SMA瀝青路面應(yīng)用分析

湯寶生

(浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

1 引 言

瀝青馬蹄脂碎石混合料SMA是近年來出現(xiàn)的一種新型瀝青混合料,SMA路面具有高溫抗車轍、低溫抗裂、抗水損、抗滑和耐久等優(yōu)良性能。SMA是由粗骨料構(gòu)成的主要結(jié)構(gòu),具有抗變形能力,合理填充粗集料結(jié)構(gòu)空隙的瀝青瑪蹄脂賦予SMA路面高度的耐久性,其粗糙、均勻表面構(gòu)造使路面具有優(yōu)良的抗滑性和較低的交通噪聲。SMA路面雖比傳統(tǒng)瀝青混凝土路面工程造價(jià)高,但使用壽命更長,養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。SMA在我國發(fā)展歷程較短,成套工藝和施工技術(shù)尚不成熟,研究SMA混合料的組成特點(diǎn)及配合比設(shè)計(jì)具有重要意義。

2 室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 原材料選擇

集料采用玄武巖、礦粉采用石灰?guī)r礦粉、采用木質(zhì)素絮狀纖維、改性瀝青采用SMA-10、SMA-13優(yōu)質(zhì)的SBS改性瀝青,經(jīng)試驗(yàn)測定各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)三組不同級(jí)配,礦粉均為 10%,礦料篩分及調(diào)整結(jié)果見圖 1。

圖1 礦料級(jí)配調(diào)整圖

對(duì)三組級(jí)配進(jìn)行松散密度、粗集料毛體積密度、松裝間隙率VCADRC測定,試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 VCADRC試驗(yàn)結(jié)果匯總表

選用 6.2%的油石比拌制瀝青混合料,進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),每組制作4個(gè)試件,擊實(shí)次數(shù)為雙面75次,測定VCAmin及VMA等指標(biāo),在滿足VCAmin＜VCADRC和VMA＞16.5%情況下,結(jié)果匯總見表 2。

表2 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總表

由表 1和表 2可知,級(jí)配 2、級(jí)配 3的VCAmin。均大于VCADRC,三組級(jí)配VMA均能滿足大于16.5%,只有級(jí)配 1的VFA滿足要求,因此選取級(jí)配1為設(shè)計(jì)級(jí)配。

2.3 確定設(shè)計(jì)瀝青用量

表3 瀝青混合料不同油石比的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)選擇的級(jí)配和油石比試驗(yàn)結(jié)果,以 6.2%油石比為中值,上下增減0.2%,即油石比為5.9%、6.5%成型試件進(jìn)行試驗(yàn),測試結(jié)果匯總?cè)绫?3。

從表 3可以看出,當(dāng)油石比為 6.2%時(shí),空隙率為4.15%,VMA、VFA等各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求,VCAmin小于VCADRC結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),選取 6.2%為設(shè)計(jì)油石比。

2.4 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)目標(biāo)配合比進(jìn)行生產(chǎn)配合比,其結(jié)果為m4#∶m3#∶m2#∶m1#∶m礦粉=45∶26∶6∶12∶11。采用礦料生產(chǎn)配合比和最佳瀝青用量,進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和車轍試驗(yàn),各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求.

3 SMA施工工藝

3.1 SMA上面層的碾壓工藝

SMA路面壓實(shí)是保證路面平整度及壓實(shí)度的關(guān)鍵。施工基本原則是緊跟、慢壓、高頻、低幅.碾壓采用雙鋼輪碾壓,碾壓不能過度,過度碾壓后的SMA不能保證路基穩(wěn)定,現(xiàn)場施工通過嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)控制壓實(shí)度。SMA的初壓、復(fù)壓、終壓分別采用振動(dòng)碾壓機(jī)和光輪碾壓機(jī),振動(dòng)碾壓機(jī)在前面碾壓光輪碾壓機(jī)緊跟在其后連續(xù)施工碾壓。壓實(shí)工藝關(guān)鍵是雙鋼輪壓路機(jī)緊跟在攤鋪機(jī)后面一定的距離內(nèi)碾壓,每次都?jí)旱诫x開壓路機(jī)約 20m才折返,隨著攤鋪機(jī)的不斷向前,壓路機(jī)的折返點(diǎn)也不斷向前移動(dòng)。

3.2 SMA施工質(zhì)量控制

(1)混合料拌制

SMA的生產(chǎn)采用自動(dòng)控制間歇式瀝青拌和機(jī),SMA使用SBS改性瀝青含有木質(zhì)素纖維,木質(zhì)素纖維采用專用的帶有自動(dòng)計(jì)量的添加設(shè)備自動(dòng)加入拌和機(jī)的拌和鍋中,添加纖維應(yīng)與間歇式拌和機(jī)周期自動(dòng)同步進(jìn)行;拌和溫度比普通瀝青混合料提高了 10～20℃左右。瀝青加熱溫度掌握 170～180℃;礦料加熱溫度在 185～195℃;礦粉和纖維不加熱;出料溫度控制在 170～180℃;纖維應(yīng)在噴灑瀝青前加入拌和缸中,干拌15s噴入瀝青后拌和40～45s;貯料倉里SMA混合料不應(yīng)存放過多且不得發(fā)生瀝青析漏和降溫超過10℃;拌和機(jī)要逐盤打印各種材料的用量,作為施工質(zhì)量檢測的依據(jù),用以核定混合料的生產(chǎn)是否符合生產(chǎn)配合比;并且定期要對(duì)拌和機(jī)各種重量和溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)定,以確保計(jì)量的準(zhǔn)確性。

(2)混合料的攤鋪

攤鋪前清掃表面且保持干燥;使用了SBS改性瀝青及纖維穩(wěn)定劑的情況下,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;SMA混合料的攤鋪速度與供料速度平衡,必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地進(jìn)行,攤鋪過程中不得隨意變換速度或中途停頓,攤鋪速度應(yīng)根據(jù)拌和機(jī)產(chǎn)量、施工機(jī)械配套情況以及攤鋪厚度、寬度確定,控制在2～3m/min為宜。瀝青混凝土攤鋪時(shí),采用二臺(tái)攤鋪機(jī)成梯隊(duì)作業(yè)進(jìn)行聯(lián)合攤鋪時(shí),相鄰兩幅應(yīng)有 5～10cm寬度的攤鋪重疊,并且兩臺(tái)攤鋪機(jī)前后間距保持在 10m以內(nèi);必須采用非接觸式平衡梁,控制面層攤鋪時(shí)的厚度和平整度。

(3)混合料的碾壓

壓實(shí)質(zhì)量與壓實(shí)溫度有直接關(guān)系,攤鋪后混合料的溫度不斷變化,特別是攤鋪后的 4～15min內(nèi)溫度損失最大,必須掌握好有效壓實(shí)時(shí)間,適時(shí)碾壓;碾壓應(yīng)均衡地進(jìn)行,倒退時(shí)關(guān)閉振動(dòng),方向要漸漸地改變;壓路機(jī)不允許在新鋪混合料上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動(dòng)位置、突然剎車或停機(jī)休息,其他機(jī)械也不能在未冷卻結(jié)硬的路面上停留;嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù),在壓實(shí)度達(dá)到 98%以上或者現(xiàn)場空隙率不大于 6%后不再作過度碾壓.如碾壓過程中發(fā)現(xiàn)有瀝青瑪蹄脂部分上浮或石料壓碎、棱角明顯磨損等過壓現(xiàn)象時(shí),應(yīng)立即停止碾壓。

4 結(jié) 論

SMA瀝青混合料設(shè)計(jì)是通過粗集料空隙率VCAmin＜VCADRC和VMA＞16.5%條件下確定最佳級(jí)配,用不同油石比成型試件,在滿足要求的前提下考慮其他性能指標(biāo)確定SMA混合料最佳配合比。通過對(duì)工程實(shí)踐,測定通車 2年后的SMA瀝青路面平整密實(shí)、無泛油、松散、裂紋等病害,可以廣泛推廣使用。

[1] 許君臣,李翠鈴,繆永華.SMA瑪蹄脂膠漿路用性能研究[J].長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,(1).

[2] 申愛琴,王娜.高速公路SMA混合料配合比設(shè)計(jì)及路用性能研究[J].公路,2006,(6).

[3] 李建民,湯文,陸立波.SMA瀝青混合料路用性能分析[J].交通科技,2005,(6).