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浅析SMA沥青混合料上面层施工

2008-09-11 人评论

一、前言 SMA即“沥青玛蹄脂碎石混合料,”它是一种由沥青、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形成的嵌挤型密实结构混合料。它具有几个很重要的特征,如:高温强振下不产生推移且形成较好的密实度;构造深度较大,但却不…

一、前言

 SMA即“沥青玛蹄脂碎石混合料,”它是一种由沥青、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形成的嵌挤型密实结构混合料。它具有几个很重要的特征,如:高温强振下不产生推移且形成较好的密实度;构造深度较大,但却不渗水,还有其优良的高温稳定性、水稳定性;良好的抗车辙能力、抗滑性、表面特性以及较好的低温抗裂性等。因此,此种材料在现阶段的高速公路工程建设中得到广泛的应用。

二、材料控制
   笔者认为“SMA”混合料所用材料的前期控制主要在于试验室对各种原材料料源的考察,并用过硬的试验数据结合本工程具体的技术需要确定料源。

1、集料的要求
   各种集料分堆堆置,建隔离栅,粗集料应采用反击破式破碎机破碎的碎石;进场后集料堆放时间不宜过长,堆积高度不宜太高,如堆积过高且装载机长时间在坡角铲料,易造成大料径碎石首先从顶部滑落,久而久之将影响级配;碎石在使用前建议水洗,这样可以更好的体现碎石与沥青的粘附性能,此外还应符合坚硬耐耗、棱角性良好的嵌挤能力,针片状颗粒符合工程及规范要求等条件。

2、细集料
   机制砂宜采用专用制砂机制造,并选用优质石料生产。机制砂必须覆盖,搭建防雨篷;矿粉应使用磨细的石灰岩石粉,不得使用拌和机回收粉尘代替,矿粉应保持干燥、洁净,能够自由的从矿粉仓流出。

3、结合料
   沥青材料是决定路面质量的重要因素,一般为业主提供,但是我们不能因为是业主提供,就放松了对原材的检验。“SMA”沥青混合料使用的沥青结合料为SBS改性沥青,应当提出的是SBS改性沥青的运输、贮存应符合技术规范要求,并且放置时间不宜过长,以防老化。

4、木质纤维稳定剂
   木质纤维稳定剂也是SMA混合料中的重要材料之一,纤维必须室内架空放置,严格防潮,保持干燥。木质纤维素在SMA路面中可起到抗裂作用,在SMA混合料中纤维与纤维间搭接成三维立体可起到增强作用,在凝固或干燥过程中的机械能被纤维筋减弱,有效地减少路面低温开裂;木质纤维素具有良好的分散性,在SMA路面中如果不加纤维,在拌和过程中较多的沥青与矿粉就会打不开并结为胶团,很难均匀地分散在集料之间,铺筑在路面上容易出现油斑。加入适量的纤维后可使胶团分散,杜绝路面油斑;木质纤维素具有良好的液体强制吸附力,木质纤维素可吸收自身质量1-2倍的液体,并用其结构吸附2-6倍的液体,(吸油率可达自身质量的5倍以上)。在SMA混合料中可使沥青的用料增加,沥青油膜变厚;使用在SMA混合料中,纤维可以增加沥青和矿粉之间的粘结力,从而增大路面与轮胎之间摩擦力;木质纤维素具有良好的稳定作用可使沥青处于比较稳定的状态,尤其是炎热的夏季,纤维内部的空隙起到缓冲作用,不致在高温下成为自由沥青而泛油。

三、SMA沥青混合料的配合比设计
   试验室通过各种集料的筛分结果、矿料的合成级配计算、最佳的沥青用量等数据并参照配比设计规范规定目标配合比,然后通过拌和站实拌确定生产配合比。高速公路一般都采用间歇式沥青混合料拌和机,按照目标配合比的集料比例对沥青混合料拌和机进行冷料输入,待拌和机达到实际生产状态时,从热料仓取出经筛分后的集料,合成生产配合比级配,并尽量使其接近目标配合比级配曲线,并取最佳沥青用量。

四、铺筑试验段
   试验段是工程施工开始前的一个重要环节,通过对试验段各项数据的研究分析,可以确定可行性生产配合比,铺筑松铺系数、最有利于工程质量、进度的摊铺、碾压工艺,以及最合理的人员、机械配置。

五、SMA沥青混合料的拌和
   高速公路工程SMA沥青混合料拌和机一般为间歇式拌和机,现阶段一般为3000型或4000型,额定生产能力为200-300T/h,实际生产能力约为130-280 T/h。拌和机在工程施工前,必须将所有的计量设备准确标定,以确保拌和机配料的准确性,施工温度的可靠性,除此之外,还应注意以下几点:
(1)木质纤维的添加应用专用机械设备,SMA路面的添加比例不宜低于0.3%,拌和必须分散均匀,干拌时间延长5-15s ,投入矿粉和沥青后,相应的增加湿拌时间5-20s左右,以保证纤维均匀的分散在SMA混合料中,避免摊铺时出现油斑。
(2)出料、运输、摊铺应合理配置,避免因为SMA在贮料仓贮存时间过长而发生离析。
(3)由于SMA使用了SBS改性沥青,因此混合料的出场温度为170-185℃,并不得超过195℃,否则予以废弃。

六、SMA沥青混合料的运输
  (1)SMA混合料的运输应使用载量20T以上的大型自卸车,车厢内必须清理干净,并涂刷隔离剂(一般为洗涤水或油水混合物,不宜直接使用柴油)。
(2)运输车辆的多少,必须根据拌和机的拌和能力及摊铺机的摊铺速度合理配置,保证现场有富余混合料。
(3)在运输车的侧挡板靠下方打一直径约2㎝的小洞,在混合料出场前经专人用温度计插入该洞测量混合料的温度,不合格混合料坚决不准出场。
(4)混合料在运输过程中,必须覆盖,混合料运至摊铺现场后,覆盖物不宜揭除过早,应待轮到该车卸料时再行揭除,以防止混合料降温和扬尘污染。

七、SMA沥青混合料的现场摊铺
   1、SMA混合料摊铺前必须将下层清扫干净,吹风式灭火器吹净浮尘,必要是可用水刷洗,待水干后,洒布粘层油,洒布量一般为0.4Kg/㎡,也可以通过试洒布确定洒布量;洒布必须全面、均匀,一次洒布长度应以摊铺机每天的工作量为前提,洒布后必须封闭道路,严禁车辆行驶,避免将油膜粘起以及表面污染。
   2、由于SMA混合料对施工要求比较高,因此摊铺时一般使用ABG8820、ABG8860  、ABG 525等型号摊铺机。根据路面宽度调整摊铺机熨平板宽度,规范要求每台摊铺机摊铺宽度不宜超过6~7.5m,如路面宽度超出摊铺机的规范要求值时,则通常用两台或两台以上摊铺机互相错开呈梯次施工,左右重叠部分为30-60㎝,前后机距10-20m ,但实践证明,由于SMA混合料降温速度快且SMA只有在高温碾压下才有更好的密实度,所以摊铺机前后相距越短越好(最好为1~2m),左右交错宜为30cm左右,以保证纵向接缝处的混合料不产生离析以及碾压时的料温保持一致,从而更加突出其不渗水的特点(经实验证明,如两机前后相距过长则渗水试验效果较差)。
   3、待粘层油稍微凝固后(以防止运输车辆进料时过度粘轮),摊铺机就位,用相应厚度的木板调整好松铺厚度(SMA一般为1.15-1.25之间),稳定摊铺机仰角;熨平板加热2小时左右,温度必须达到100℃以上,以免摊铺过程中导致熨平板因温度低而出现拉料现象,从而影响路面平整度;待现场料车不少于4~5辆时,开始摊铺。
   4、SMA混合料摊铺过程中,必须保持缓慢、均匀、连续不断的摊铺,中途不得随意停顿,如有特殊情况需暂时性停顿时,摊铺机必须保持运转,锁紧熨平板,使之不得下沉,停止震捣并开通熨平板加热器,保证SMA的摊铺与碾压符合高温条件的要求。摊铺温度应保持在160-180℃左右,摊铺速度应根据混合料拌和机产量、运输设备、施工机械、人员情况及摊铺层厚度、宽度确定,一般宜控制在2-3m/min,不得随意变换摊铺速度,更不允许时快时慢。
   5、运输车向摊铺机进料时,必须保持轮胎干净清洁,防止污染粘层,应在摊铺机前10-30㎝处停车,不得撞击摊铺机,卸料时保持空档,由摊铺机推动前进,在下坡时,以刹车配合。在摊铺超高段时,如超高坡度过大,应防止运输车起斗卸料时发生侧翻,造成人员伤亡及影响施工。
   6、由于ABG8820或ABG525摊铺机一般采用电脑自动找平红外探头
式平衡梁控制松铺厚度及摊铺平整度,因此摊铺过程中应安排2-3人在摊铺机前清除运输车及摊铺机料斗滑落红外探头及摊铺机履带处的混合料,防止因下基准面的高低变动影响松铺厚度及平整度。
   7、虽然摊铺机设有电脑自动装置,但是由于施工中各种因素的影响,难免出现偏差,因此应安排专职一人跟随摊铺机对厚度进行不间断跟踪测量,及时掌握及时调整,同时另外安排2-4人跟随摊铺机两侧,以便发现拉料、油斑、结块等现象时,能够及时的清除及补料。
   8、在整个摊铺过程中,摊铺机螺旋送料器应不停顿转动,两侧应保持不少于送料高度的2/3的混合料,摊铺机中途尽量不要收斗,回为料斗两侧的混合料温度较低,易造成渗水试验效果不好以及不好的平整度和压实度。

八、SMA混合料的碾压
   合理的碾压机械组合及碾压工艺是沥青路面压实度和平整度的关键所在。
   1、SMA的碾压应遵循“紧跟”“慢压”“高频”“低幅”的原则,碾压温度越高越好,摊铺后迅速碾压,不得等候。
   2、压路机宜使用双轮双振式,两车道以上路面应配备3-4台,速度应控制在2-4Km/ h均衡碾压,后退时方向应渐渐改变,不得拧弯。一般碾压可采用初压、复压、终压三道程序,根据现场温度合理控制每道碾压程序的间隔时间,最后光面(终压)不得振动,温度不低于100℃。
   3、在碾压过程上,为消除每碾压梯状接头的轮迹,可采用欧式碾压,即:对每道梯状接头进行斜切碾压,或半径扭弯碾压。但只能使用在初压或复压过程中,操作时必须静压,不得振动。碾压顺序应由低处向高处逐轮碾压,如纵坡比较大时,可选择上坡振动,下坡静压的方法碾压,防止因振动而产生面层推移现象。
   4、应特别注意两摊铺机交接处纵缝的碾压,根据以往的施工发现此处是渗水最严重的地带,但如果选择使用合理的碾压方法可得到较好的效果。
   5、为防止沥青砼粘轮,压路机都带有自动向滚轮喷水装置,应保持滚轮湿润,但不得喷洒过量,以防沥青砼温度骤降。
   6、碾压一般梯次进行,每次压前1/3-1/4轮,碾压工作面长度不宜过长(50m 左右),如需给压路机加水或加油,应将压路机停在100m以外温度较低处,避免产生轮迹,破坏平整度。
   7、SMA沥青砼应特别注意防止过压,由于SMA的矿料嵌挤作用,压实度比较容易得到,但混合料中粗集料之间有一层油膜,在高温状态下碾压,此时沥青砼的粘度较低,集料的嵌挤只是棱角部分的接触。反复碾压后由于温度未降下来,集料之间不能达到最终稳定状态,不论碾压多少遍,粗集料之间的相对位置总可以存在一定的位移,集料不断往下走,沥青玛蹄脂不断上浮,造成构造深度减小,浮油、油斑等现象,以至达不到SMA的使用目的。

九、SMA沥青混合料上面层接缝的处理
   1、SMA的冷接缝应采用切割机切割,并用乳化沥青涂刷新茬口,采用平接缝;上下两层横缝应相错1m,纵缝相错应大于20㎝。
   2、横向接缝一般有斜接和平接两种,现在的高速公路上面层一般都使用平接。设置横缝时,可在预定的摊铺段末端铺上一层麻袋或牛皮纸,摊铺后碾压成斜坡,待下次继续摊铺时,人工垂直切除铺麻袋或牛皮纸的部分,并在接茬口涂刷乳化沥青。
    横缝碾压时,应先用双轮压路机,横向(即垂直于路线中线)碾压,钢轮的2/3应位于已压实部分,随碾压遍数逐渐向新铺侧移动,同时在碾压过程中,如发现缝隙过大,应随时补充少量混合料,直到接缝平顺,再进行正常纵向碾压。
   3、纵向接缝可分为热接和冷接两种,热接在施工中,一般在使用两台以上摊铺机梯队作业是采用。因此接缝比较容易处理,且连接强度好,前机摊铺面留下10-20㎝宽,作为后台摊铺机红外探头的高程感应基准面,待后台摊铺机完成后,一同跨缝碾压。
   冷缝施工时,同样应对已完成部分的边缘进行垂直切割,并将接缝处清扫干净,以乳化沥青涂刷茬口后再行摊铺。摊铺时,应与已完成部分重叠5㎝,碾压前以人工去除,以确保接缝饱满及厚度相同。
碾压时,应先对接缝处进行碾压,工艺与横缝基本相同,务必保证接缝饱满、平顺。

十、试验室工作
   1、SMA沥青砼的施工,试验室应与现场严密配合。
   2、试验室应对SMA原材料进行一系列的常规实验,确保原材质量。
   3、试验室应每天至摊铺现场取一组混合料后进行马歇尔、抽提等一系列常规试验,及时了解当天混合料的油石比、空隙率、稳定度、沥青含量等各项技术指标,并作相应调整,以指导下次施工。
   4、一个施工段的摊铺完成后,试验室应立即对此段进行取芯、平整度、构造深度及渗水检测等工作,并对相应施工数据进行调整,同样作为下次施工的指导。
结语:SMA沥青混合料是一种新型的路面用材料,为了能更好的发挥它的路用性能,这就要求我们每一位公路建设者要勤于学习有关SMA先进知识,善于总结较好的施工经验,从而使SMA的使用得到大力推广。

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