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1.前言
瀝青瑪蹄脂碎石混合料(StoneMatrixAsphalt,簡稱SMA)是一種由瀝青、纖維穩定劑、礦粉及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂結合料填充間斷級配的粗骨料骨架間隙而組成的瀝青混合料。SMA路面具有良好的高溫穩定性、高溫抗車轍、低溫開裂、疲勞開裂、抗水損害、抗老化等性能,同時還具備抗滑、降噪、改善雨天路面明視度等優異的面層特性。如何控制SMA路面結構關鍵工序的施工質量是許多施工單位在施工過程中較難把握的。本文從SMA材料的施工細節上分析其對路面質量的影響及應采取的措施。
2.SMA路面的組成和特點
SMA的結構組成特點可概括為“三多一少,即:粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少”。具體講:SMA瀝青混合料5mm以上的粗集料比例高達70%~80%,礦粉的用量達7%~13%,(“粉膠比”超出通常值1.2的限制),很少使用細集料;為加入較多的瀝青,一方面增加礦粉用量,同時使用纖維作為穩定劑;瀝青用量較多,有的甚至高達6.5%~7%,粘結性要求高,并希望選用針入度小、軟化點高、溫度穩定性好的瀝青(最好采用改性瀝青)。其間斷級配在表面形成大孔隙,構造深度大,抗滑性能好;同時混合料的空隙又很小,耐老化性能及耐久性都很好。
3.SMA路面的施工技術質量控制措施
3.1 SMA混合料的制拌
生產SMA采用的間歇式瀝青拌和機額定生產能力為200t/h,實際生產能力為133~155t/h。在采用間歇式瀝青拌和機時,SMA與普通瀝青混合料生產的主要區別是:
(1)木質素纖維的分散拌勻非常重要,干拌時間延長5~15s,加入瀝青后的拌和時間延長5-10s,總生產時間延長15~25s。
(2)由于瀝青可能會離析,SMA不應在貯料倉里儲備時間過長,貯料倉里SMA的數量不宜過多。
(3)采用人工添加木質素纖維易產生由于人為因素而少加或多加的現象,從而影響SMA的使用品質;采用機械添加木質素纖維應防止輸送管道堵塞。
(4)由于SMA使用了SBS改性瀝青,拌和溫度比拌普通瀝青混合料提高了10℃~20℃左右。瀝青加熱溫度掌握在170℃~180℃;礦料加熱溫度在185℃~195℃;礦粉和纖維不加熱;混合料出料溫度控制在170℃~185℃(實際施工時的溫度范圍),當混合料超過195℃時,予以廢棄。實踐證明,這樣的溫度施工沒有困難。
3.2 SMA混合料的攤鋪和碾壓成型
SMA的攤鋪與普通瀝青混凝土相同。由于使用了SBS改性瀝青及纖維穩定劑,混合料的攤鋪溫度宜為160℃~180℃,溫度低于140℃的混合料禁止使用。當路表溫度低于15℃時,不宜攤鋪改性瀝青SMA;SMA的攤鋪厚度應根據試驗路的數據來確定(SMA的松鋪系數通常在1.15~1.20之間)。攤鋪應該連續進行,不得出現停機等料現象。
SMA的碾壓遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則。碾壓溫度越高越好,攤鋪后應立即壓實,不得等候。壓路機應以2~4km/h的速度進行均勻的碾壓,碾壓按初壓(1遍)、復壓(2遍)、終壓(1遍)三階段進行,終壓溫度一般控制在110℃~130℃(實際施工時的溫度范圍),終壓時不得振動。在碾壓過程中,可以發現混合料能在高溫狀態下用振動壓路機碾壓而不產生推擁,碾壓成型后表面有足夠的構造深度又基本上不透水(經測定,SMA路面構造深度在0.9~1.25之間)。SMA面層一旦達到足夠的密度后,碾壓即應停止,過度碾壓可能導致瀝青瑪蹄脂結合料被擠壓到路表面,影響構造深度。工作中應密切注意路表情況,防止過度碾壓。
3.3 SMA混合料瀝青含量的控制
設計瀝青混合料的難點在于保證其堅硬的礦物骨架和合適的瀝青用量。瀝青用量過多,將造成粗骨料之間的分離,易產生油斑;瀝青用量過少,混合料將難以壓實,空隙率過高,骨料之間的瀝青膜過薄,從而影響其耐久性。因此,在實際操作過程中應隨時控制每天SMA混合料的瀝青用量,每天分上、下午在后場各取一組瀝青混合料進行馬歇爾試驗、抽提試驗,及時了解瀝青混合料的油石比、空隙率、穩定度等各項技術指標,并作相應調整。SMA混合料出料以混合料拌和均勻、纖維均勻分布在混合料中、所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結合料為度,拌和時間視實際情況可相應增減。
4.SMA路面施工的質量控制要點:
為了確保SMA瀝青的施工質量,充分利用現場試驗室的條件,對瀝青路面平整度、密實度、厚度、彎沉、摩擦系數、構造深度、油石比等進行檢測,做到當天施工當天進行鉆蕊取樣,第二天出書面結果,對前一天的施工質量進行評定,指導第二天的施工,如發現鉆蕊取樣后測定的密實度效果沒有預期的理想,第二天及時調碾壓順序及遍數,使密實度達到滿意的效果。
混合料的質量檢查包括:(1)拌和溫度:對于改性瀝青的原材料和成品的溫度、集料烘干加熱溫度、混合料拌和及出廠溫度。應及時檢查,作好記錄。(2)礦料級配:應每天每臺拌和機取混合料進行兩次取樣,其與標準配合比的容許差應符合規范要求,木質纖維的質量誤差不應超過要求數量的±10%。(3)瀝青用量:每天每臺拌和機取樣進行抽提及篩分試驗不少于一次,油石比誤差不能超過±0.3%。(4)抽提進行馬歇爾試驗:其目的是檢測混合料試件的密度和空隙率,WMA、VCA、VFA等四大體積指標,同時檢查馬歇爾穩定值和流值。
現場質量檢查:包括壓實度、厚度、平整度、寬度、面層構造深度和摩擦系數等。壓實度采用雙控指標,要求馬歇爾標準密度的壓實度不小于98%,最大理論密度的壓實度控制在93%~97%,實測空隙率應控制在瀝青混合料3%~5%范圍內。
5.SMA路面質量管理措施
SMA路面質量管理應貫徹于施工的全過程中的每一道工序。包括下面幾個方面:(1)優質的材料。
(2)必備的施工及檢驗設備。
(3)最佳的施工工藝。
SMA的施工工藝要求很嚴,大面積施工前,必須先鋪筑試驗路段,解決合理出料溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度、碾壓機械組合和碾壓速度控制。
(4)嚴格的檢測控制。
檢測應嚴格從原材、級配開始,生產配比必須合格,質量檢測可參照交通行業《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)和《公路工程質量檢驗評定標準》(JTGF80/1-2004)執行。
6.結束語
SMA路面表面粗糙抗滑、低噪聲,高低溫穩定性、水穩定性和耐久性好,可避免早期損壞、減少維修養護費用,且能延長使用壽命。盡管初期投資有所增加,對施工工藝要求較高,但總體上仍將產生很好的經濟效益。SMA混合料的材料、設計和施工技術已較成熟,用以改善高速公路和城市道路切實可行。