SMA改性沥青路面施工工法

SMA改性沥青路面铺装施工工法同济大学技术服务组2014.9.1SMA改性沥青路面铺装施工工法1．前言现代公路和道路发生许多变化：交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不断增加，普遍实行分车道单向行驶，要求进一步提高路面抗流动性，即高温下抗车辙的能力；提高柔性和弹性，即低温下抗开裂的能力；提高耐磨耗能力和延长使用寿命。SMA改性沥青混合料具有孔隙率小、水稳定性及耐久性好、高温抗车辙性能强、抗滑性能好等优点，同时SMA改性沥青混合料高温稳定性、抗老化、抗水损害性能优于普通沥青混合料，是一种比较理想的混合料结构。SMA改性沥青混合料普遍应用于各种高速公路、桥面铺装等沥青混合料上面层。2．工法特点（1）SMA改性沥青施工原材料价格较普通沥青混合料高，其施工成本高，对路基与路面施工质量要求高；但后期维护成本低，总体上仍将产生重大的经济效益。（2）SMA改性沥青混合料采用坚硬、耐磨的优质石料（玄武岩）；另一方面矿料采用间断级配，路面压实后，构造深度大，使雨天高速行车不易产生水漂，抗滑性能好，路面噪声降低，提高了沥青路面的表面功能。（3）SMA改性沥青混合料内部被沥青玛蹄脂充分填充，增加了施工难度，但同时也增加了沥青混合料的耐老化性能，大大提高了混合料的耐疲劳性能。（4）碾压难以达到密实效果，而且碾压中会有负面效应，可能产生推拥，只有在高温状态下碾压才能达到密实效果，且不产生推拥。（5）冷却后的改性沥青及SMA混合料非常坚硬，具有较高的强度。3．适用范围目前改性道路沥青主要用于机场跑道、防水桥面、停车场、运动场、重交通路面、交叉路口和路面转弯处等特殊场合的铺装应用。近来欧洲将改性沥青应用到公路网的养护和补强，较大地推动了改性道路沥青的普遍应用。4．工艺原理SMA改性沥青路面施工工艺，相对普通沥青路面而言，对施工工艺也有特殊的要求。（1）SMA改性沥青混合料为间断级配，而普通沥青混凝土一般为连续级配，在拌和过程，对各种集料的掺加应严格按照配合比进行拌制，很小的集料级配的波动都有可能影响SMA沥青混合料的质量，对配合比的控制为拌和的关键点；（2）由于SMA改性沥青混合料在整个施工过程中对温度的要求是很高的，比普通沥青混合料均高10-20℃，在工艺上对温度的控制是整个施工的重点；（3）SMA沥青混合料必须掺加纤维，纤维的加入增加了沥青混合料的粘性，施工难度加大，在摊铺过程中，必须做到一次摊铺成型，人工大面积修补在施工过程中是不允许的；（4）在国内一般SMA沥青混合料的全过程碾压均采用双钢轮压路机，胶轮压路机是严禁参与碾压；（5）SMA沥青混合料的接缝一般为纵缝与横接缝，纵缝必须采用热接缝，横接缝采用平接缝。5．施工工艺流程及操作要点5.1SMA改性沥青施工流程SMA配合比设计监理工程师检查施工放样非接触平衡梁混合料准备混合料拌和摊铺机摊铺初压、复压、终压自检监理抽检防止污染、控制交通运输至现场合格采取措施至合格不合格基层清扫粘层施工成品保护5.2施工工艺及要点5.2.1SMA改性沥青混合料配合比组成设计SAM改性沥青配合比与普通沥青混凝土一样，采用马歇尔试件成型方法设计，分目标配合比、生产配合比及试拌试铺验证三个阶段，确定矿料级配与最佳油石比。具体配合比流程如下：（1）目标配合比设计①确定矿料配合比例SMA的矿料级配采用间断级配，其级配范围应符合JTGF40-2004关于SMA矿料级配范围要求。②确定最佳沥青用量根据初试油石比的试验的空隙率情况，以0.2-0.4为间隔，取3个以上不同的油石比，拌制混合料，制作马歇尔试件。若初试油石比的空隙率及各项体积指标恰好符合设计要求时，可直接做为最佳油石比。③配合比检验按确定的矿料级配和最佳沥青用量，进行下列配合比检验试验：谢伦堡沥青析漏试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验、水稳定性检验、渗水试验和构造深度检验。以上试验结果必须满足SMA改性沥青混合料技术要求。（2）生产配合比设计首先根据目标配合比设计的各种矿料掺配比例确定各冷料仓的供料比例、进料速度。拌和机点火使设备处于正常运转状态，骨料的温度与生产中的温度一致后，从各热料仓取样筛分，确定各热料仓的材料比例，供拌和机控制室使用，同时反复调整冷料仓进料比例以达到供料均衡。用马歇尔方法进行生产配合比设计，确定生产配合比最佳沥青用量下相应混合料毛体积相对密度作为施工控制用标准密度。（3）试拌试铺验证拌和机按生产配合比结果进行试拌、并铺筑长200米试验段。并取样进行马歇尔验证，同时从路上钻芯检测空隙率大小，由此确定生产用的标准配合比。试拌试铺由业主、施工单位、监理等有关各方共同参加实施，用以确定以下内容：确定拌和机的上料速度、拌和产量、拌和温度等操作工艺、合理的机械数量及机械组合方式、摊铺温度、速度、碾压顺序、温度、速度、遍数等、确定松铺系数、验证沥青混合料配合比、验证施工组织的适应性。5.2.2粘层施工SMA沥青混合料与下承层沥青混合料采用粘层进行连接，粘层采用SBR改性乳化沥青。粘层油洒布量为0.2-0.3L/m²。粘层油采用沥青智能洒布车，在摊铺至少前1天喷洒，在施工中应注意：（1）粘层沥青均匀洒布，对浇洒过量处进行刮除。在沥青碎石表面局部离析处再人工补刷一层。（2）清除路面脏物尘土，当有沾粘的土块时用水刷净，待表面干燥后浇洒。（3）当气温低于10℃或路面潮湿时，不安排浇洒粘层沥青。（4）浇洒粘层沥青后，严禁除沥青混合料运输车外的其他车辆、行人通过。（5）待粘层完全破乳后，方可施工SMA改性沥青混合料。5.2.3SMA改性沥青混凝土路面施工5.2.3.1SMA改性沥青混合料的拌和（1）拌和前，对拌合楼各项数据要进行检验：①拌和站的计量称要进行标定；②为防止混合料出现不均匀现象，控制冷料的上料速度和各种材料的称量，拌和时将集料充分烘干。③粗、细集料分类堆放并插上标志牌，注明产地、规格，集料堆放时采用分层堆放的方法，逐层向上堆放以防离析。每个料源的材料进行抽样试验，并经监理工程师批准。④对细集料设置钢结构雨棚进行覆盖，有效地控制细集料的含水量，提高拌和站产量以及混合料的质量。（2）拌和①拌和时间：SMA沥青混凝土干拌时间15秒，矿粉较沥青延迟3秒加入，加沥青、纤维后湿拌45秒，总的生产时间为60-70秒。②拌和配合比：由工地试验室出具当天生产配合比，并根据拌和站实际拌和情况，若出现待料或溢料情形，可对配合比进行微调；严禁控制室操作人员随意调整称料的比例，以避免混合料配比混乱；③拌和机开盘前和结束后，两次在各热料仓下料口取料，进行筛分试验，验证当天的实际生产级配曲线是否满足目标配合比设计级配范围要求。如发现生产级配与目标级配相差很大，加密筛分频率，以实际筛分数据为准，适当调整热料仓比例，直到生产级配曲线满足目标配合比设计级配范围要求。④对于生产出的沥青混合料，用目测法观察其均匀性，有无花白料、离析、结团现象，压实过程中混合料有无推移、拥包等；严格控制油石比和矿料级配，避免油石比不当而产生泛油和松散现象。⑤逐盘监测各热料仓的集料、矿粉、沥青以及混合料总量的称量数据，观察是否超差现象，及时分析原因避免超差。⑥拌和站应配备专用的纤维稳定剂投料装置，直接将纤维自动加入拌和站的拌锅或称量斗中；也可采用人工进行投放，根据拌和站每锅的产量计算出所需纤维，纤维应制成了塑料袋装，投放时可将塑料与纤维一并投放。⑦沥青的加热温度、矿料加热温度、沥青混合料的出厂温度，符合下表要求。随时检测拌和机打印结果与设定值的关系，出现异常情况及时处理。实时监测成品料的出料温度，并与设定的温度控制值进行比较是否符合要求。温度控制按下表进行控制，出厂温度大于195℃废弃处理。施工阶段SMA沥青砼拌和沥青加热170℃—180℃集料加热185℃—195℃混合料出厂170℃—185℃混合料料废弃195℃5.2.3.2SMA改性沥青混合料的运输采用东风卡车进行熟料运输，以保障沥青及改性沥青混合料连续摊铺。开始摊铺时在每台摊铺机前等候的料车将不少于5辆。（1）采用自卸汽车运输混合料，车辆干净，车厢底板和侧板清洁，光滑，并涂上油水混合物的隔离剂，箱底出现积液时及时清理，并用三层棉被或蓬布严密包裹，减少在运输过程中的温度损失。采用数字显示插入式温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场的温度，插入深度大于150mm，在运料卡车侧面中部设专用检测孔，孔口距车厢底面约300mm。（2）从拌和机向运料车上放料时，每卸一斗混合料挪动一下汽车位置，按照前、后、中装料，并设专人负责。运料车在运输过程中，保证匀速、慢行。一般控制在30-40km/h。（3）运料车在停车卸料时，不能将篷布或棉被卷起。在卸料中运料车分两次起斗，并与摊铺机配合好，不能撒落混合料在下层，如有撒落及时清除。（4）连续摊铺过程中，运料车在转运车前10-30cm处停住，卸料过程中运料车挂空挡，靠摊铺机推动前进。（5）已经离析或结成不能压碎的硬壳、团块或运料车卸料时残留于车上的混合料应运至集中地点进行卸料。5.2.3.3SMA沥青混合料的摊铺（1）混合料的摊铺应采用两台同型号性能基本一致的摊铺机进行组合梯形摊铺。（2）在铺筑混合料之前，对下面层进行检查处理，特别注意其污染情况；专人对每车沥青混合料进行检验，温度不够或有花白料等不合格材料退回废弃。（3）摊铺机在开始受料前将在受料斗表面薄涂少量的油水混合物，以防止混合料粘附。清洗摊铺机时将用油盘承接清洗下来的废油，避免废油滴漏在路面上。（4）摊铺机起步时根据上一次摊铺（相接处）的厚度确定摊铺机熨平板的仰角。摊铺机保持摊铺的连续性，有专人指挥，一车卸完下一车立即跟上（5）摊铺机速度的拟定：影响摊铺机作业速度的因素包括拌和机产量（供料能力）、施工机械配套情况、混合料种类、摊铺温度、铺筑的结构层次及摊铺的宽度等。按照公式V＝100Q·C/（60b·h·r）（式中：V－摊铺速度（m/min），Q－混合料的供给能力（t/h），b－1台摊铺机的摊铺宽度（m），h－压实后的厚度（cm），r－压实后沥青混合料毛体积密度（t/m3），C－摊铺机的效率参数，一般取0.9），结合我部根据现有的拌合设备、摊铺设备以及下面层施工经验，在摊铺机起步5m左右时摊铺速度可适当设低，使熨平板和夯锤温度上升接近至混合料温度再调整至正常摊铺速度，做到缓慢、均匀、不间断摊铺，中途不得随意变速或停机。（6）摊铺系数的由试验段测得。在试验段施工过程，配备测量人员对碾压前标高、碾压终了标高进行定点测量，结合同点下面层顶面标高计算确定规模生产虚铺系数。（7）保证混合料均匀、不间断定地摊铺。摊铺过程中不变换速度。摊铺过程中随时检查虚铺厚度及横坡，达不到要求时立即调整。（8）在每辆卡车卸料之间，摊铺机不完全用完受料斗中的混合料，留少部分混合料在受料斗内。摊铺机尽量减少侧板翻起的次数，仅在需要将受料斗中的混合料弄平时，才能将受料斗的两块侧板翻起。（9）摊铺机螺旋布料器连续运转，调整布料器的速度使出料连续而缓慢，且使两侧混合料均衡，其高度位于螺旋布料器2/3处。（10）对外形不规则路面、厚度不同、空间受到限制等摊铺机无法工作的地方在雨天或表面存有积水、施工气温低于10℃时，不摊铺混合料。混合料遇水废弃，未经压实即遭雨淋的沥青混合料全部清除更换。（11）摊铺温度按照下表进行控制：施工阶段SMA沥青砼到场不低于170℃摊铺正常不低于170℃低温不低于160℃废弃温度低于150℃5.2.3.4SMA沥青混合料的碾压成型（1）改性沥青SMA-13的初压、复压及终压均采用双钢轮振动压路机碾压，碾压应遵循紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行。混合料摊铺后必须紧跟在高温状态下开始碾压，不得等候，不得在低温状态下反复碾压，防止磨掉石料棱角、压碎石料，破坏石料嵌挤。碾压必须有足够数量的压路机，初压和复压都不宜少于2台。碾压段的长度控制在20m~30m为宜，改性沥青SMA-13严禁使用轮胎压路机。（2）在初压和复压过程中，宜采用同类压路机并列成梯队压实，不宜采用首尾相接的纵列方式。采用振动压路机轮迹的重叠宽度不应超过20cm，当采用静载压路机时轮迹应重叠1/3~1/4碾压宽度。不得