60年代中期德国成功投建第一条SMA路面开始,这种路面结构就开始在全世界范围内的道路交通系统中逐渐普及。在1992年,中国在首都机场高速公路工程中首次运用了改性沥青、SMA技术,之后发展至今,SMA路面依然成为高速公路是公共领域常用的道路结构。2004年9月4日,我国交通部发布了《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004),将SMA路面相关的配合比设计、质量标准等纳入新规范之中,足以体现我国对这种路面给予了较高的关注度。而SMA路面较好的抗车辙、抗裂、抗滑、不透水及耐久性等特性在多年的发展和应用中也得到了充分验证。目前这种路面被广泛应用在国内高速公路、高等级城市干道、机场和桥面铺装等重交通路面工程中。

1 SMA的性能机理

1.1 SMA的级配结构中,粗集料的配比超过了七成,颗粒与颗粒之间具有较好的嵌挤作用,能够抵御一定程度的荷载变形。而且在高温环境中,其抵御荷载变形的能力并不会因为沥青玛蹄脂粘度下降而降低,这是SMA路面具有高温抗车辙性能的主要原因。

1.2 SMA使用矿粉掺量基本在8%~12%之间,沥青掺量为5.5%~6.5%,比密级配沥青高1个百分点。并且SMA混合料中掺有纤维作稳定剂,由此组成的沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面,能够缩小填集之间的间隙。在低温环境中,大部分混合料易温缩变形,但是SMA沥青玛蹄脂依然可保持较好的粘结度,能够提高路面结构的柔韧性,从而避免路面在低温条件下收缩变形甚至开裂。如果再掺加一部分改性沥青,则其低温抗裂性能会进一步提高。

1.3 SMA混合料的内部空隙率基本不超过4%左右,混合料内部的水属于毛细水形态,不容易成为动力水,而且混合料因其具有较好的粘性,所以几乎不渗水。混合料加上玛蹄脂和集料的结合力好,混合料的水稳定性有较大改善。

1.4 SMA混合料中掺入的都是质地坚硬、耐磨性良好的石材,矿料中掺有大量粗集料,间接级配。采用这种混合料铺筑的路面,其表面的空隙较大,构造有一定深度,这大大提高了路面的抗滑性,在降雨天气行车路面不会出现严重的水漂现象,因此说这种路面构造兼抗滑性和耐久性的功能特点,雨天行车时路面也不会出现水化飞溅而产生水雾,同时也对路面进行了有效降噪,提升了路面行车的安全性和舒适度。

1.5 SMA的混合料内含丰富的玛蹄脂,集料间的空隙率很小,使得沥青与空气不会过多接触,因而路面具有一定的耐老化特性。

1.6 SMA路面具有较高的密水性,能够隔水保护其下步的沥青层和基层,对于维持路面整体的强度和稳定性大有裨益。

2 SMA的施工控制

2.1 施工前的准备工作

①定期检查集料的品类、规格、颗粒大小及颗粒形状、含泥量、风化石含量等,如果颗粒质量达不到摊铺要求,就需要通过筛分实验进行合理调整。②定期检查矿粉色泽,颗粒之间是否结块,是否掺杂着粗颗粒等等。③根据质量标准对进场的材料进行严格的复检,严禁使用劣质材料。工前必须硬化处理堆料场的地面,以防混合料中掺入砂石等碎料。分类隔离存放规格不同的混合料,分类牌上明确标示混合料的规格、型号等重要参数,以免其相互混杂而用错料。④木质素纤维不宜露天存放,且不宜存放在易受潮的环境中。专门用来添加的木质素纤维的设备须严格计量标定,并且要保持干燥。

2.2 改性沥青的储运要求

基于相关规范要求,改性沥青出厂时装车温度最低要达到160℃,运输途中的温度应该保持在140℃以上,运抵搅拌厂后应及时泵送至专用储存罐内妥善保存。由于这种沥青颗粒之间粘度较好,容易结块堵塞管路,因此存放时应维持在一定的温度范围内。另外,要用安装在储存罐顶部或储存罐中自带的搅拌器定时搅拌,搅拌频率为3小时1次,并且每次要持续搅拌20分钟,使沥青保持良好的均匀性。完成当天的工作内容后,罐中尽量不留沥青,或者将将罐中沥青注满,以防混合料与空气过多接触性能逐渐老化。

2.3 SMA混合料的拌合

生产SMA应采用间歇式沥青拌和机,生产能力要满足路面摊铺的要求,保证摊铺的连续性,SMA与普通沥青混合料生产的主要区别是:

①SMA的木质素纤维一定要采用干拌的方式分散拌匀,干拌时间延长5~15s,掺加沥青后干拌时间延长5~10s,总生产时间延长15~25s。②为了防止沥青离析,SMA不宜在贮料仓内存放过久,且存放数量不宜过多。③人工添加木质素纤维时存在人为误操作的风险,比如因人为操作不当导致添加量不足或者添加量过多,都可能造成SMA质量达不到预期。故建议用机械添加,利用风送机将纤维分散,再吹入拌合锅里,采用机械添加木质素纤维应防止输送管道堵塞。④SMA中添加了SBS改性沥青,其拌和温度比普通沥青混合料高10~20℃。沥青加热时温度必须达到170~180℃;矿料加热时温度也要达到185℃~195℃;矿粉、纤维无需加热;出料时,混合料的温度不得低于170℃,最高不能高于185℃,所以出料前必须进行温度检测,同时用帆布覆盖保温,当出料温度高于195℃以后,或者发现有花白料,必须废弃重拌。

2.4 SMA混合料的运输

①运料车的数量必须满足需要,车辆过少不能保证摊铺的连续性,过多则造成积压使混合料的温度降低,影响摊铺质量,车况应保持良好,以确保随时调用。②在装料过程中,为防止混合料离析,运料车应该保持小幅度的前后移动。③运料途中,运输混合料的车辆必须覆盖,防止风吹、日晒、雨淋、污染等,必要时加盖保温层。④运料车辆在摊铺机前0.3米左右处停放,空档停车使其由摊铺机推动渐进,严禁碰撞摊铺机,确保摊铺的平整度。

2.5 SMA的摊铺和碾压成型

由于使用SBS改性沥青及纤维稳定剂,混合料摊铺温度宜为160~180℃,摊铺时不得使用低于140℃的混合料。另外,改性沥青SMA不适用于10℃以下的摊铺环境;摊铺前先进行摊铺试验,确定最佳松铺系数(一般为1.15~1.20),再根据摊铺试验所确定各项参数进行全路段的摊铺作业。

摊铺完成后,按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的技术要求,以2~4km/h的速度进行分段碾压,而且要先初压,再复压,最后终压。

初压:总的原则是少量洒水,维持高温,梯队迭进,不能出现推移、开裂等问题。温度下降随着逐步碾压而减缓。摊铺后,初压前每分钟温度会降低4~5℃,因此压入机应该紧随在摊铺机后方,力求在混合料摊铺成型后能够及时进行初压,且初压温度不得低于150℃。

复压:初压后及时进行复压。基本要求是在不压碎集料的前提下达到设计的压实度。对此建议使用重型振动压路机,碾压遍数在3~4遍为宜,压实温度最低不得低于140℃,同时不得高于150℃。另外,要不定时用直尺量测路面的平整度,不合格处采用6T~8T钢轮相振动压路机进行二次整平。

终压:复压后须通过1遍刚性碾压来消除轮迹,中途压路机不得出现振动、急停等问题。在实际作业中,压实温度最低110℃,最高不得超过130℃。碾压时,用振动压路机碾压高温SMA沥青混合料不会推拥,并且经压实的路面有一定的构造深度(实际检测后的构造深度基本在0.9~1.25之间),并且具有较强的抗渗性。

2.6 接缝处理

①SMA沥青混合料应该一次摊铺成型,不建议中途停工,以免产生冷接缝。

②对于横向施工缝一定要认真处理,否则会破坏路面平整度,进而影响行车体验。横向接缝最好是横向平接缝,工后用直尺检查,超过3mm的部分尽量在沥青冷凝前切除,切缝后必须清理干净,铺筑新混合料前先刷结合油。

3 施工中的常见问题及处理措施

3.1 对于SMA路面来说,集料本身具有较高的粘度,使得混合料在摊铺后容易压实,但是粗集料之间有一层沥青结合膜,沥青加热后,结合膜软化并且变得润滑,在温度降低后才可稳定。因此高温条件下碾压沥青混合料时,由于集料之间的结合膜软化影响集料之间的粘结性,使其无法达到稳定状态,因此即便经过多次碾压,总会出现集料位移的现象,碾压时集料向下走,玛蹄脂会逐渐上浮,集料无法稳定。对此,SMA沥青混合料在碾压阶段容易过碾压。

3.2 出现油斑在SMA路面摊铺成型过程中或通车后出现油斑也是常见的一种病害。产生油斑的原因有以下几点:

①运输距离较远,混合料中骨料与沥青产生离析。

②纤维掺加剂拌合不均匀,常出现在人工添加纤维的过程中,人工添加纤维不能很均匀,不能保证在同一时间投入,由于漏投、少投、晚投纤维,干拌时间不够,纤维没有充分分散,沥青用量不会均匀。另外一个原因是纤维稳定剂数量不够,材料出现离析,沥青用量不均匀,过多或过少,经过一段时间的行车使用,就会出现沥青集中处出现油斑。要预防这种现象,根本措施将人工投纤维改为机械自动化投入纤维,同时防止纤维受潮和成团。

③用沥青数量过高。

④摊铺机等混合料时间过长及运料车积压过多,发生沥青离析。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,应及时撒机制砂。

4 结束语

我国目前的SMA路面广泛适用于机场道路、钢桥面铺装、高速公路和城市道路,从实践效果来看SMA结构能全面提高路面的使用性能,相信在以后的公路施工中,SMA沥青路面会更多地以其优越的性能会更加广泛的使用。

参考文献:

[1]肖玉荣,唐承铁.SMA沥青路面离析评价指标的研究和应用[J].公路工程,2012(06).

[2]李枝龙.关于SMA沥青路面施工过程的质量控制[J].交通世界(建养.机械),2012(08).

[3]但汉成,罗苏平,李亮,赵炼恒.SMA路面渗水性能试验研究与评价分析[J].中南大学学报(自然科学版),2011(11).

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