SMA改性沥青路面施工技术

SMA改性沥青路面施工第一章绪论1.1前言沥青玛蹄脂碎石混合料(stonematrixasphalt，简称SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料，填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料。使用情况表明，SMA路面结构不仅在高温、重载时车辙变形量低，而且低温性能良好。SMA路面集中了AC路面的空隙率小、水稳定性及耐久性好，和AM路面的集料嵌挤作用好、高温抗车辙能力强，以及AK路面抗滑性能等优点，同时克服了AC路面的高温稳定性能不足、AM及AK的不耐裂、老化、抗水损坏性能差的特点。沥青结合料主要提高沥青混凝土的感温性（即高温稳定性和低温韧性）、防止混合料分散并提高路用性能，通常采用SBS改性沥青。1.2研究的目的和意义近年来，随着交通量的持续增加，超载重载、交通渠化等对高等级公路沥青路面提出了越来越高的要求。为了提高沥青路面质量，延长沥青路面使用寿命，各种新材料、新工艺在高速公路沥青路面建设中层出不穷。SMA是由较多的沥青结合料、矿粉和稳定剂（一般为聚酯纤维或木质素纤维）填充于粗集料骨架中形成的间断级配的热拌沥青混合料，具有良好的抗车辙性能和耐久性，同时雨天抗滑性能也较好，可降低车辆行驶的噪声等优点。因此，虽然其施工成本较高，但在国外较早就在重载交通中得到比较广泛的应用，特别是在欧美国家更早得以普及。最近几年国内许多高速公路建设也开始逐渐引进这一技术，以期利用这一新施工工艺来解决老规范中AC、AM、AK未能很好解决的问题。本文结合宁淮高速NH-HA24标路面项目SMA-13S改性沥青上面层配合比设计及施工情况，探讨SMA改性沥青路面的施工技术。1.3课题背景南京至淮安高速公路（以下简称“宁淮高速公路”）是江苏省规划的“四纵四横四联”主骨架公路网中的“纵三”，连接省会南京与淮安，并与徐宿淮盐高速公路相连。宁淮NH-HA24路面工程施工标段是宁淮高速公路在淮安市境内的一段，本标段路线起于黄集镇（K155+050.000），止于武墩镇武墩村（K178+241.600），全长23.192km，沿线经过的行政区划分属淮安市洪泽县黄集镇、清浦区和平镇和武敦镇。工程总投资约1.4亿元，总工期18个月。宁淮高速公路采用双向六车道高速公路标准，单幅路面设计宽度为15m及15.5m（桥面处），采用沥青混凝土路面，设计采用以双轮组单轴轴载100KN为标准轴载，设计使用年限为15年。路面结构形式：4.5cmSMA-13S改性沥青马蹄脂混合料（沥青上面层）、6.0cmAC-20S中粒式改性沥青混凝土（沥青中面层）、9.5cmAC-25S粗粒式沥青混凝土（沥青下面层）及36.5cm水泥稳定碎石基层。在上级领导的关怀和支持下，我们成立了SMA改性沥青路面施工技术研究课题小组，对SMA改性沥青路面施工进行研究，进行SMA改性沥青混合料目标配合比及生产配合比设计，策划SMA改性沥青路面施工方案，总结SMA改性沥青路面施工技术。1.4课题的主要内容1、SMA改性沥青混合料目标配合比设计。2、SMA改性沥青混合料生产配合比设计。3、SMA改性沥青路面施工方案。4、SMA改性沥青路面施工技术总结。1.5预期的效益和应用前景我国幅员辽阔、人口众多，国民经济尚不够发达，随着国家市场经济的发展，对高等级公路的要求必然日益提高，特别是气候条件的复杂、超载严重，高速公路路面早期损坏越来越严重。本课题正是基于这样的形势，对SMA改性沥青混合料目标配合比、生产配合比设计及路面施工技术进行深入的研究和总结，积累经验推广应用。这些研究成果和经验必将随着今后越来越多的SMA改性沥青路面修建而被应用，同时也将产生较好的经济效益和社会效益，尤其是对我局向专业化路面施工队伍提供有利的技术支持和经验借鉴。第二章SMA改性沥青混合料目标配合比设计2.1依据规范和要求《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）江苏省高速公路沥青路面上面层（SBS改性沥青，SMA-13S）施工指导意见（修订版）【苏高技（2005）73号】文。2.2原材料检测及试验2.2.1沥青采用深圳路安特沥青高新技术有限公司生产的SBS改性沥青，试验项目包括：针入度（25℃，100g，5S）、延度（5cm/min，5℃）、软化点（环球法）、相对密度（15℃），各项技术指标符合JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范要求见表1。表1SBS改性沥青技术指标及试验结果2.2.2粗集料堆料场地平整压实后采用10cmC15混凝土进行硬化，并砌筑隔墙分隔各档料，确保集料不受污染。粗集料采用安徽来安县独山盛业玄武岩有限公司生产9.5-16mm（1#料）、4.75-9.5mm（2#料）和2.36-4.75mm（3#料）三种玄武岩碎石。试验项目包括：集料压碎值、密度、对沥青的粘附性、针片状颗粒含量、水洗法筛分，粗集料各项指标符合规范要求见表2。指标试验结果要求针入度，25℃（0.1mm）6150~80延度5℃（cm）40≥30软化点（℃）67.5≥60密度（15℃）1.035表2SAM-13S上面层用粗集料质量技术要求及试验结果指标试验结果技术要求石料压碎值(%)常温9.9、高温12.3不大于常温20高温24视密度(t/m3)1#2.902、2#2.892、3#2.893不小于2.60吸水率（%）0.85、0.86、0.90不大于2.0针片状颗粒含量(%)7.5不大于12水洗法0.075颗粒含量(%)1#0.4、2#0.6、3#0.6不大于1#0.6；2#0.8；3#1.0对沥青的粘附性5级掺加抗剥离剂后不小于5级注：这些指标（包括其他材料）的要求值均按江苏省高速公路沥青路面上面层施工指导意见执行，与规范要求略有不同，均高于规范。2.2.3细集料细集料采用安徽来安县独山盛业玄武岩有限公司生产的0-2.36mm规格的石屑，堆放在钢结构大棚内，以免淋雨，根据经验集料含水量每增加一个点，沥青拌和楼生产效率降低约10%，所以保持集料特别是细集料干燥是降低沥青混合料拌和成本的重要一环。试验项目包括：水洗法筛分、砂当量、密度，其各项指标符合规范要求见表3。表3SAM-13S上面层用细集料术要求及试验结果指标试验结果技术要求视密度（t/m3）2.875不小于2.60小于0.075mm（%）7.2不大于12.5砂当量（%）86不小于602.2.4填料填料采用九牛水泥厂生产的矿粉，储存在干燥、清洁的矿粉罐中，试验项目包括：水洗法筛分、密度、亲水系数、含水量等，矿粉各项指标符合规范要求见表4。表4SAM-13S上面层用矿粉质量技术要求及试验结果2.2.5矿料详细试验结果各种集料及矿粉的密度试验结果见表5。表5矿料密度试验结果材料1#2#3#4#矿粉表观相对密度2.9082.8982.8992.8812.716毛体积相对密度2.8382.8282.8262.820/吸水率（％）0.850.860.900.75/各种集料及矿粉的筛分结果见表6。表6各种集料和矿粉的筛分结果筛孔矿料通过方孔筛的百分率（%）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.0751#100.083.315.31.30.70.40.40.40.40.42#10010097.210.40.80.60.60.60.60.63#10010010099.06.41.81.10.60.60.64#10010010010094.569.844.923.113.67.2矿粉100100100100100100100.099.595.488.62.2.6抗剥落剂采用扬中文昌生产的抗剥落剂，在沥青混合料中掺加抗剥落剂0.4%（沥青），目的是用于改善玄武岩石料与沥青粘附性差的缺点。指标试验结果质量技术要求视密度(t/m3)2.711不小于2.50含水量(%)0.1不大于1粒度范围0.6mm(%)0.15mm(%)0.075mm(%)10095.488.610090-10075-100亲水系数0.41外观无无团粒结块塑性指数2.842.2.7稳定剂采用南京艾克赛生产的木质素纤维，掺加比例为沥青混合料的0.3%，其技术指标见表7。表7木质素纤维技术要求及试验结果2.3沥青混合料矿料级配的确定2.3.1沥青混合料级配SMA-13S混合料级配范围见表8。表8SMA-13S混合料要求级配通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075上限1001007532272420161312下限1009050221614121098注：上表SMA-13S配范围看与公路工程沥青路面施工技术规范中的SMA-13的级配范围稍有差别，这是因为SAM-13S是江苏省在SMA-13基础上的改进型，混合料级配上细下粗象S形状，所以命名为SMA-13S。2.3.2设计矿料级配的确定从拌合站料场按规范要求分别取各类代表性集料进行筛分，根据筛分结果，在混合料级配要求范围内，调整各种矿料比例设计3组不同粗细的初试级配，3组级配的粗集料骨架分界筛孔（以4.75mm作为粗集料骨架的分界筛孔）的通过率处于级配指标试验结果质量技术要求筛分析：方法A：冲气筛分析纤维长度通过0.15mm筛（%）5.275.1670±10灰分含量19.318±5，无挥发物PH值7.87.5±1.0吸油率1.84含水率（%）1.25（以质量计）范围的中值、中值±3%附近，矿粉数量均为10%左右。各合成结果见级配图1、图2、图3：级配图1SMA-13S沥青混合料级配曲线（中限）筛孔16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.0750.441#料10083.315.31.30.70.40.40.40.40.40.332#料10010097.210.40.80.60.60.60.60.60.033#料100100100996.41.81.10.60.60.60.14#料10010010010094.569.844.923.113.67.20.1矿粉10010010010010010010099.595.488.61#料44.036.76.70.60.30.20.20.20.20.22#料33.033.032.13.40.30.20.20.20.20.23#料3.03.03.03.00.20.10.00.00.00.04#料10.010.010.010.09.57.04.52.31.40.7矿粉10.010.010.010.010.010.010.010.09.58.9组合级配100.092.761.827.020.217.414.912.711.310.0级配中值1009562.52721.51916131110级配上限1001007532272420161312级配下限10090502216141210980.02.30.70.01.31.61.10.3-0.30.0级配图2SMA-13S沥青混合料级配曲线（上限）筛孔16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.0750.391#料10083.315.31.30.70.40.40.40.40.40.352#料10010097.210.40.80.60.60.60.60.60.033#料100100100996.41.81.10.60.60.60.134#料10010010010094.569.844.923.113.67.20.1矿粉10010010010010010010099.595.488.61#料39.032.56.00.50.30.20.20.20.20.22#料35.035.034.03.60.30.20.20.20.20.23#料3.03.03.03.00.20.10.00.00.00.04#料13.013.013.013.012.39.15.83.01.80.9矿粉10.010.010.010