SMA是以沥青、矿粉、纤维稳定剂及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架组成一体的沥青混合料, SMA沥青混凝土配合比是沥青混凝土路面施工质量控制的基础和依据。文章结合武汉机场二通道高速公路工程实践, 分析SMA-13配合比设计方法和施工质量控制。
1、SMA-13沥青混凝土路面配合比设计
1.1 原材料
(1) 沥青采用湖北交投致远新材料科技有限公司供应的SBS改性沥青
(2) 粗集料采用阳新夏家山建材厂生产的玄武岩做碎石, 分三档料, 1# (16-9.5mm) 、2# (9.5-4.75mm) 、3# (4.75-2.36mm) , 各项检测技术指标符合规范要求。
(3) 细集料采用阳新夏家山建材厂加工生产的玄武岩机制砂4#料, 各项检测技术指标符合规范要求。
(4) 填料采用亚东水泥厂生产的优质石灰岩磨细而得的矿粉, 各项检测技术指标符合规范要求。
(5) 纤维稳定剂采用德国GFF公司生产的TOPCEL木质素纤维, 掺量3.0%。
1.2 配合比设计
沥青混合料组成设计的主要任务是确定矿料级配、找到最佳沥青用量、确定各种混合料的最佳掺配量, 使其满足设计规范及施工工艺要求, 配合比设计分目标配合比、生产配合比、生产配合比验证三个阶段。
1.2.1 目标配合比
根据《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》SHCF10-01-2002确定目标配合比, 初步确定最佳沥青用量。
1.2.1. 1 确定矿料组成
采用集料检测测技术中的试算法进行矿料级配计算, 对材料反复进行级配计算将矿料设计成三种级配比例, 以4.75mm通过率为变化点, 三种级配4.75mm通过率分别尽量接进中值, 0.075mm通过率为10%左右, 矿粉数量相同, 经过计算如表1。
根据《公路工程集料试验规程》 (JTJ058-2000) 测定4.75mm以上粗集料的松方相对密度RS, 毛体积相对密度GCA, 计算出4.75mm以上粗集料的骨架间隙率VCADRC, 如表2。
1.2.1. 2 确定最佳沥青用量
对三种合成级配进行马歇尔试验, 试验结果如表3
根据以上试验结果及《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》规范要求, VCAmix
根据沥青油石比对沥青混合料不同的指标画图及计算及结合以往工程实际经验确定最佳油石比为6.2%。按此最佳油石比进行马歇尔试验, 结果如表5。
1.2.2 生产配合比设计
生产配合比就是确定二次筛分后矿料级配比例接近目标配合比矿料级配比例和沥青用量
1.2.2. 1 拌和设备
拌合楼拌和设备为三一重工LB4000C沥青拌和楼, 矿粉、沥青及木质素纤维单独称量, 其它混合料均自动计量拌和, 拌合中不使用回收粉尘。
1.2.2. 2 生产配合比矿料组成设计
从矿粉罐及各热料仓内取样分别进行矿料筛分和密度试验, 计算得出混合料的比例, 生产配合比合成级配曲线和目标配合比合成级配中关键筛孔4.75mm和2.36mm的通过率相近, 矿料混合级配如表6。
1.2.2. 3 确定最佳沥青用量 (OAC)
根据上述掺配比例, SMA混合料按最佳油石比6.2%对进行试验检验, 检测结果如表7, 符合规范要求, 选定6.2%为生产配合比最佳油石比。
1.2.3 生产配合比验证
按生产配合比确定最佳沥青用量的矿料比例在拌和场内进行试拌。混合料拌和均匀, 测试拌和温度在165-170℃。对试验段现场取样进行马歇尔试验、燃烧法测定油石比试验, 均符合规范要求。试件在温度60℃、轮压0.7MPa的条件下进行车辙测试, 动稳定度为5986次/mm, 满足设计要求。对碾压成型后所铺筑的试验段经钻芯后观测试样分布均匀, 压实度均在95%以上, 构造深度、渗水系数均符合设计规范要求, 将此配合比确定为生产配合比, 可以正式生产。
2、SMA沥青混凝土路面施工质量控制
通过对SMA混合料配合比设计及对现场SMA沥青混凝土路面施工总结分析, 从以下几个方面可以全面提高SMA施工技术水平, 提高施工质量。
2.1 严格控制SMA沥青混凝土原材料质量检测关。
在路面施工中SMA沥青原材料质量是保证路面施工质量的主要因素。试验人员应严格按照检测规范加强对原材料的检测, 同时在对原材料进行试验检测时还应对检测结果进行分析, 保证质量的同时还应使其达到施工工艺的要求。
2.2 优化SMA沥青混凝土配合比设计
目标配合比是所有设计的基础, 良好的生产配合比应接近目标配合比。生产配合比及各项试验检测指标是后期SMA沥青混凝土路面施工质量控制的基础和依据, 要确保各项指标满足规范要求并使摊铺出来的沥青路面最大限度的达到设计标准, 一定要精心组织并优化配合比设计, 控制矿料级配间隙率, 找到最佳油石比。矿料级配间隙率的变化直接影响相对沥青用量的变化, 而且影响路表面成型情况、构造深度、防水性能。沥青用油量大, 则会造成路面泛油起包, 构造深度减小;沥青用油量小, 沥青与集料粘结力不够, 路面抗冲击、抗滑性能会显著下降。
2.3 严格按照施工规范铺筑试验路段
SMA施工工艺要求严格, 正式施工前必须铺筑试验路段, 按照施工规范要求解决合理出料温度、摊铺温度、碾压温度、确定松铺系数、接缝方法, 检验沥青混合料生产配合比设计以及相关力学性能试验指标, 为全面正式施工提供生产依据。
2.4 控制好混合料的拌合、运输、摊铺及压实工作
SMA拌和时温度在170℃至180℃之间, 在对材料进行加热时温度应在185℃至195℃之间, 在拌和过程中温度>195℃时应将料及时的处理掉, 混合料在进行拌和时应重点关注矿料级配、油石比的匹配性, 避免施工和后期使用中出现泛油、混合料松散等质量问题。
SMA在运输和储存时温度应<150℃, , 为了防止运输时间过长导致混合料的温度快速下降、降低混合料的和易性, 加速聚合物固化, 运输时须使用篷布进行遮盖以减缓SMA混合料的降温速度。
摊铺材料的温度>160℃, 环境温度高于10℃时可以进行施工, 摊铺过程中, 要随时检查铺筑厚度和外观质量, 对松铺厚度不够、局部离析、拖痕等问题趁高温要及时进行处理。
SMA的碾压应遵循紧跟慢压、高频、低幅的原则进行, 初压、复压、终压宜用钢轮振动压路机碾压。压路机轮迹的重叠宽度不应超过20cm, 当采用静载压路机时, 压路机的轮迹应重叠/3-1/4碾压宽度, 消除轮迹, 提高路面的平整度。
2.5 加强工程质量检测并提高工程检测水平
工程质量应严格从原材料检测、级配开始控制, 生产配合比各项检测指标必须满足设计规范要求。施工现场及时对SMA混合料进行取样检测, 检测沥青用量和矿料级配是否合格。对已碾压完成的路段要及时进行钻芯取样、压实度、渗水试验及构造深度检测, 对施工质量进行评定。同时检测人员应提高自身检测水平, 规范操作, 为现场施工提供科学、准确的试验检测数据, 指导现场施工。当发现检测结果没有达到规范要求时要及时找出原因进行分析调整, 避免造成经济损失。
3、结语:
为了提高SMA沥青路面路用性能, 提高施工质量水平, 在施工中应加强原材料的试验分析、对比试验室试验结果和工地试验结果, 分析内在联系, 优化SMA路面配合比设计, 加强施工工艺控制, 提升施工整体水平, 达到提高SMA路面层路用性能的目的, 加快我国交通事业的发展。
摘要：SMA沥青混凝土路面具有良好的抗高温稳定性、抗低温开裂性、抗滑性及较好的排水性能, 以其抗变能力强的特点得到了广泛应用。施工中只有精心设计出最佳SMA沥青混凝土路面配合比并加强施工质量控制才能提高SMA路面耐久性、抗滑性等路面功能, 提高施工技术水平及施工质量。
关键词：SMA沥青混凝土,路面,配合比设计,施工质量
参考文献
[1] 《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》SHCF10-01-2002北京:人民交通出版设, 2002
[2] 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000北京:人民交通出版设, 2000
[3] 陶世刚.公路工程施工中改性沥青SMA路面施工技术及应用[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (18) .
[4] 王飞, 马晓阳.浅析SMA沥青路面的施工技术及质量控制[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2011 (22) .