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摘要随着社会的快速发展,交通车辆不断增加,为防止路面早期损坏、延长路面使用寿命,重点阐述高性能改性沥青路面的施工技术与质量控制。
关键词改性沥青;公路;施工技术
中图分类号U416.217文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0051-01
1概述
沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Matrix Asphalt,简称SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青马蹄脂,填充间断级配的粗集料骨架间隙而形成的眼挤型密实结构混合料。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。SMA路面集中了AC路面的空隙率小、水稳定性及耐久性好和AM路面的集料嵌挤作用好、高温抗车辙能力强,以及AK路面抗滑性能等优点,同时克服了AC路面的高温稳定性能不足、AM及AK的不耐裂、老化、抗水损坏性能差的特点。沥青结合料主要提高沥青混凝土的感温性(即高温稳定性和低温韧性)、防止混合料分散并提高路用性能,通常采用SBS改性沥青。
2SMA改性沥青及SMA路面的特点
SMA是由较多的沥青结合料、矿粉和稳定剂(一般为聚酯纤维或木质素纤维)填充于粗集料骨架中形成的间断级配的热拌沥青混合料,具有良好的抗车辙性能和耐久性,同时雨天抗滑性能也较好,可降低车辆行驶的噪声等优点。因此,虽然其施工成本较高,但在国外较早就在重载交通中得到比较广泛的应用,特别是在欧美国家更早得以普及。最近几年国内许多高速公路建设也开始逐渐引进这一技术,以期利用这一新施工工艺来解决老规范中AC、AM、AK未能很好解决的问题。
SMA改性沥青及SMA路面是一种新型的路面结构,具有如下特性:
1)造价高,对路基与路面的施工质量要求较高;
2)改性剂必须完全分散在沥青中,才能充分发挥其效能;
3)改性沥青及SMA混合料具有粗集料多,矿粉多,改性沥青结合料多,细集料少,掺纤维稳定剂,材料要求高的特点;
4)只有在高温状态下碾压才能达到密实效果,且不产生推拥;
5)改性沥青及SMA混合料冷却后非常坚硬,强度高。结合江西某段改造工程的施工、监理,谈谈如何对改性沥青及SMA路面的进行控制。
3沥青路面的施工
3.1工程概述
本工程以江西某段改造工程,车行道结构形式为沥青柔性路面,结构层总厚度为67cm。结构层组成为路基+15cm砂砾垫层+40cm二灰碎石基层+15cm三层式沥青混凝土面层。面层组合如下:表面层为改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-16)4cm;中面层为中粒式改性沥青混凝土(AC-25)6cm;底面层为粗粒式改性沥青砼(CLH-35)6cm;下封层1cm,基层为6%水泥稳定石粉渣25cm;垫层为4%水泥稳定石粉渣25cm。
3.2沥青路面的施工
沥青路面的施工在仪下五个过程中采取如下措施:
1)沥青混合料拌合。由于SMA与普通密级配沥青混凝土最大不同之处是SMA为间断级配,粗集料粒径单一、量多、细集料很少,矿粉用量多。细集料包括石屑和砂一共只需15%左右,给混合料的供料拌和带来不少困难。为此,料斗、料仓要重新安排,增加粒径为5～10mm的骨料仓,以保证冷料数量,而细集料用量很少,冷料仓门开启很少,供料过程中要保持细集料干燥,以保证细集料顺利供料。主皮带把粗配料送入滚洞,通过燃烧器对骨料加热,有热电偶检测料温,自动调节燃烧器的风油比,使骨料温度达到190℃～200℃。热料经提升机进入振动筛,把热料按目标配合比的规格要求分筛到不同的热料仓(筛网尺寸可根据要求更换),有计算机控制各热料仓拉门,按输入的生产配合比自动配料、计量。由于SMA粗料粒径单一,细料很少,热料可能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,控制室的操作人员不可调整放料的数量,使SMA的配合比不准。然后将木质素纤维加入到搅拌锅与骨料共同进行干拌,再添加经计算机控配比控制计量的石粉及沥青,拌和后,完成成品料的生产。SMA的干拌时间为4～5s,湿拌30～45s。各种材料加热温度控制:沥青加热温度160℃～165℃,现场制作温度165℃～170℃,加工最高温度175℃,集料加热温度190℃～200℃,混合料出场温度175℃～185℃,混合料最高温度(废弃温度)195℃,摊铺温度不低于160℃,初始开始温度不低于150℃,复压最低温度不低于130℃,碾压终了温度不低于130℃,开放交通温度不高于60℃。
2)运输。由于SMA沥青混合料的沥青玛蹄脂的粘性较大,运输车的车厢底部要涂较多的油水混合物,而且为了防止运输车表面混合料结成硬壳,运输车运输过程中必须加盖油布,同时车量要适当增加。
3)摊铺。沥青必须缓慢、均匀连续不间断地摊铺。摊铺过程中,不得随意变换速度或中途停顿,摊铺速度应根据拌和机产量,施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度确定。摊铺速度为3.5m/min。
4)碾压。SMA的摊铺与普通沥青混凝土相同。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5℃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。碾压过程是面层施工中的重要环节,SMA的碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则,合理地选择压路机组合方式及碾压步骤。
5)接缝。纵缝:根据本工程特点,我单位在沥青混合料摊铺过程中采用一台德国产ABG423摊铺机并排摊铺,采用此方式可以一次整幅摊铺,纵缝热接提高了路面的平整度,美化了路面的视觉效果。
横缝:SMA路面的接缝处理要比普通混合料困难一些,因此,摊铺时在边部设置挡板,也可以在沥青SMA层每天施工完工后,在其尚未冷却之前,即切割好,并利用水将接缝冲洗干净。第二天涂刷粘层油,即进行摊铺新混合料。
3.3沥青路面施工检测
施工后按规定要求取样检验,并进行密实度、回弹弯沉值等检测,对每一面层进行隐蔽验收。
3.4沥青混合料施工中产生的问题及处理
1)过碾压:由于SMA路面的集料嵌挤作用,压实程度不大,压实度较易达到,但是随着碾压遍数的增加,集料不断地往下走,玛蹄脂一点点地向上浮,造成构造深度减小。在碾压过程中,特别注意表面构造保持在1～1.5mm,以便有适宜的构造深度。2)出现油斑:SMA路面通车后出现油斑也是常见的一种病害,这是由于SMA的纤维拌合不均匀造成的。因此在拌合时,要严格控制纤维的投放数量和投放时间,并延长干拌时间,确保纤维拌合均匀。还要注意储藏期间纤维干燥,防止纤维受潮成团。3)碾压成型温度不够高是常见的毛病。SMA在130℃碾压的效果就很差了。在低温时碾压,容易出现不平整。在行车过程中出现车辙,是因为碾压不足造成的。改性沥青混合料粘度较高,各工序的施工温度均比普通沥青混合料的施工温度要求高,贮存、运输期间的降温不应超过10℃,生产厂至施工现场的距离较长,在江西交通繁忙,气候变化大,混合料贮藏温度控制难。
4结束语
国内外对改性沥青的施工质量控制做出很多研究,成果很丰富。在前人的研究成果的基础上总结了本工程的沥青施工实践。施工后按规定要求取样检验,并进行密实度、回弹弯沉值等检测,对每一面层进行隐蔽验收,结果均满足规范要求。经过一年多使用通车实践,该路段路面没有出现质量问题。目前SMA已经被广泛应用于新建道路和旧路改造和维修中。随着改性沥青在我国的进一步推广,必将在我国的道路建设中发挥重要作用。
参考文献
[1]王勤民.改性沥青路面施工控制与监理探讨[J].公路与汽运,2006,4.
[2]樊凡.浅论SMA沥青路面施工技术与质量控制[J].2004,5.
[3]朱永红.SMA沥青混凝土路面摊铺的质量控制[J].建材技术与应用,2005,3.
关键词改性沥青;公路;施工技术
中图分类号U416.217文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0051-01
1概述
沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Matrix Asphalt,简称SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青马蹄脂,填充间断级配的粗集料骨架间隙而形成的眼挤型密实结构混合料。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。SMA路面集中了AC路面的空隙率小、水稳定性及耐久性好和AM路面的集料嵌挤作用好、高温抗车辙能力强,以及AK路面抗滑性能等优点,同时克服了AC路面的高温稳定性能不足、AM及AK的不耐裂、老化、抗水损坏性能差的特点。沥青结合料主要提高沥青混凝土的感温性(即高温稳定性和低温韧性)、防止混合料分散并提高路用性能,通常采用SBS改性沥青。
2SMA改性沥青及SMA路面的特点
SMA是由较多的沥青结合料、矿粉和稳定剂(一般为聚酯纤维或木质素纤维)填充于粗集料骨架中形成的间断级配的热拌沥青混合料,具有良好的抗车辙性能和耐久性,同时雨天抗滑性能也较好,可降低车辆行驶的噪声等优点。因此,虽然其施工成本较高,但在国外较早就在重载交通中得到比较广泛的应用,特别是在欧美国家更早得以普及。最近几年国内许多高速公路建设也开始逐渐引进这一技术,以期利用这一新施工工艺来解决老规范中AC、AM、AK未能很好解决的问题。
SMA改性沥青及SMA路面是一种新型的路面结构,具有如下特性:
1)造价高,对路基与路面的施工质量要求较高;
2)改性剂必须完全分散在沥青中,才能充分发挥其效能;
3)改性沥青及SMA混合料具有粗集料多,矿粉多,改性沥青结合料多,细集料少,掺纤维稳定剂,材料要求高的特点;
4)只有在高温状态下碾压才能达到密实效果,且不产生推拥;
5)改性沥青及SMA混合料冷却后非常坚硬,强度高。结合江西某段改造工程的施工、监理,谈谈如何对改性沥青及SMA路面的进行控制。
3沥青路面的施工
3.1工程概述
本工程以江西某段改造工程,车行道结构形式为沥青柔性路面,结构层总厚度为67cm。结构层组成为路基+15cm砂砾垫层+40cm二灰碎石基层+15cm三层式沥青混凝土面层。面层组合如下:表面层为改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-16)4cm;中面层为中粒式改性沥青混凝土(AC-25)6cm;底面层为粗粒式改性沥青砼(CLH-35)6cm;下封层1cm,基层为6%水泥稳定石粉渣25cm;垫层为4%水泥稳定石粉渣25cm。
3.2沥青路面的施工
沥青路面的施工在仪下五个过程中采取如下措施:
1)沥青混合料拌合。由于SMA与普通密级配沥青混凝土最大不同之处是SMA为间断级配,粗集料粒径单一、量多、细集料很少,矿粉用量多。细集料包括石屑和砂一共只需15%左右,给混合料的供料拌和带来不少困难。为此,料斗、料仓要重新安排,增加粒径为5～10mm的骨料仓,以保证冷料数量,而细集料用量很少,冷料仓门开启很少,供料过程中要保持细集料干燥,以保证细集料顺利供料。主皮带把粗配料送入滚洞,通过燃烧器对骨料加热,有热电偶检测料温,自动调节燃烧器的风油比,使骨料温度达到190℃～200℃。热料经提升机进入振动筛,把热料按目标配合比的规格要求分筛到不同的热料仓(筛网尺寸可根据要求更换),有计算机控制各热料仓拉门,按输入的生产配合比自动配料、计量。由于SMA粗料粒径单一,细料很少,热料可能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,控制室的操作人员不可调整放料的数量,使SMA的配合比不准。然后将木质素纤维加入到搅拌锅与骨料共同进行干拌,再添加经计算机控配比控制计量的石粉及沥青,拌和后,完成成品料的生产。SMA的干拌时间为4～5s,湿拌30～45s。各种材料加热温度控制:沥青加热温度160℃～165℃,现场制作温度165℃～170℃,加工最高温度175℃,集料加热温度190℃～200℃,混合料出场温度175℃～185℃,混合料最高温度(废弃温度)195℃,摊铺温度不低于160℃,初始开始温度不低于150℃,复压最低温度不低于130℃,碾压终了温度不低于130℃,开放交通温度不高于60℃。
2)运输。由于SMA沥青混合料的沥青玛蹄脂的粘性较大,运输车的车厢底部要涂较多的油水混合物,而且为了防止运输车表面混合料结成硬壳,运输车运输过程中必须加盖油布,同时车量要适当增加。
3)摊铺。沥青必须缓慢、均匀连续不间断地摊铺。摊铺过程中,不得随意变换速度或中途停顿,摊铺速度应根据拌和机产量,施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度确定。摊铺速度为3.5m/min。
4)碾压。SMA的摊铺与普通沥青混凝土相同。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5℃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。碾压过程是面层施工中的重要环节,SMA的碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则,合理地选择压路机组合方式及碾压步骤。
5)接缝。纵缝:根据本工程特点,我单位在沥青混合料摊铺过程中采用一台德国产ABG423摊铺机并排摊铺,采用此方式可以一次整幅摊铺,纵缝热接提高了路面的平整度,美化了路面的视觉效果。
横缝:SMA路面的接缝处理要比普通混合料困难一些,因此,摊铺时在边部设置挡板,也可以在沥青SMA层每天施工完工后,在其尚未冷却之前,即切割好,并利用水将接缝冲洗干净。第二天涂刷粘层油,即进行摊铺新混合料。
3.3沥青路面施工检测
施工后按规定要求取样检验,并进行密实度、回弹弯沉值等检测,对每一面层进行隐蔽验收。
3.4沥青混合料施工中产生的问题及处理
1)过碾压:由于SMA路面的集料嵌挤作用,压实程度不大,压实度较易达到,但是随着碾压遍数的增加,集料不断地往下走,玛蹄脂一点点地向上浮,造成构造深度减小。在碾压过程中,特别注意表面构造保持在1～1.5mm,以便有适宜的构造深度。2)出现油斑:SMA路面通车后出现油斑也是常见的一种病害,这是由于SMA的纤维拌合不均匀造成的。因此在拌合时,要严格控制纤维的投放数量和投放时间,并延长干拌时间,确保纤维拌合均匀。还要注意储藏期间纤维干燥,防止纤维受潮成团。3)碾压成型温度不够高是常见的毛病。SMA在130℃碾压的效果就很差了。在低温时碾压,容易出现不平整。在行车过程中出现车辙,是因为碾压不足造成的。改性沥青混合料粘度较高,各工序的施工温度均比普通沥青混合料的施工温度要求高,贮存、运输期间的降温不应超过10℃,生产厂至施工现场的距离较长,在江西交通繁忙,气候变化大,混合料贮藏温度控制难。
4结束语
国内外对改性沥青的施工质量控制做出很多研究,成果很丰富。在前人的研究成果的基础上总结了本工程的沥青施工实践。施工后按规定要求取样检验,并进行密实度、回弹弯沉值等检测,对每一面层进行隐蔽验收,结果均满足规范要求。经过一年多使用通车实践,该路段路面没有出现质量问题。目前SMA已经被广泛应用于新建道路和旧路改造和维修中。随着改性沥青在我国的进一步推广,必将在我国的道路建设中发挥重要作用。
参考文献
[1]王勤民.改性沥青路面施工控制与监理探讨[J].公路与汽运,2006,4.
[2]樊凡.浅论SMA沥青路面施工技术与质量控制[J].2004,5.
[3]朱永红.SMA沥青混凝土路面摊铺的质量控制[J].建材技术与应用,2005,3.