膠輪+鋼輪組合碾壓SMA新施工工藝控制

彭春勝

（衡水公路工程總公司，河北 衡水 053000）

膠輪+鋼輪組合碾壓SMA新施工工藝控制

彭春勝

（衡水公路工程總公司，河北 衡水 053000）

采用膠輪+鋼輪組合碾壓SMA路面，能夠有效減少SMA表面開(kāi)口孔隙，從而減少水損害，特別是減少路面邊部普遍滲水現(xiàn)象，提高路面質(zhì)量。本文詳細(xì)分析了膠輪+鋼輪組合碾壓機(jī)械的施工原理和施工工序，并通過(guò)此組合碾壓方式對(duì)SMA瀝青路面實(shí)體工程使用結(jié)果分析，驗(yàn)證了此碾壓方式效果良好。

公路工程；路面；瀝青瑪蹄脂碎石混合料；新施工工藝；抗水損害

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.041

1　引言

SMA瀝青混合料是一種高黏度改性瀝青混合料，攤鋪后溫度下降，難以壓實(shí)，特別是兩側(cè)端部50cm內(nèi)混合料由于離析和攤鋪機(jī)自身原因，更加難以壓實(shí)，產(chǎn)生水損害。傳統(tǒng)的SMA碾壓工藝沒(méi)有采用膠輪壓路機(jī)碾壓而是采用雙鋼輪振動(dòng)碾壓，主要是怕膠輪碾壓會(huì)使瀝青瑪蹄脂上浮，產(chǎn)生油斑，同時(shí)為了保證壓實(shí)，加大雙鋼輪振動(dòng)頻率與振幅，不可避免的造成集料破碎。針對(duì)上述問(wèn)題，經(jīng)研究分析成功運(yùn)用膠輪+雙鋼輪組合碾壓SMA新施工工藝，為今后我國(guó)SMA施工提供新的技術(shù)支撐[1]。

2　工藝原理

2.1大噸位膠輪壓路機(jī)+雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)組合碾壓提高邊部碾壓效果

1）SMA混合料，粗集料接近70%，表面粗糙，路表面孔隙較多，加上攤鋪過(guò)程中，極易產(chǎn)生"拉毛"現(xiàn)象，難以閉合表面孔隙。路面兩側(cè)端部50cm內(nèi)混合料由于離析、攤鋪機(jī)端部夯錘頻率小以及人工補(bǔ)料產(chǎn)生攤鋪面不平整等原因，雙鋼輪壓路機(jī)的振動(dòng)壓實(shí)效果較差，容易形成水損害隱患[2]。

2）雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)是由壓路機(jī)的自重和鋼輪的振動(dòng)共同產(chǎn)生的，振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)被壓材料顆粒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在垂直壓力作用下，使其重新排列而變得更為密實(shí)，也就是說(shuō)鋼輪壓路機(jī)只在垂直方向上對(duì)混合料作用，在水平方向上并不會(huì)對(duì)混合料產(chǎn)生影響。

3）大噸位膠輪壓路機(jī)主要是利用機(jī)械自重進(jìn)行壓實(shí)，由于橡膠輪胎的氣壓均勻性和橡膠的彈性，對(duì)被壓實(shí)材料產(chǎn)生搓揉作用，在水平和豎向都做功。豎向力主要對(duì)混合料實(shí)現(xiàn)垂直壓實(shí)，水平力和豎向力共同作用形成對(duì)混合料的搓揉作用，使混合料顆粒發(fā)生移動(dòng)，重新排列和互相靠近，提高了整體壓實(shí)度，和穩(wěn)定性。

2.2始終控制膠輪在SMA表面溫度為60～90℃上碾壓，有效避免油斑

傳統(tǒng)SMA施工工藝采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，沒(méi)有使用大噸位膠輪壓路機(jī)碾壓，主要是怕膠輪碾壓引起瀝青瑪蹄脂上浮，從而形成油斑。新工藝經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究，成功控制大噸位膠輪壓路機(jī)在SMA表面溫度60～90℃進(jìn)行碾壓，有效避免油斑，徹底消除SMA由于碾壓?jiǎn)栴}而產(chǎn)生的水損害。

2.3優(yōu)化膠輪與雙鋼輪壓路機(jī)械配置，解決表面碎石壓實(shí)破碎，提高路面使用性能

傳統(tǒng)SMA碾壓采用6臺(tái)雙鋼輪：2臺(tái)穩(wěn)壓，2臺(tái)復(fù)壓，1臺(tái)終壓，1臺(tái)加水及備用。為保證SMA的壓實(shí)效果，需在混合料高溫下采用雙鋼輪多次振壓，高頻，低幅，緊跟，慢壓。由于在高溫下(骨料溫度180℃)，粗骨料在強(qiáng)振下易開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)振碎[3]。這樣在保證壓實(shí)度的情況下就不可避免會(huì)產(chǎn)生骨料的破碎，也就間接的減少了路面的使用壽命。新工藝優(yōu)化壓路機(jī)配置，改進(jìn)為4臺(tái)雙鋼輪+2臺(tái)膠輪：1臺(tái)雙鋼輪穩(wěn)壓，2臺(tái)雙鋼輪+2臺(tái)膠輪復(fù)壓，1臺(tái)雙鋼輪終壓，通過(guò)膠輪的搓揉作用，在水平和豎向都做功，使混合料顆粒發(fā)生移動(dòng)，重新排列和互相靠近，集料顆粒形成最穩(wěn)定的接觸面與壓路機(jī)接觸。一方面保證了壓實(shí)度，也減少了雙鋼輪對(duì)骨料的破壞作用；另一方面，集料顆粒與壓路機(jī)接觸面增大，在同等壓實(shí)功情況下，有效減少了集料壓碎的可能性，提高了路面的使用功能。

3　施工工藝流程

大噸位膠輪壓路機(jī)配合鋼輪壓路機(jī)碾壓SMA施工工藝流程基本類似于普通瀝青混合料的施工工藝流程，主要為下承層檢查與處理→黏層油灑布→施工準(zhǔn)備→攤鋪機(jī)起步→攤鋪→雙鋼輪初壓→雙鋼輪+大噸位膠輪復(fù)壓→雙鋼輪終壓→收尾施工接縫處理→停機(jī)清理現(xiàn)場(chǎng)、擺放設(shè)備[4]。施工工藝流程如圖1所示。

圖1　大噸位膠輪+雙鋼輪碾壓SMA施工工藝流程圖

4　效益分析

1）SMA新的施工工藝路面施工所用設(shè)備幾乎與老工藝相同，一般高速公路SMA施工采用6臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)碾壓，每月壓實(shí)設(shè)備費(fèi)用24萬(wàn)元。而新工藝采用2臺(tái)膠輪替代2臺(tái)雙鋼輪復(fù)壓，總共4臺(tái)雙鋼輪+2臺(tái)膠輪，每月壓實(shí)設(shè)備費(fèi)用只有20萬(wàn)元，直接節(jié)約成本16.7%[5]。

2）新工藝同老工藝相比，SMA路面邊部壓實(shí)度大幅度提高，改善了路面端部的抗?jié)B性能，減少了路面水損害，大大延長(zhǎng)了路面使用壽命。

3）新工藝?yán)?臺(tái)膠輪的搓揉壓實(shí)替代2臺(tái)雙鋼輪的振動(dòng)復(fù)壓，在保證壓實(shí)度的情況下，減少了雙鋼輪對(duì)骨料的破壞作用，最大程度減少了SMA表面碎石被壓碎比例，試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，新工藝較老工藝可以減少60%的集料破碎點(diǎn)，有效保證了混合料的級(jí)配，確保了施工質(zhì)量。

4）新工藝能在環(huán)境溫度相對(duì)較低的情況實(shí)施，且施工質(zhì)量有保障，大大延長(zhǎng)了SMA施工季節(jié)區(qū)間，縮短路面施工工期，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

5　應(yīng)用實(shí)例

5.1工程概況

河北某高速公路主線長(zhǎng)45.242km，按4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度100km/h，路基寬26m。路面結(jié)構(gòu)形式為：4cmSMA13+6cmAC20+7cmAC25+1cmSBS改性瀝青同步碎石封層+34cm5%水泥穩(wěn)定碎石基層+20cm4%水泥穩(wěn)定碎石底基層。

5.2施工情況

1）高速全線SMA路面大部分施工均在10月以后才完成，屬于低溫季節(jié)施工SMA。上面層SMA混合料所用集料為江西萍鄉(xiāng)輝綠巖，瀝青為高富SBSI-D改性瀝青，瀝青油石比為6.0%。

2）SMA施工前期采用常規(guī)碾壓施工方法，道路兩側(cè)邊緣滲水現(xiàn)象普遍，道路中間總是有局部路段滲水較為嚴(yán)重，且滲水點(diǎn)位置不規(guī)則，為了解決滲水問(wèn)題，經(jīng)研究分析采取了提高拌和溫度、增加瀝青用量以及增加鋼輪碾壓遍數(shù)等措施，施工成本大幅增加，收效不明顯。

3）后來(lái)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，成功將大噸位膠輪壓路機(jī)運(yùn)用于SMA碾壓，大噸位膠輪壓路機(jī)配合鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，始終保持在路面表面溫度60～90℃進(jìn)行碾壓，很好地解決了上述問(wèn)題。

5.3工程監(jiān)測(cè)與結(jié)果評(píng)價(jià)

在低溫季節(jié)采用大噸位膠輪壓路機(jī)+雙鋼輪壓路機(jī)組合碾壓SMA，重點(diǎn)就是要合理控制膠輪壓路機(jī)的碾壓溫度。為保證新工藝的施工質(zhì)量，對(duì)SMA施工進(jìn)行了全過(guò)程監(jiān)控、檢測(cè)，特別對(duì)前期與后期兩種不同工藝施工的SMA路段各選取5km，進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如表1所示，圖2為兩種不同方法施工的SMA路段使用性能比較。

表1　兩種不同工藝施工的SMA路段檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖2　兩種不同工法施工的SMA路段使用性能比較

6　結(jié)論

1）使用膠輪后，構(gòu)造深度(TD)下降0.11mm，下降幅度為9.8%，摩擦系數(shù)下降3，下降幅度為4.6%，整體不影響路面抗滑性能，且所有檢測(cè)指標(biāo)均在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

2）使用膠輪后，不透水測(cè)點(diǎn)數(shù)為72個(gè)，增加12個(gè)，不透水幅度高達(dá)97.2%，較未使用膠輪情況提高近20%，有大幅度改善路面滲水情況。需要說(shuō)明的是，滲水系數(shù)不為0的測(cè)點(diǎn)，其滲水系數(shù)均小于80mL/min，滿足規(guī)范要求。

3）使用膠輪后，壓實(shí)度增大，但幅度不大，只有0.3%，這說(shuō)明膠輪碾壓工藝，并不存在過(guò)壓現(xiàn)象，通過(guò)膠輪的搓揉壓實(shí)，能夠有效減少SMA表面開(kāi)口孔隙，從而減少水損害。

【1】關(guān)菊紅.橡膠瀝青SMA路面的施工工藝研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2011 (9):23-25.

【2】吳定略.改性瀝青及SMA路面的施工質(zhì)量控制措施[J].山西建筑，2010(2):32-34.

【3】王輝.改性瀝青與SMA路面的施工質(zhì)量控制[J].科技信息(學(xué)術(shù)研究)，2011(12):44-45.

【4】孫建文.淺談瀝青瑪蹄脂碎石SMA路面[J].黑龍江交通科技，2010(5):57-69.

【5】龐云飛.雙層改性瀝青混合料SMA路面在新疆高速公路中應(yīng)用[J].山東交通科技，2013(4):31-35.

Tire and Wheel Sets and Rolling SMA New Method of Construction Control

PENG Chun-sheng
(Highway Engineering Corporation,Hengshui 053000,China)

The tire and wheel sets and rolling SMA pavement,can effectively reduce the SMA surface open pores,thus reducing water damage,especially to reduce the pavement edge widespread leakages,improve road quality.This paper analyzes the combination of tire rolling and drum machine construction principles and construction processes,and through the use ofa combination of the results of the analysis of rolling SMA asphalt pavement engineering entity to verify this rolling effect as well.

highway engineering;pavement;stone mastic asphalt mixture;new construction technology;resistance to water damage

U415.52+1

B

1007-9467（2016）05-0140-03

彭春勝（1974～），男，河北景縣人，工程師，從事施工機(jī)械與管理研究，（電子信箱）goodzhouchao@126.com。

2015-12-28