SMA是以瀝青、礦粉、纖維穩定劑及少量的細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架組成一體的瀝青混合料, SMA瀝青混凝土配合比是瀝青混凝土路面施工質量控制的基礎和依據。文章結合武漢機場二通道高速公路工程實踐, 分析SMA-13配合比設計方法和施工質量控制。
1、SMA-13瀝青混凝土路面配合比設計
1.1 原材料
(1) 瀝青采用湖北交投致遠新材料科技有限公司供應的SBS改性瀝青
(2) 粗集料采用陽新夏家山建材廠生產的玄武巖做碎石, 分三檔料, 1# (16-9.5mm) 、2# (9.5-4.75mm) 、3# (4.75-2.36mm) , 各項檢測技術指標符合規范要求。
(3) 細集料采用陽新夏家山建材廠加工生產的玄武巖機制砂4#料, 各項檢測技術指標符合規范要求。
(4) 填料采用亞東水泥廠生產的優質石灰巖磨細而得的礦粉, 各項檢測技術指標符合規范要求。
(5) 纖維穩定劑采用德國GFF公司生產的TOPCEL木質素纖維, 摻量3.0%。
1.2 配合比設計
瀝青混合料組成設計的主要任務是確定礦料級配、找到最佳瀝青用量、確定各種混合料的最佳摻配量, 使其滿足設計規范及施工工藝要求, 配合比設計分目標配合比、生產配合比、生產配合比驗證三個階段。
1.2.1 目標配合比
根據《公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術指南》SHCF10-01-2002確定目標配合比, 初步確定最佳瀝青用量。
1.2.1. 1 確定礦料組成
采用集料檢測測技術中的試算法進行礦料級配計算, 對材料反復進行級配計算將礦料設計成三種級配比例, 以4.75mm通過率為變化點, 三種級配4.75mm通過率分別盡量接進中值, 0.075mm通過率為10%左右, 礦粉數量相同, 經過計算如表1。
根據《公路工程集料試驗規程》 (JTJ058-2000) 測定4.75mm以上粗集料的松方相對密度RS, 毛體積相對密度GCA, 計算出4.75mm以上粗集料的骨架間隙率VCADRC, 如表2。
1.2.1. 2 確定最佳瀝青用量
對三種合成級配進行馬歇爾試驗, 試驗結果如表3
根據以上試驗結果及《公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術指南》規范要求, VCAmix
根據瀝青油石比對瀝青混合料不同的指標畫圖及計算及結合以往工程實際經驗確定最佳油石比為6.2%。按此最佳油石比進行馬歇爾試驗, 結果如表5。
1.2.2 生產配合比設計
生產配合比就是確定二次篩分后礦料級配比例接近目標配合比礦料級配比例和瀝青用量
1.2.2. 1 拌和設備
拌合樓拌和設備為三一重工LB4000C瀝青拌和樓, 礦粉、瀝青及木質素纖維單獨稱量, 其它混合料均自動計量拌和, 拌合中不使用回收粉塵。
1.2.2. 2 生產配合比礦料組成設計
從礦粉罐及各熱料倉內取樣分別進行礦料篩分和密度試驗, 計算得出混合料的比例, 生產配合比合成級配曲線和目標配合比合成級配中關鍵篩孔4.75mm和2.36mm的通過率相近, 礦料混合級配如表6。
1.2.2. 3 確定最佳瀝青用量 (OAC)
根據上述摻配比例, SMA混合料按最佳油石比6.2%對進行試驗檢驗, 檢測結果如表7, 符合規范要求, 選定6.2%為生產配合比最佳油石比。
1.2.3 生產配合比驗證
按生產配合比確定最佳瀝青用量的礦料比例在拌和場內進行試拌?；旌狭习韬途鶆? 測試拌和溫度在165-170℃。對試驗段現場取樣進行馬歇爾試驗、燃燒法測定油石比試驗, 均符合規范要求。試件在溫度60℃、輪壓0.7MPa的條件下進行車轍測試, 動穩定度為5986次/mm, 滿足設計要求。對碾壓成型后所鋪筑的試驗段經鉆芯后觀測試樣分布均勻, 壓實度均在95%以上, 構造深度、滲水系數均符合設計規范要求, 將此配合比確定為生產配合比, 可以正式生產。
2、SMA瀝青混凝土路面施工質量控制
通過對SMA混合料配合比設計及對現場SMA瀝青混凝土路面施工總結分析, 從以下幾個方面可以全面提高SMA施工技術水平, 提高施工質量。
2.1 嚴格控制SMA瀝青混凝土原材料質量檢測關。
在路面施工中SMA瀝青原材料質量是保證路面施工質量的主要因素。試驗人員應嚴格按照檢測規范加強對原材料的檢測, 同時在對原材料進行試驗檢測時還應對檢測結果進行分析, 保證質量的同時還應使其達到施工工藝的要求。
2.2 優化SMA瀝青混凝土配合比設計
目標配合比是所有設計的基礎, 良好的生產配合比應接近目標配合比。生產配合比及各項試驗檢測指標是后期SMA瀝青混凝土路面施工質量控制的基礎和依據, 要確保各項指標滿足規范要求并使攤鋪出來的瀝青路面最大限度的達到設計標準, 一定要精心組織并優化配合比設計, 控制礦料級配間隙率, 找到最佳油石比。礦料級配間隙率的變化直接影響相對瀝青用量的變化, 而且影響路表面成型情況、構造深度、防水性能。瀝青用油量大, 則會造成路面泛油起包, 構造深度減小;瀝青用油量小, 瀝青與集料粘結力不夠, 路面抗沖擊、抗滑性能會顯著下降。
2.3 嚴格按照施工規范鋪筑試驗路段
SMA施工工藝要求嚴格, 正式施工前必須鋪筑試驗路段, 按照施工規范要求解決合理出料溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度、確定松鋪系數、接縫方法, 檢驗瀝青混合料生產配合比設計以及相關力學性能試驗指標, 為全面正式施工提供生產依據。
2.4 控制好混合料的拌合、運輸、攤鋪及壓實工作
SMA拌和時溫度在170℃至180℃之間, 在對材料進行加熱時溫度應在185℃至195℃之間, 在拌和過程中溫度>195℃時應將料及時的處理掉, 混合料在進行拌和時應重點關注礦料級配、油石比的匹配性, 避免施工和后期使用中出現泛油、混合料松散等質量問題。
SMA在運輸和儲存時溫度應<150℃, , 為了防止運輸時間過長導致混合料的溫度快速下降、降低混合料的和易性, 加速聚合物固化, 運輸時須使用篷布進行遮蓋以減緩SMA混合料的降溫速度。
攤鋪材料的溫度>160℃, 環境溫度高于10℃時可以進行施工, 攤鋪過程中, 要隨時檢查鋪筑厚度和外觀質量, 對松鋪厚度不夠、局部離析、拖痕等問題趁高溫要及時進行處理。
SMA的碾壓應遵循緊跟慢壓、高頻、低幅的原則進行, 初壓、復壓、終壓宜用鋼輪振動壓路機碾壓。壓路機輪跡的重疊寬度不應超過20cm, 當采用靜載壓路機時, 壓路機的輪跡應重疊/3-1/4碾壓寬度, 消除輪跡, 提高路面的平整度。
2.5 加強工程質量檢測并提高工程檢測水平
工程質量應嚴格從原材料檢測、級配開始控制, 生產配合比各項檢測指標必須滿足設計規范要求。施工現場及時對SMA混合料進行取樣檢測, 檢測瀝青用量和礦料級配是否合格。對已碾壓完成的路段要及時進行鉆芯取樣、壓實度、滲水試驗及構造深度檢測, 對施工質量進行評定。同時檢測人員應提高自身檢測水平, 規范操作, 為現場施工提供科學、準確的試驗檢測數據, 指導現場施工。當發現檢測結果沒有達到規范要求時要及時找出原因進行分析調整, 避免造成經濟損失。
3、結語:
為了提高SMA瀝青路面路用性能, 提高施工質量水平, 在施工中應加強原材料的試驗分析、對比試驗室試驗結果和工地試驗結果, 分析內在聯系, 優化SMA路面配合比設計, 加強施工工藝控制, 提升施工整體水平, 達到提高SMA路面層路用性能的目的, 加快我國交通事業的發展。
摘要：SMA瀝青混凝土路面具有良好的抗高溫穩定性、抗低溫開裂性、抗滑性及較好的排水性能, 以其抗變能力強的特點得到了廣泛應用。施工中只有精心設計出最佳SMA瀝青混凝土路面配合比并加強施工質量控制才能提高SMA路面耐久性、抗滑性等路面功能, 提高施工技術水平及施工質量。
關鍵詞：SMA瀝青混凝土,路面,配合比設計,施工質量
參考文獻
[1] 《公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術指南》SHCF10-01-2002北京:人民交通出版設, 2002
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[4] 王飛, 馬曉陽.淺析SMA瀝青路面的施工技術及質量控制[J].城市建設理論研究 (電子版) , 2011 (22) .