论文部分内容阅读
摘要：本文根据改性沥青SMA路面的结构特点分析了其路用性能，阐述了改性沥青SMA配合比设计方法和流程，给出了SMA-13混合料推荐级配范围和技术指标要求，并结合工程实践，对改性沥青SMA路面的施工工艺进行了研究。
关键词：改性沥青SMA路面;配合比设计;施工工艺
1、引言
近年来，随着社会经济的快速发展，我国高速公路建设事业的发展速度也越来越快。在高速公路的建设过程中，利用改性沥青SMA路面，可以有效提高高速公路建设的质量与水平，延长高速公路的使用年限。因此，改性沥青SMA路面的应用越来越广泛。本文通过对改性沥青SMA路面配合比设计的探讨与施工工艺的研究，得出了一些有益的结论，可以在高速公路路面施工中起到实际的借鉴意义，使改性沥青SMA路面的设计和施工更加规范、科学、合理。
2、改性沥青SMA路面结构特点
沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）主要由沥青、粗集料、细集料、矿粉、木质素纤维等材料组成，具有“三多一少”的特点，即粗集料用量多（70～80%）、沥青用量多（6%左右）、矿粉用量多（10%左右）、细集料用量少（15～20%）。SMA路面的设计理念是：按照内摩擦角最大的原则，以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架;然后按照空隙率较小的原则，以沥青玛蹄脂填充骨架空隙，形成骨架结构密实的沥青混合料。与普通密级配沥青混凝土相比，SMA路面材料排列更加密集，路面结构更加密实。
3、改性沥青SMA配合比设计
3.1 配合比设计原则
1）选择适当的级配保证粗集料间相互嵌挤;
2）使用强度高、立方体状集料;
3）较多地使用沥青，空隙率为4%;
4）VMA > 16.5%;
5）析漏、飞散、高温稳定性、水稳性满足要求。
3.2配合比设计步骤
1）初拟级配
拟定3个试验级配，使其4.75mm的通过量分别为级配范围的中值、中值±3%附近。
2）测定粗集料间隙率（VCA）
按照T0309-2000或AASHTO TP19的试验方法，测定各试验级配粗集料骨架部分的VCAdry。
3）选择初试沥青用量
根据集料的合成毛体积密度，在初拟级配基础上确定满足目标孔隙率要求的最小沥青用量（见表1），拟定初试沥青用量。
4）确定设计级配
对三个试验级配，采用初试沥青用量，成型马歇尔试验，测试混合料的VMA、VCAmix，比较三组试验级配，选择满足：VCAmix < VCAdry，且4.75mm通过率较大的一组级配为设计级配。
5）确定设计沥青用量
根据设计级配在初试中空隙率的大小，拟定3～5个沥青用量（一般间隔0.3%），成型马歇尔试件;马歇尔击实为75次/面;沥青混合料的拌合、击实温度根据沥青的粘温曲线确定，相应的粘度分别为0.17±0.02Pa·S、0.28±0.03Pa·S;根据4%（毛体积密度）的空隙率确定设计沥青用量。
3.3配合比设计结果
按照设计级配和沥青用量，采用车辙试验、肯塔堡飞散试验、谢伦堡析漏试验、冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验和低温弯曲试验等，对混合料进行配合比验证，如验证不合格，应继续调整结合料用量或调整级配组成，最终确定出用于生产的标准配合比，作为沥青混合料的生产控制和质量检验标准。
4、SMA路面施工工艺
4.1 拌合
1）严格控制沥青和集料的加热温度以及改性沥青SMA的出厂温度。改性沥青SMA的施工温度范围。
2）拌和楼应安装二级除尘装置，具有良好的防止矿粉飞扬散失的密封性能，符合国家有关环境保护、安全的要求。
3）拌和楼控制室要逐盘打印改性沥青及各种集料的用量和拌和温度，并定期对拌和楼的计量和测温进行校核;每天用拌和总量检验各种材料的配比和改性沥青SMA油石比的误差。
4）拌和时间及加料次序见表3。
表3 改性沥青SMA拌和时间及加料采用次序
①加集料
②加纤维
③加矿粉
干拌约10s
④加沥青
湿拌约40s
出料
总生产时间约60～65s
5）目测检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。如混合料有无花白、冒青烟和离析、析漏等现象。
6）严格控制油石比和集料级配，避免油石比不当而产生泛油和松散现象。
7）混合料不得在储料仓中长时间储存，以不发生沥青析漏为度，且不得储存过夜。
8）每天结束后，用拌和楼打印的各料数量，进行总量控制，以各仓用量及各仓筛分结果，在线检查集料级配。
9）每天生产结束后，应对拌和楼筛网进行检查，防止因筛网堵塞或破漏影响沥青混合料质量。
10）SMA拌和5mm以上的颗粒占70%以上，矿粉占10%以上，细集料包括石屑和砂一共才只15%左右，会发生粗料仓经常不足，而细料仓经常溢仓的情况，应安排特殊方法设置振动筛和热料仓。
11）细集料应始终保持干燥状态，防止受潮。
12）改性沥青或SMA混合料的储存都不能过夜。
13）观察混合料放料过程中的冒烟情况，如果冒白烟属于正常，如果浓浓的青烟，就要检查是否超过了规定温度。
14）正确拌和的SMA混合料应保持一种粘聚状态，而与普通沥青混合料有所不同。
4.2运输
1）采用温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度要大于150mm。在运料车设专用检测孔，孔口距车箱底面约300mm。 2）由于SMA的沥青玛蹄脂的粘性较大，运料车的车厢底部要涂刷较多的油水混合物。拌和楼向运输车辆放料时，汽车应前后移动，分三堆装料，以减少粗集料的分离现象。
3）沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余，摊铺机前方应有五辆运料车等候卸料。
4）运料车应用完整无损的双层篷布覆盖，以此保温防雨或避免污染环境。
5）连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10～30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。
4.3摊铺
1）摊铺前将下结构层喷洒粘层。
2）连续稳定的摊铺，是提高路面平整度最主要措施。采用两台摊铺机梯队摊铺，以提高摊铺层均匀性和压实度。摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度，按2.5m/min左右予以调整，通常不超过3m/min，做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。不得应任意以快速摊铺几分钟，然后再停下来等下一车料。切忌停铺用餐，争取做到每天收工停机一次。
3）用机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。只有在特殊情况下，在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料
4）上面层采用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。由两台摊铺机联合作业实施摊铺，前摊铺机过后，摊铺层纵向接缝上应呈斜坡，后面摊铺机跨缝5～10cm摊铺。两台摊铺机距离控制在3～6m。保证两台摊铺机速度一致、摊铺厚度一致、路拱一致、摊铺平整度一致、振动频率一致。
5）摊铺前应将熨平板预热0.5～1个小时至温度不低于100℃，摊铺时熨平板采用中强夯等级，夯级为5级，使铺面的初始压实度不小于85%。
6）摊铺机集料斗应在刮板尚未露出，尚有约10cm厚的热料时，下一辆运料车即可卸料，做到连续供料，并避免粗料集中。积极采取相应措施，尽量做到摊铺机不拢料，以减少面层离析。
7）在互通区主线路面拼宽路段施工时，边部用木板立模，使边部形成一个垂直面，在后面拼宽作业可以减少切边的工作，以及减少混合料的浪费。
5、结束语
1）本文通过改性沥青SMA路面与普通密级配沥青混凝土路面对比，结合对改性沥青SMA路面自身结构特点的分析，认为改性沥青SMA路面抗滑、抗车辙、抗裂性能好，耐久性高，在高速公路领域具有广阔的应用前景。
2）改性沥青SMA 配合比设计中，油石比的确定是一项重要内容，油石比应根据当地的气候、材料（粗集料颗粒形状、级配、毛体积密度）、施工工艺等经试铺比较后综合确定。在混合料油石比检验中，必须采用多种手段以得到可靠的检验结果。
3）改性沥青SMA对沥青用量和温度均极为敏感，施工中必须保证准
确的沥青用量和合适的施工温度，提高路面结构质量。
4）改性沥青SMA路面固然有许多优点，但其施工工艺复杂，对施工精度要求高，设计、施工中任何一个环节出问题，即会对路面质量产生严重影响。因此，在实际应用中应从原材料质量、施工工艺（拌合、碾压等）、温度控制等方面严格控制施工质量，才能达到良好的效果。
参考文献：
[1]龚起超.改性沥青SMA路面配合比设计及其在施工中的应用分析[J].湖南交通科技，2013（03）.
关键词：改性沥青SMA路面;配合比设计;施工工艺
1、引言
近年来，随着社会经济的快速发展，我国高速公路建设事业的发展速度也越来越快。在高速公路的建设过程中，利用改性沥青SMA路面，可以有效提高高速公路建设的质量与水平，延长高速公路的使用年限。因此，改性沥青SMA路面的应用越来越广泛。本文通过对改性沥青SMA路面配合比设计的探讨与施工工艺的研究，得出了一些有益的结论，可以在高速公路路面施工中起到实际的借鉴意义，使改性沥青SMA路面的设计和施工更加规范、科学、合理。
2、改性沥青SMA路面结构特点
沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）主要由沥青、粗集料、细集料、矿粉、木质素纤维等材料组成，具有“三多一少”的特点，即粗集料用量多（70～80%）、沥青用量多（6%左右）、矿粉用量多（10%左右）、细集料用量少（15～20%）。SMA路面的设计理念是：按照内摩擦角最大的原则，以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架;然后按照空隙率较小的原则，以沥青玛蹄脂填充骨架空隙，形成骨架结构密实的沥青混合料。与普通密级配沥青混凝土相比，SMA路面材料排列更加密集，路面结构更加密实。
3、改性沥青SMA配合比设计
3.1 配合比设计原则
1）选择适当的级配保证粗集料间相互嵌挤;
2）使用强度高、立方体状集料;
3）较多地使用沥青，空隙率为4%;
4）VMA > 16.5%;
5）析漏、飞散、高温稳定性、水稳性满足要求。
3.2配合比设计步骤
1）初拟级配
拟定3个试验级配，使其4.75mm的通过量分别为级配范围的中值、中值±3%附近。
2）测定粗集料间隙率（VCA）
按照T0309-2000或AASHTO TP19的试验方法，测定各试验级配粗集料骨架部分的VCAdry。
3）选择初试沥青用量
根据集料的合成毛体积密度，在初拟级配基础上确定满足目标孔隙率要求的最小沥青用量（见表1），拟定初试沥青用量。
4）确定设计级配
对三个试验级配，采用初试沥青用量，成型马歇尔试验，测试混合料的VMA、VCAmix，比较三组试验级配，选择满足：VCAmix < VCAdry，且4.75mm通过率较大的一组级配为设计级配。
5）确定设计沥青用量
根据设计级配在初试中空隙率的大小，拟定3～5个沥青用量（一般间隔0.3%），成型马歇尔试件;马歇尔击实为75次/面;沥青混合料的拌合、击实温度根据沥青的粘温曲线确定，相应的粘度分别为0.17±0.02Pa·S、0.28±0.03Pa·S;根据4%（毛体积密度）的空隙率确定设计沥青用量。
3.3配合比设计结果
按照设计级配和沥青用量，采用车辙试验、肯塔堡飞散试验、谢伦堡析漏试验、冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验和低温弯曲试验等，对混合料进行配合比验证，如验证不合格，应继续调整结合料用量或调整级配组成，最终确定出用于生产的标准配合比，作为沥青混合料的生产控制和质量检验标准。
4、SMA路面施工工艺
4.1 拌合
1）严格控制沥青和集料的加热温度以及改性沥青SMA的出厂温度。改性沥青SMA的施工温度范围。
2）拌和楼应安装二级除尘装置，具有良好的防止矿粉飞扬散失的密封性能，符合国家有关环境保护、安全的要求。
3）拌和楼控制室要逐盘打印改性沥青及各种集料的用量和拌和温度，并定期对拌和楼的计量和测温进行校核;每天用拌和总量检验各种材料的配比和改性沥青SMA油石比的误差。
4）拌和时间及加料次序见表3。
表3 改性沥青SMA拌和时间及加料采用次序
①加集料
②加纤维
③加矿粉
干拌约10s
④加沥青
湿拌约40s
出料
总生产时间约60～65s
5）目测检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。如混合料有无花白、冒青烟和离析、析漏等现象。
6）严格控制油石比和集料级配，避免油石比不当而产生泛油和松散现象。
7）混合料不得在储料仓中长时间储存，以不发生沥青析漏为度，且不得储存过夜。
8）每天结束后，用拌和楼打印的各料数量，进行总量控制，以各仓用量及各仓筛分结果，在线检查集料级配。
9）每天生产结束后，应对拌和楼筛网进行检查，防止因筛网堵塞或破漏影响沥青混合料质量。
10）SMA拌和5mm以上的颗粒占70%以上，矿粉占10%以上，细集料包括石屑和砂一共才只15%左右，会发生粗料仓经常不足，而细料仓经常溢仓的情况，应安排特殊方法设置振动筛和热料仓。
11）细集料应始终保持干燥状态，防止受潮。
12）改性沥青或SMA混合料的储存都不能过夜。
13）观察混合料放料过程中的冒烟情况，如果冒白烟属于正常，如果浓浓的青烟，就要检查是否超过了规定温度。
14）正确拌和的SMA混合料应保持一种粘聚状态，而与普通沥青混合料有所不同。
4.2运输
1）采用温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度要大于150mm。在运料车设专用检测孔，孔口距车箱底面约300mm。 2）由于SMA的沥青玛蹄脂的粘性较大，运料车的车厢底部要涂刷较多的油水混合物。拌和楼向运输车辆放料时，汽车应前后移动，分三堆装料，以减少粗集料的分离现象。
3）沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余，摊铺机前方应有五辆运料车等候卸料。
4）运料车应用完整无损的双层篷布覆盖，以此保温防雨或避免污染环境。
5）连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10～30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。
4.3摊铺
1）摊铺前将下结构层喷洒粘层。
2）连续稳定的摊铺，是提高路面平整度最主要措施。采用两台摊铺机梯队摊铺，以提高摊铺层均匀性和压实度。摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度，按2.5m/min左右予以调整，通常不超过3m/min，做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。不得应任意以快速摊铺几分钟，然后再停下来等下一车料。切忌停铺用餐，争取做到每天收工停机一次。
3）用机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。只有在特殊情况下，在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料
4）上面层采用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。由两台摊铺机联合作业实施摊铺，前摊铺机过后，摊铺层纵向接缝上应呈斜坡，后面摊铺机跨缝5～10cm摊铺。两台摊铺机距离控制在3～6m。保证两台摊铺机速度一致、摊铺厚度一致、路拱一致、摊铺平整度一致、振动频率一致。
5）摊铺前应将熨平板预热0.5～1个小时至温度不低于100℃，摊铺时熨平板采用中强夯等级，夯级为5级，使铺面的初始压实度不小于85%。
6）摊铺机集料斗应在刮板尚未露出，尚有约10cm厚的热料时，下一辆运料车即可卸料，做到连续供料，并避免粗料集中。积极采取相应措施，尽量做到摊铺机不拢料，以减少面层离析。
7）在互通区主线路面拼宽路段施工时，边部用木板立模，使边部形成一个垂直面，在后面拼宽作业可以减少切边的工作，以及减少混合料的浪费。
5、结束语
1）本文通过改性沥青SMA路面与普通密级配沥青混凝土路面对比，结合对改性沥青SMA路面自身结构特点的分析，认为改性沥青SMA路面抗滑、抗车辙、抗裂性能好，耐久性高，在高速公路领域具有广阔的应用前景。
2）改性沥青SMA 配合比设计中，油石比的确定是一项重要内容，油石比应根据当地的气候、材料（粗集料颗粒形状、级配、毛体积密度）、施工工艺等经试铺比较后综合确定。在混合料油石比检验中，必须采用多种手段以得到可靠的检验结果。
3）改性沥青SMA对沥青用量和温度均极为敏感，施工中必须保证准
确的沥青用量和合适的施工温度，提高路面结构质量。
4）改性沥青SMA路面固然有许多优点，但其施工工艺复杂，对施工精度要求高，设计、施工中任何一个环节出问题，即会对路面质量产生严重影响。因此，在实际应用中应从原材料质量、施工工艺（拌合、碾压等）、温度控制等方面严格控制施工质量，才能达到良好的效果。
参考文献：
[1]龚起超.改性沥青SMA路面配合比设计及其在施工中的应用分析[J].湖南交通科技，2013（03）.