SMA路面抗滑表層的質(zhì)量控制

1、SMA路面抗滑表層的質(zhì)量控制摘要:SMA是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(xì)集料組成的瀝青混合料，SMA路面因其具有良好的抗滑和抗車轍性能被廣泛應(yīng)用于高速公路的抗滑表層。本文結(jié)合國道206煙黃段工程實例，對SMA路面混合料配合比設(shè)計、施工及質(zhì)量監(jiān)理控制做了詳細(xì)介紹。關(guān)鍵詞：高速公路 SMA路面抗滑表層 質(zhì)量控制1概述：瀝青瑪蹄脂碎石路面（簡稱SMA），不僅具有較好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性，而且由于粗集料的嵌擠，使其還具有良好的抗滑、抗車轍等性能，近年來在我國被逐漸推廣應(yīng)用到高速公路上。但是由于有的施工單位對SMA路面不正確的配合比設(shè)計和施工以及經(jīng)驗不足等原因，造成了已施工的個別S

2、MA路段出現(xiàn)了種種病害。為了更好的吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗，更進(jìn)一步熟悉和了解SMA的特性，筆者結(jié)合國道206高速公路所搞的SMA路面的工程實例，談?wù)凷MA路面混合料的配合比設(shè)計、施工和質(zhì)量監(jiān)理要點。2 SMA特性 SMA混合料為間斷級配，粗集料多、礦粉用量多、瀝青用量多、細(xì)集料少；粗集料顆粒石-石接觸，形成骨架結(jié)構(gòu)，再由瀝青、礦粉、木質(zhì)纖維、瑪蹄脂填充其空隙，成為一種密實結(jié)構(gòu)的瀝青混合料，SMA路面使用的實踐表明，與傳統(tǒng)的瀝青路面相比較還具有以下特性：優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性；良好的耐久性；良好的表面特性；良好的低溫抗裂性。3 SMA路面混合料配合比設(shè)計3.1原材料確定 3.1.1瀝青結(jié)合料:瀝青結(jié)合料必

3、須符合“重交通道路瀝青技術(shù)要求”，根據(jù)工程的氣溫條件與交通荷載條件選擇瀝青結(jié)合料性能等級，國道206高速公路SMA路面采用MAC70號（麥克）改性瀝青，它是一種化學(xué)改性瀝青,呈凝膠狀,在基質(zhì)瀝青內(nèi)部形成一個格架結(jié)構(gòu),從而改善了瀝青的彈性性能,較基質(zhì)瀝青粘度明顯增大,軟化點升高,感溫性能減少,抗老化能力增強(qiáng),試驗結(jié)果表明各項指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，見表1。表1 MAC70號改性瀝青主要技術(shù)指標(biāo)序號試驗項目單位試驗結(jié)果技術(shù)要求試驗方法1針入度25，100g,5s0.1mm483560JTJ052-932針入度4，200g,5s0.1mm211235T06043軟化點（環(huán)球法）TRB 8765T060

4、64動力粘度60Pa.s7600300ASTMD49575閃點（COC） 344230T06116溶解度%99.799T06077密度（15）g/cm21.033T06038RTFOR后殘留物質(zhì)量損失%-0.051.0T06109針入度%9070T06043.1.2粗集料:SMA中粗集料起嵌擠作用，必須用堅硬、粗糙的硬質(zhì)石料，其質(zhì)量技術(shù)要求，必須滿足表2。經(jīng)考察,國道206高速公路選用煙臺棲霞小方山的1015mm和510mm玄武巖石料,它質(zhì)地堅硬,表面粗糙,棱角性好,針片狀含量9.9%、壓碎值7.7%、磨光值55BPN、與瀝青的粘附性達(dá)到4級，各項指標(biāo)均達(dá)到了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。表2 SMA表層玄武

5、巖粗集料質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)序號指標(biāo)單位技術(shù)要求1石料壓碎值%252洛杉磯磨耗值%303視密度tm32.604吸水率%2.05與瀝青粘附性級46堅固性%127針片狀顆粒含量%158水洗法0.075含量%19軟石含量%110石料磨光值BPN4211具有一定破碎面積的碎礫石含量%一個面:100兩個面:903.1.3細(xì)集料:細(xì)集料最好采用質(zhì)地堅硬的機(jī)制砂。當(dāng)采用普通石屑代替時，采用與瀝青粘附性好的石灰?guī)r，且不得含有泥土雜物;與天然砂混用時，天然砂用量不宜超過機(jī)制砂或石屑的用量。細(xì)集料的質(zhì)量應(yīng)符合表3的技術(shù)要求。國道206高速公路細(xì)集料采用玄武巖機(jī)制砂，它具有一定的粗細(xì)級配，經(jīng)檢測，各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求。表

6、3 SMA路面用細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)要求指標(biāo)單位技術(shù)要求1密度tm32.52堅固性%123砂當(dāng)量%604棱角性%453.1.4填料（礦粉）:用于SMA的填料（礦粉）須使用磨細(xì)的石灰?guī)r粉，石粉的質(zhì)量應(yīng)符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJ032-94)的附錄表C.12要求,不要用回收粉。為提高集料與瀝青結(jié)合料的粘附性以及瀝青混合料的抗水損害能力，在礦粉中應(yīng)摻加占礦粉總量30%且不超過礦料總量2%的生石灰粉替代礦粉填料。瀝青只有吸附在填料表面形成薄模，才能對粗細(xì)集料起粘附作用，在SMA混合料中，礦粉的用量較普通瀝青砼要多一倍左右，所以控制好礦粉的質(zhì)量非常重要。3.1.5纖維穩(wěn)定劑:配置SMA必須使用纖維穩(wěn)

7、定劑，它具有加筋、分散、吸附及吸收瀝青、穩(wěn)定、增粘等多種功能，穩(wěn)定劑可用木質(zhì)素纖維、礦物纖維、聚合物纖維等，國道206高速公路采用了木質(zhì)素纖維，木質(zhì)素纖維通常為混合質(zhì)量的0.3%左右，其技術(shù)要求及檢測結(jié)果見表4。表4 木質(zhì)素纖維質(zhì)量技術(shù)要求及檢測結(jié)果序號試驗項目 試驗結(jié)果技術(shù)指標(biāo)1纖維長度均小于6mm<6mm2灰分含量13.9%18%且無揮發(fā)物3PH值6.86.57.54吸油率纖維自身質(zhì)量的5.82倍不小于纖維質(zhì)量的5倍5含水量3.5%<5%（以質(zhì)量計）6體積密度26g/L29g/L25g/L30g/L3.2 目標(biāo)配合比設(shè)計3.2.1本階段重點要解決兩個方面的問題,一是確定礦料的級

8、配,二是確定最佳瀝青用量。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗及有關(guān)規(guī)范,推薦SMA間斷級配如表5.表5 瀝青瑪蹄脂碎石混合料礦料級配范圍通過下列篩孔的百分率(%)SMA131610013.2901009.550754.7520342.3615261.1814240.612200.310160.159150.075812以上表級配范圍為基礎(chǔ)，組合3種試驗級配，使混合料4.75mm篩通過率為22%、25%、28%，三個級配均固定礦粉用量，0.075mm通過率為10%左右，三個級配中9.5mm通過率大體在中值上下波動，選擇三個不同的瀝青混合料的集料骨架間隙率VMA，以滿足大于17%的要求。3.2.2 測定粗集料骨架部

9、分的集料間隙率VCADRC根據(jù)公路工程集料試驗規(guī)程(JTJ058-2000)中有關(guān)試驗規(guī)程測出4.75mm以上部分的搗實狀態(tài)粗集料骨架的間隙率VCADRC。3.2.3 選擇初試瀝青用量一般可根據(jù)粗集料毛體積相對密度選擇,例如毛體積相對密度為2.9左右，選用油石比為5.8%；毛體積相對密度為2.8左右,選用油石比為6.1%；毛體積相對密度為2.7左右，選用油石比為6.4%。還可根據(jù)公式計算瀝青用量。另外也可根據(jù)以往成功路段的實踐經(jīng)驗或參考析漏試驗的結(jié)果選擇瀝青用量。3.2.4 進(jìn)行馬歇爾試驗，根據(jù)VMA和VCA確定設(shè)計級配按確定的初試瀝青用量，用三組初試級配拌和，在確定的壓實溫度下制作試件，擊實

10、采用正反擊50次，計算出VV、VMA、VFA、VCAMIX指標(biāo)，將三組初試級配的試驗結(jié)果VCAMIX與VCADRC，比較，選擇符合VCAMIX<VCADRC要求的級配，以4.75mm通過率最大的一組級配為設(shè)計級配，應(yīng)選擇VMA稍大于17%的級配。根據(jù)空隙率VV確定瀝青用量?；旌狭霞壟溥x定后，即需要增加或減少瀝青結(jié)合料含量來獲得混合料的設(shè)計空隙率,SMA混合料的設(shè)計空隙率為35%,一般確定為4.5%。 以初試瀝青含量±0.5%制作試件, 根據(jù)試驗結(jié)果，得出一種瀝青含量時混合料的馬歇爾特性VV、VMA、VFA、VCA以及馬歇爾穩(wěn)定度與流值。作出這些指標(biāo)分別與瀝青含量的關(guān)系曲線, 在

11、空隙率與瀝青含量的關(guān)系曲線上，找出對應(yīng)于設(shè)計空隙率4.5%的瀝青含量即為最佳瀝青用量，并在此瀝青含量從其余指標(biāo)與瀝青含量的關(guān)系曲線上找出相應(yīng)的VMA、VFA、VCA與馬歇爾穩(wěn)定度值，如這些數(shù)值均符合技術(shù)要求，VMA17%、VFA=70%85%、VCAVCADRC馬歇爾穩(wěn)定度6KN，此瀝青含量即為設(shè)計瀝青用量。國道206高速公路SMA最終目標(biāo)配合比確定為：1020mm：510mm：機(jī)制砂：礦粉：瀝青用量=42：34：14：10：5.8。3.2.5 SMA目標(biāo)配合比檢驗SMA混合料在由馬歇爾試驗確定了礦料級配和瀝青用量后，還必須進(jìn)行下列試驗確認(rèn)和驗證：用謝倫堡析漏試驗檢驗瀝青用量、用肯塔堡飛散試驗

12、檢驗瀝青用量、 用車轍試驗進(jìn)行高溫穩(wěn)定性檢驗、用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗進(jìn)行水穩(wěn)定性檢驗、透水性檢驗、表面構(gòu)造深度檢驗。經(jīng)檢驗，各項指標(biāo)均能滿足技術(shù)要求（見表6）。表6目標(biāo)配合比驗證試驗結(jié)果凍融劈裂強(qiáng)度比（%）抗車轍（次/mm）飛散損失（%）析漏損失（%）滲水參數(shù)（ml/min）92.9558970.040.0334.53.3生產(chǎn)配合比設(shè)計生產(chǎn)配合比設(shè)計是配合比設(shè)計的核心，它的成果將直接應(yīng)用于生產(chǎn)，設(shè)計時應(yīng)以目標(biāo)配合比為設(shè)計基礎(chǔ)。3.3.1選定振動篩的篩孔:篩孔尺寸的選擇要根據(jù)路面結(jié)構(gòu)類型和原材料的粒徑大小并要結(jié)合以往成功的經(jīng)驗。3.3.2確定熱料倉的比例:從二次篩分的熱料倉中取樣,取樣時

13、開始幾鍋應(yīng)廢棄,待拌和站生產(chǎn)穩(wěn)定時再取樣篩分,根據(jù)篩分結(jié)果確定各熱料倉的比例,其遵循的原則和方法同目標(biāo)配合比設(shè)計。3.3.3按確定的最佳瀝青用量及熱料倉的比例進(jìn)行試拌,取樣進(jìn)行馬歇爾試驗,并完成以下幾項內(nèi)容:抽提并計算瀝青用量、篩分、理論最大相對密度、毛體積相對密度、4.75mm以上粗集料占礦料總量的比例、4.75mm以上粗集料占瀝青混合料的比例、空隙率VV、計算VMA、計算VFA。由于馬歇爾試驗結(jié)果和現(xiàn)場碾壓工藝不同,產(chǎn)生的效果也不同,而且瀝青拌和機(jī)也存在一定的誤差,所以為防止泛油和空隙率偏低瀝青用量應(yīng)減少0.1個百分點，國道206高速公路最佳瀝青用量定為5.7%,結(jié)果如表7。表7 生產(chǎn)配合

14、比馬歇爾試驗結(jié)果瀝青用量(%)瀝青混合料最大理論密度mm試件的毛體積相對密度mb空隙率VV(%)飽和度VFA(%)礦料間隙率VMA(%)瀝青混合料中4.75mm以上粗集料骨架間隙率VCAmix合成級配中4.75mm以上粗集料間隙率VCADRC5.72.6632.5544.177.718.237.139.63.3.4生產(chǎn)配合比驗證生產(chǎn)配合比通過鋪筑試驗段的結(jié)果來進(jìn)行驗證,通過試驗段還可解決指導(dǎo)施工的其他問題,主要包括以下內(nèi)容:生產(chǎn)能力與材料供應(yīng)、運輸車輛、攤鋪進(jìn)度、碾壓設(shè)備的匹配。攤鋪速度的確定。碾壓速度、壓路機(jī)型、碾壓組合。松鋪系數(shù)的確定。平整度、高程等指標(biāo)的現(xiàn)場控制措施。摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、

15、滲水情況以及壓實效果等。室內(nèi)馬歇爾指標(biāo)。級配檢驗等。試驗段施工中要嚴(yán)格控制拌和溫度、出廠溫度及碾壓設(shè)備的配置和碾壓遍數(shù)，國道206高速公路SMA路面試驗段檢測結(jié)果為：瀝青用量5.7%、馬歇爾試驗空隙率為4.4%、穩(wěn)定度為8.27KN、流值為24.6mm、殘留穩(wěn)定度為97.4%、壓實度99%、現(xiàn)場空隙率為5.4%、摩擦系數(shù)為55、構(gòu)造深度為0.86,各項指標(biāo)都比較理想,而且混合料的和易性較好、無離析、無析漏，碾壓時無推移，效果比較明顯，得以大面積推廣。4 SMA路面施工4.1 施工準(zhǔn)備4.1.1 檢查調(diào)試各種施工設(shè)備,使其處于性能良好狀態(tài)。4.1.2 對下承層進(jìn)行清掃，清掃干凈后用高壓水槍沖洗，

16、污染嚴(yán)重的地方要根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行特殊處理。下承層表面沖洗干凈水分蒸發(fā)后噴灑粘層油，根據(jù)攤鋪能力確定噴灑段落,若噴灑面積太大、攤鋪跟不上時間長了容易造成粘層油污染,層間結(jié)合不好，影響油層質(zhì)量。4.2 混合料的拌和4.2.1 拌和前將各種集料包括礦粉充分的烘干，瀝青加熱到180，集料加熱溫度控制在180以上，拌和時間一般控制在5060秒之間，根據(jù)出料情況拌和時間可適當(dāng)延長，混合料的出廠溫度不低于180。4.2.2 拌和出廠的混合料應(yīng)均勻，無花白料、冒青煙、纖維團(tuán)、離析和結(jié)塊現(xiàn)象，對于過度加熱的混合料或已經(jīng)炭化、起泡或含水的混合料都應(yīng)廢棄。4.3 運輸4.3.1 SMA粘性較大，自卸車槽內(nèi)要清理干凈

17、、排干積水并在車廂底部和車廂四周涂上一層隔離劑，防止混合料粘在底板上或車廂上。從拌和機(jī)向自卸車上卸料時，卸一斗料應(yīng)挪動一下汽車的位置，一般按拌和站所設(shè)標(biāo)志移動三次，即按車的前、后、中的順序卸料。運料時任何情況下運料車輛都應(yīng)加蓋苫布或棉被，以防止表面降溫結(jié)殼。4.3.2 運輸途中不得隨意停歇，殘留在車上的低于規(guī)定攤鋪溫度的混合料應(yīng)予以廢棄。運到現(xiàn)場的混合料溫度不低于175。4.4 混合料的攤鋪4.4.1 攤鋪溫度不低于175，攤鋪機(jī)保證在攤鋪過程中攤鋪速度和供料速度基本平衡，緩慢、均勻、連續(xù)不間斷的攤鋪，攤鋪速度控制在12m/min，杜絕停機(jī)待料現(xiàn)象發(fā)生，攤鋪機(jī)前23輛待鋪。攤鋪過程中不得隨意變

18、換速度或中途停頓，爭取作到每天收工停機(jī)一次，以減少橫向施工縫。4.4.2 攤鋪時要保持?jǐn)備仚C(jī)兩側(cè)攪籠內(nèi)的混合料高度一致。以免發(fā)生離析或厚度不均的問題。攤鋪機(jī)熨平板在攤鋪前必須預(yù)熱到100以上，并在熨平板下面拉線測校，保證熨平板的平整度，鋪筑過程中應(yīng)開動熨平板的振動或捶擊等夯實裝置，攤鋪采用一臺攤鋪機(jī)半幅全寬路面攤鋪，抗滑表層嚴(yán)禁留縱向接縫。4.4.3 攤鋪后的瀝青混合料在未壓實前施工人員不得進(jìn)入踩踏，一般不用人工整修，特殊情況下如局部離析，應(yīng)在技術(shù)人員的指導(dǎo)下隨攤鋪機(jī)后挖除離析料，再用均勻的混合料填補(bǔ)。4.4.4 不得在雨天、下承層潮濕、氣溫低于15的情況下鋪筑SMA瀝青混合料。4.5 混合料

19、的壓實4.5.1 壓實分為初壓、復(fù)壓和終壓三個環(huán)節(jié)，SMA混合料的初壓溫度不低于170，復(fù)壓溫度不低于160，終壓溫度不低于125，須采用鋼輪壓路機(jī)，不能用膠輪壓路機(jī)，因為SMA混合料的粘性大，易粘輪，輪胎揉搓碾壓會使馬蹄脂上浮，造成構(gòu)造深度降低，甚至泛油。4.5.2 混合料攤鋪后，應(yīng)緊跟著在盡可能高的溫度下碾壓，不得在低溫狀態(tài)下反復(fù)碾壓SMA，以防止磨掉石料棱角或壓碎石料、破壞石料嵌擠。4.5.3 初壓采用剛性碾靜壓，長度一段不大于20m，采用兩臺壓路機(jī)同時進(jìn)行。初壓遍數(shù)為一遍，復(fù)壓緊跟在初壓后進(jìn)行，采用重型振動壓路機(jī)，碾壓應(yīng)遵循“高溫壓實、緊跟慢壓、高頻低幅”的原則，碾壓遍數(shù)不少于34遍，

20、終壓采用剛性靜壓，緊接在復(fù)壓后進(jìn)行以消除輪跡。防止過度碾壓，過度碾壓會出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象，混合料無法穩(wěn)定，當(dāng)發(fā)現(xiàn)構(gòu)造深度小，馬蹄脂有上浮現(xiàn)象時，應(yīng)立即停止。4.5.4 為防止混合料粘附在輪子上，應(yīng)適當(dāng)灑水使輪子保持濕潤，嚴(yán)格控制水量，以不粘輪為度。碾壓應(yīng)縱向進(jìn)行，并由攤鋪路幅的低邊向高邊進(jìn)行，相鄰碾壓段重疊至少50cm，初壓時始終讓從動輪在后，避免由于溫度高輪前易留下波浪影響平整度。碾壓應(yīng)均衡地進(jìn)行，碾壓速度不得超過3.5km/h,倒退時要關(guān)閉振動，端部方向要漸漸地改變，嚴(yán)禁急轉(zhuǎn)彎。嚴(yán)禁在新鋪的混合料上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、突然剎車或停機(jī)休息，不得在當(dāng)天鋪筑的路面上長時間停留或過夜；防止礦料、油料和雜物散落在面層上，造成對面層污染。4.6 接縫4.6.1 SMA抗滑表層嚴(yán)禁縱向接縫，橫向施工采用平接縫，平接縫切縫在混合料尚未在空氣中冷卻結(jié)硬之前進(jìn)行，切縫后用水沖洗干凈，待干燥后，途刷粘層油，方可鋪筑新混合料。4.6.2 為保證橫向接縫處的平整度，應(yīng)用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行橫向碾壓，從先鋪路面上跨縫逐