南方多雨地區(qū)SMA瀝青混凝土路面施工質(zhì)量控制

胡愛(ài)珍（中鐵五局集團(tuán)機(jī)械化工程有限責(zé)任公司，湖南衡陽(yáng)421000）

南方多雨地區(qū)SMA瀝青混凝土路面施工質(zhì)量控制

胡愛(ài)珍（中鐵五局集團(tuán)機(jī)械化工程有限責(zé)任公司，湖南衡陽(yáng)421000）

SMA瀝青混凝土路面由于粗集料多、礦粉和瀝青用量大，同時(shí)采用了纖維穩(wěn)定劑，空隙率小但表面粗糙度大，具有較高的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、降噪效果好，能改善雨天能見(jiàn)度、安全舒適、耐久性好、表面抗滑性能好、抗水損害、抗老化能力強(qiáng)、養(yǎng)護(hù)工作量小、使用壽命長(zhǎng)、綜合經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益好等特點(diǎn)，在北方地區(qū)得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是由于瀝青用量大、粗顆粒多、混合料對(duì)溫度的敏感性強(qiáng)、施工溫度要求嚴(yán)，而南方由于雨水的影響使集料含水不均勻、含泥量大，作業(yè)面污染嚴(yán)重、細(xì)集料難干燥，橋隧比例大，作業(yè)面不連續(xù)，管理難度大等特點(diǎn)而使得施工質(zhì)量，尤其是對(duì)瀝青路面使用效果影響最大的壓實(shí)度難以控制，水穩(wěn)性和耐久性較差，使用過(guò)程中易產(chǎn)生開(kāi)裂、車轍、剝離等一系列的早期破壞，影響產(chǎn)品的使用壽命和使用安全性，本文以懷化繞城項(xiàng)目施工為依托，通過(guò)改善作業(yè)面環(huán)境、優(yōu)化配合比和施工方案，優(yōu)化管理等一系列措施而使得南方多雨地區(qū)SMA瀝青混凝土路面的施工質(zhì)量得到大大的提高，從而保證了路面的使用性能和使用壽命。

多雨；SMA瀝青混凝土；路面；質(zhì)量；方案；管理

瀝青路面施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到路面的使用性能和使用壽命，而壓實(shí)質(zhì)量是最重要的影響因素，瀝青混合料的壓實(shí)是從松散、塑態(tài)過(guò)渡到緊密、高抗拉強(qiáng)度、粘聚態(tài)的過(guò)程，壓實(shí)后能降低瀝青混凝土的空隙率，增強(qiáng)抵抗自然侵害能力、提高抗車轍能力、抗裂能力及保證路面的平整度、抗滑性能，對(duì)行車舒適性、安全性等都有重要的作用。SMA瀝青混凝土路面由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，較普通瀝青混凝土路面施工質(zhì)量控制難度大，尤其是南方多雨地區(qū)SMA瀝青混凝土路面由于多雨、潮濕、泥濘等外界環(huán)境的特殊性而使得壓實(shí)質(zhì)量更難控制，本文就如何保證南方多雨地區(qū)SMA瀝青混凝土路面壓實(shí)質(zhì)量提出了一些相關(guān)的見(jiàn)解。

1 SMA瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

SMA瀝青混凝土由瀝青結(jié)合料、礦粉、纖維、細(xì)集料、大比例粗骨料構(gòu)成的瀝青混合料，有堅(jiān)固的骨架結(jié)構(gòu)，瀝青瑪蹄脂填充骨架進(jìn)行穩(wěn)定，此結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)越的使用性能，但由于瀝青用量大、粗骨料多，加了改性劑和纖維穩(wěn)定劑，對(duì)溫度敏感性［1］大，施工質(zhì)量難以控制，現(xiàn)已使用的路面有不少地方出現(xiàn)早期破壞，南方地區(qū)尤其嚴(yán)重。

多雨地區(qū)路面的破壞主要是雨水侵入到路面結(jié)構(gòu)層路，當(dāng)瀝青面層內(nèi)部含有一定的水分時(shí)，水將在瀝青混合料內(nèi)部自由流動(dòng)，再加上車輛荷載的反復(fù)作用，面層中的水產(chǎn)生壓動(dòng)力，這部分水逐漸侵入到瀝青與集料的界面上，使瀝青膜漸漸地從集料表面脫離，破壞了瀝青與骨料之間的粘結(jié)力，最終導(dǎo)致瀝青與集料之間的粘結(jié)力喪失，從而造成水損害破壞。提高多雨地區(qū)SMA瀝青混凝土的水穩(wěn)性就必須要控制水分進(jìn)行結(jié)構(gòu)層?；旌狭系拿軐?shí)性是主要因素，同一種結(jié)構(gòu)的混合料，越密實(shí)空隙率越小，其水穩(wěn)性越好；再就是瀝青與骨料之間的粘附性，粘附性越好，瀝青與骨料之間的粘結(jié)力越強(qiáng)，抵抗外力的能力越強(qiáng)，其抗水損害能力越強(qiáng)［2］。瀝青混合料的壓實(shí)一方面要克服混合料之間的內(nèi)聚力，另一方面又要克服混合料之間的內(nèi)摩擦力，要對(duì)瀝青混凝土有效壓實(shí)，就必須盡量使上述二種力較小，但是SMA瀝青混凝土由于使用了粘聚性［3］很強(qiáng)的改性劑和纖維穩(wěn)定劑，使混合料之間的內(nèi)摩擦力很大，相對(duì)于普通瀝青混凝土更難壓實(shí)，而改善施工環(huán)境、優(yōu)化配比和施工工藝、強(qiáng)化監(jiān)控管理是提高混合料壓實(shí)效果的最重要的途徑，是提高瀝青混凝土路面水穩(wěn)性的重要條件。

如果施工時(shí)層間的粘結(jié)性不好，上面層沒(méi)有與下面結(jié)構(gòu)層粘結(jié)成一整體，破壞了結(jié)構(gòu)層的整體力學(xué)性能，在重載車輪的反復(fù)碾壓而產(chǎn)生疲勞效應(yīng)造成路面的破壞，因此如何提高路面壓實(shí)度，減少水損害，提高路面的使用壽命，是SMA瀝青混凝土施工過(guò)程中需重點(diǎn)考慮的環(huán)節(jié)。

2 影響南方多雨地區(qū)SMA瀝青混凝土路面壓實(shí)度的主要因素

南方地區(qū)雨水多，保持集料及作業(yè)面的潔凈干燥顯得尤其重要，良好的級(jí)配、合適的拌和、攤鋪、碾壓等施工溫度是保證壓實(shí)質(zhì)量最重要的因素、施工設(shè)備的選取是保證工效的前提、現(xiàn)代化的現(xiàn)場(chǎng)管理是進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的重要手段。

3 雨水對(duì)SMA瀝青混凝土路面壓實(shí)質(zhì)量的影響分析

3.1 多雨地區(qū)雨水對(duì)路面質(zhì)量的影響分析

受雨水的影響，集料常常含有大量的水，這即增加烘干難度，當(dāng)集料含水不均勻時(shí)及易造成烘干時(shí)的溫度離析［4］，溫度不均勻的骨料與瀝青結(jié)合時(shí)極易造成混合料的溫度不均勻，當(dāng)骨料溫度超過(guò)190℃時(shí)，當(dāng)它與瀝青結(jié)合，易使瀝青炭化，失去活性，影響瀝青混合料的質(zhì)量，而當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，易形成花白料；溫度不均勻的混合料，在同樣的壓實(shí)功下易造成碾壓質(zhì)量的不均勻，從而影響瀝青混凝土的使用壽命。

如果作業(yè)面不干燥，則SMA瀝青混凝土鋪上后與下承層之間有一層水膜，當(dāng)水膜蒸發(fā)后就會(huì)形成空隙，與水膜接觸的混合料溫度聚降，使得底部混合料難以碾壓密實(shí)，還易造成碾壓過(guò)程中整層產(chǎn)生推移。

3.2 多雨地區(qū)含泥量對(duì)路面施工質(zhì)量的影響分析

由于雨水的影響，加工集料的母材在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)夾雜更多的泥漿或泥塊，瀝青混凝土用碎石、機(jī)制砂等集料經(jīng)常受雨水的浸害而潮濕。泥粉與集料之間也存在一定的粘結(jié)力，但集料表面的泥粉具有親水性，泥粉遇水軟化膨脹，破壞了泥粉與集料、瀝青，瀝青與集料間的粘結(jié)力，使水進(jìn)入瀝青與集料界面，使瀝青從集料表面剝落，壓實(shí)過(guò)程中瀝青與集料間產(chǎn)生空隙，影響壓實(shí)效果。

3.3 混合料配合比影響分析

SMA路面由于碾壓不密實(shí)使空隙率偏大而引起的透水問(wèn)題首先應(yīng)該從配合比設(shè)計(jì)入手。對(duì)于SMA-13結(jié)構(gòu)，4.75mm以上的粗集料構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)，4.75mm以下的細(xì)集料連同礦粉和防止瀝青析漏的纖維穩(wěn)定劑、改性瀝青構(gòu)成瑪蹄脂填充骨架間隙。所以4.75mm的通過(guò)率就成為調(diào)整瑪蹄脂含量和粗集料骨架間隙之間取得平衡的關(guān)鍵。以標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配范圍為基礎(chǔ)，選擇3個(gè)不同的4.75mm通過(guò)率的初始級(jí)配，分別測(cè)量粗集料間隙率（VCADRC）和混合料中粗集料骨架孔隙率（VCAmix），在保證VCAmix＜VCADRC［5］的情況下，盡量選擇4.75mm通過(guò)率較大的一組，保證瑪蹄脂的數(shù)量；再在此基礎(chǔ)上在調(diào)整其他篩孔的通過(guò)率來(lái)滿足體積指標(biāo)要求。

3.4 施工工藝影響

SMA瀝青混凝土內(nèi)聚力的大小受溫度影響最大，溫度越高，瀝青的粘度越低，內(nèi)聚越小，越易壓實(shí)，因此從拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)盡量防止混合料的溫度散失。

攤鋪設(shè)備、攤鋪參數(shù)，碾壓設(shè)備和碾壓方式對(duì)壓實(shí)度起著非常重要的作用，應(yīng)從設(shè)備組合，施工工藝等方面進(jìn)行分析優(yōu)化。

3.5 管理影響

瀝青混凝土路面施工溫度、松鋪厚度、壓實(shí)遍數(shù)、平整度等質(zhì)量控制主要靠人工進(jìn)行，受人力因素影響大。而鉆芯取樣測(cè)壓實(shí)度盡管很準(zhǔn)確，但是當(dāng)檢測(cè)結(jié)果不合格時(shí)就要進(jìn)行返工，將對(duì)工期、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)形象等方面造成嚴(yán)重的損失，因此用一種先進(jìn)的智能化管控系統(tǒng)來(lái)代替人工監(jiān)控，能及時(shí)準(zhǔn)確地保證現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，具有很好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

4 提高壓實(shí)質(zhì)量措施

4.1 干燥措施

為了降低集料的含泥量，在拌和站設(shè)置生產(chǎn)能力不低于800m3/d的集料水洗設(shè)施，對(duì)所有進(jìn)場(chǎng)的粗集料進(jìn)行二次清洗并晾干，在料場(chǎng)出口安裝輪胎沖洗設(shè)備，清洗后的污水經(jīng)凈化后循環(huán)利用，減少污染。為了減少碎石材料的殘余含水量，清洗的粗集料盡量晾干后存入中間高四周低、四周設(shè)置排水溝的儲(chǔ)料倉(cāng)存放；所有儲(chǔ)料倉(cāng)均按要求搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)雨棚；為了防止雨后施工拌和站冷料斗余料含水量過(guò)大而影響冷料斗的出料速度與瀝青混凝土目標(biāo)配合比及由于含水量過(guò)大易產(chǎn)生溫度離析的情況，在冷料斗上面安裝了除上料方敞開(kāi)，其余三面封閉的風(fēng)雨棚，有效的防止雨水淋濕冷料斗中的余料。

4.2 潔凈措施

在攤鋪瀝青混凝土面層前必須進(jìn)行作業(yè)面的清洗干燥，否則會(huì)影響層間的粘結(jié)，破壞路面的整體性，從而影響道路使用壽命。交叉施工帶來(lái)作業(yè)面的嚴(yán)重污染，在南方多雨地區(qū)瀝青混凝土路面施工作業(yè)面會(huì)有厚厚一層泥附著，如果采用傳統(tǒng)的水車加人工進(jìn)行清掃，則每公里約需20個(gè)工天進(jìn)行清掃后加一臺(tái)水車緊跟沖洗，同時(shí)沖洗后的晾干時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，為了提高清洗效率和清洗質(zhì)量，表面泥土采用強(qiáng)力清掃車，依靠自帶鋼絲刷與強(qiáng)大的吸附力，配合森林滅火器清掃效果好。

4.3 配合比優(yōu)化措施

配合比優(yōu)化著重從改善級(jí)配入手。SMA-13結(jié)構(gòu)中對(duì)4.75mm通過(guò)率范圍規(guī)定為20～30%，平時(shí)在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)一般取中值或偏下，其抗車轍能力和混凝土空隙率能滿足規(guī)范要求，但空隙率偏上限，還可優(yōu)化，通過(guò)試驗(yàn)室配合比動(dòng)態(tài)優(yōu)化，在保證各項(xiàng)體積指標(biāo)要求前提下，最后將該關(guān)鍵篩孔通過(guò)率控制在27.5～28%左右即細(xì)集料偏細(xì)的模式，降低了混合料的空隙率，提高了混合料的抗?jié)B能力，同時(shí)由于粗集料構(gòu)成的骨架結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，所以抗車轍能力及其他性能變化很小。

4.4 溫度保護(hù)措施

混合料的溫度對(duì)壓實(shí)效果的影響較大，由于SMA混合料粘性較大，而對(duì)粘聚性起重要作用的改性劑和纖維穩(wěn)定劑的溫度敏感性大，添加了上述物質(zhì)的瀝青混合料溫度散失快，為了保證施工階段混合料的溫度，運(yùn)輸車輛加蓋不用掀開(kāi)的雙層夾棉布的縫布以防溫度的散失；攤鋪時(shí)采用大功率、抗離析、性能優(yōu)越的全幅攤鋪機(jī)在大檔位下一次攤鋪成型，控制了攤鋪過(guò)程中混合料的溫度散失；SMA混合料溫度敏感性強(qiáng)，溫度散失很快，有效壓實(shí)時(shí)間短，壓實(shí)時(shí)采取趁熱緊跟碾壓的方式，同時(shí)保證碾壓終了溫度不低于120℃。

4.5 工藝優(yōu)化措施

根據(jù)南方項(xiàng)目所處地區(qū)的氣候特點(diǎn)，常用“同步、聯(lián)動(dòng)、緊跟、慢壓”的八字原則不間斷的碾壓方式，本項(xiàng)目采用了“兩兩編組碾壓”。即碾壓前對(duì)壓路機(jī)進(jìn)行 “兩兩編組”，前面一臺(tái)13T進(jìn)口雙鋼輪壓路機(jī)+后面一臺(tái)13T進(jìn)口雙鋼輪壓路機(jī)編成一組，兩組緊跟攤鋪機(jī)后碾壓，各負(fù)責(zé)路面一半寬度范圍內(nèi)的粗壓和復(fù)壓，每一組的壓路機(jī)保持同一速度，保持間距，同時(shí)前進(jìn)同時(shí)后退，確保在高溫下及時(shí)碾壓，不漏壓，后面再配備一臺(tái)鋼輪壓路機(jī)負(fù)責(zé)終壓收面，通過(guò)對(duì)碾壓工藝的優(yōu)化創(chuàng)新，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)芯樣檢測(cè)，其壓實(shí)質(zhì)量與表面平整度均較原來(lái)的方法有了較大幅度的提高。

4.6 管理優(yōu)化措施

為了提高路面施工現(xiàn)場(chǎng)管控效果，項(xiàng)目采用了一套拌和站管控一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)以《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》為依據(jù)，運(yùn)用質(zhì)量動(dòng)態(tài)管理的方法，采用軟硬件結(jié)合的手段，該系統(tǒng)以瀝青混合料從室內(nèi)試驗(yàn)到拌和生產(chǎn)再到施工現(xiàn)場(chǎng)管理的全過(guò)程作為管理對(duì)象，對(duì)混合料拌和數(shù)據(jù)、施工現(xiàn)場(chǎng)攤鋪、碾壓等影響混合料施工質(zhì)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，并實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青混合料的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生異常變化時(shí)，系統(tǒng)將啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，發(fā)出異常警報(bào)，監(jiān)控人員將異常情況反饋給相關(guān)班組及時(shí)進(jìn)行糾偏。

該系統(tǒng)包括9大功能：

①生產(chǎn)配合比監(jiān)控；②拌和溫度監(jiān)控；③拌和時(shí)間監(jiān)控；④材料誤差分析；⑤材料用量監(jiān)控；⑥生產(chǎn)量核算；⑦攤鋪溫度控制；⑧碾壓速度監(jiān)控；⑨短信預(yù)警等。

該系統(tǒng)包括了從材料進(jìn)入拌和設(shè)備開(kāi)始到現(xiàn)場(chǎng)碾壓完成為止的現(xiàn)場(chǎng)施工全過(guò)程，對(duì)瀝青混凝土施工質(zhì)量控制及成本控制起到了很好的監(jiān)控效果。

項(xiàng)目通過(guò)采取對(duì)粗骨料的清洗，降低了集料的含泥量，提高了瀝青與集料之間的粘附性；通過(guò)采用強(qiáng)力清掃機(jī)，能快速清掃附著在下承層作業(yè)面污染物，提高了工作效率，保證清掃質(zhì)量，提高層間的粘結(jié)力，減少了水資源的浪費(fèi)；通過(guò)調(diào)整級(jí)配，改善瀝青瑪蹄脂與粗骨料之間的填充效果；通過(guò)調(diào)整攤鋪設(shè)備和攤鋪參數(shù)，提高攤鋪時(shí)的初始?jí)簩?shí)度，對(duì)減少攤鋪過(guò)程中的溫度散失，改善平整度有重要作用；采用四臺(tái)壓路機(jī)“兩兩編組碾壓”加快了碾壓速度，降低了溫度散失速度，提高了碾壓效率；通過(guò)使用拌和站管控一體化系統(tǒng)，能適時(shí)監(jiān)控瀝青混凝土路面整個(gè)施工過(guò)程，及時(shí)反饋糾偏，保證工程質(zhì)量。

［1］張宜洛，袁中山.SMA混合料結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（01）.

［2］張爭(zhēng)奇，胡長(zhǎng)順.纖維加強(qiáng)瀝青混凝土幾個(gè)問(wèn)題的研究和探討［J］.西安公路大學(xué)報(bào)，2001，21（1）.

［3］魯華英，陳小麗，郭彥章.纖維對(duì)瀝青路面在我國(guó)的應(yīng)用［J］.東北公路，2004，24（4）.

［4］趙立松.SMA瀝青混合料溫度的均勻性及其控制［J］.山西建筑，2008（22）.

［5］呂偉民，著.瀝青混合料設(shè)計(jì)手冊(cè).

U416.2

A

2095-2066（2016）28-0225-02

2016-9-24

胡愛(ài)珍（1968-），女，高級(jí)工程師，本科，主要從事科技開(kāi)發(fā)工作。