SMA-13瀝青路面施工技術(shù)探析

張志鵬

（龍巖交通建設(shè)集團(tuán)有限公司， 福建 龍巖 364000）

1 工程概況

莆永高速新增坎市互通工程全長(zhǎng)1.37km，圍繞著莆永高速坎市服務(wù)區(qū)建設(shè)而成，雙向四車道，主線設(shè)計(jì)時(shí)速為80km/h，路基寬度24.5m，公路等級(jí)為Ⅰ級(jí)。A～J 匝道總共設(shè)置10 條，A 匝道的寬度為8m，為分離式車道，其余車道寬度為9m，為單向車道，匝道設(shè)計(jì)時(shí)速為40km/h，匝道總長(zhǎng)度為5135.87m。主線路面結(jié)構(gòu)形式采用瀝青路面，上面層為SMA-13 細(xì)粒式改性瀝青混凝土，厚度為4cm，最大橫坡為3%，最大縱坡為2.5%。

2 原材料選擇與確定

2.1 聚合物SBS 改性瀝青

為了提高SMA-13 瀝青混凝土的使用性能，本工程瀝青選用聚合物SBS改性瀝青，在質(zhì)量等級(jí)為A 級(jí)的70#基質(zhì)瀝青摻入適量的SBS 改性劑得到SBS(I-D)改性瀝青，聚合物SBS 改性瀝青的試驗(yàn)結(jié)果如下：135℃運(yùn)動(dòng)粘度為2.3Pa·s，軟化點(diǎn)為83℃，閃點(diǎn)為276℃，25℃彈性恢復(fù)為83%，針入度(25℃，100g,5s）為53，延度(10℃，5cm/min)為28cm，針入度指數(shù)為0.7，TFOT后殘留物質(zhì)量變化為0.4%，殘留延度(5℃)為20cm，殘留針入度(25℃，100g,5s）為70，改性瀝青各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)均滿足施工技術(shù)要求。

2.2 粗集料

粗集料選用當(dāng)?shù)厥蠄?chǎng)生產(chǎn)的碎石，巖質(zhì)為輝綠巖，碎石為反擊破碎機(jī)加工而成，要求石質(zhì)堅(jiān)硬，無(wú)雜質(zhì)和風(fēng)化，有棱角近正方體的石料顆粒，具有足夠的耐磨性與強(qiáng)度，粗集料應(yīng)選用二次水洗的碎石，確保粗集料的質(zhì)量。粗集料的規(guī)格為4.75～9.5mm 和9.5～16mm，分別標(biāo)識(shí)為A 料和B 料。輝綠巖碎石的試驗(yàn)結(jié)果如下：磨光值為44%，表觀相對(duì)密度為2.738t·m-3，吸水率為0.6%，石料壓碎值為12.3%，洛杉磯磨耗損失為18.5%，碎石與瀝青的粘附性為5 級(jí)，A 料針片狀顆粒含量為7.8%，B 料針片狀顆粒含量為6.2%，輝綠巖碎石各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)均滿足施工技術(shù)要求。

2.3 細(xì)集料

細(xì)集料選用當(dāng)?shù)厥蠄?chǎng)生產(chǎn)的機(jī)制砂，巖質(zhì)為石灰?guī)r，機(jī)制砂要求無(wú)雜質(zhì)與風(fēng)化，表面潔凈，機(jī)制砂的規(guī)格為0～2.36mm，標(biāo)識(shí)為C 料。機(jī)制砂試驗(yàn)結(jié)果如下：砂當(dāng)量為74%，表觀相對(duì)密度為2.725t·m-3，棱角性為35.7s，亞甲藍(lán)值為1.2g·kg-1，機(jī)制砂各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)均滿足施工技術(shù)要求。

2.4 填料

填料采用靈壽縣永德順礦業(yè)加工廠生產(chǎn)的S95 石灰礦粉和消石灰粉，要求填料應(yīng)干燥與潔凈。礦粉的試驗(yàn)結(jié)果如下：塑性指數(shù)為3.2%，親水系數(shù)為0.55，表觀相對(duì)密度為2.706t·m-3，含水量為0.3%。消石灰粉的試驗(yàn)結(jié)果如下：含水率為0.3%，粒徑為0.075mm 通過(guò)率為99.3%，表觀相對(duì)密度為2.213t·m-3，有效鈣鎂含量為66.5%。S95 石灰礦粉和消石灰粉各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)均滿足施工技術(shù)要求。

2.5 木質(zhì)素纖維

木質(zhì)素纖維主要起增強(qiáng)瀝青混合料的穩(wěn)定性作用，有效地防止瀝青混凝土出現(xiàn)析漏現(xiàn)象。本工程選用廊坊華京新型建材有限公司生產(chǎn)的木質(zhì)素纖維，試驗(yàn)結(jié)果如下：纖維長(zhǎng)度為3.5mm，PH 值為6.5，吸油率為6.4 倍的纖維質(zhì)量，含水率為0.3%，灰分含量為15.6%，木質(zhì)素纖維的各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)均滿足施工技術(shù)要求。

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 級(jí)配設(shè)計(jì)

根據(jù)龍巖的氣候情況，結(jié)合施工圖紙的級(jí)配設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算及試驗(yàn)，確定本工程SMA-13 瀝青混凝土級(jí)配設(shè)計(jì)為：A 料：B 料：C 料：S95石灰礦粉：消石灰粉：木質(zhì)素纖維=33:44:13:8.5:1.5:0.3。

3.2 最佳油石比

根據(jù)級(jí)配設(shè)計(jì)進(jìn)行配料，選擇5.6%、5.9%和6.2%三種油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。當(dāng)油石比為5.9%時(shí)，瀝青混合料馬歇爾試件的孔隙率為3.6%，飽和度、礦料間隙率、穩(wěn)定度、流值、毛體積相對(duì)密度和粗集料骨架間隙率等指標(biāo)均滿足施工規(guī)范要求，結(jié)合本工程軸載及設(shè)計(jì)交通量等情況，最終確定本工程SMA-13 瀝青混合料的最佳油石比為5.9%。

表1 SMA-13 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

3.3 路用性能驗(yàn)證

按照油石比為5.9%制作SMA-13 瀝青混凝土馬歇爾試件，根據(jù)施工規(guī)范要求對(duì)馬歇爾試件進(jìn)行路用性能驗(yàn)證?？纤わw散試驗(yàn)所得的飛散損失平均值為1.37%，滿足≤15%的設(shè)計(jì)要求；浸水馬歇爾試驗(yàn)所得殘留穩(wěn)定度平均值為90.4%，滿足≥85%規(guī)范要求，凍融劈裂試驗(yàn)所得的劈裂抗拉強(qiáng)度比為95%，滿足≥80%的規(guī)范要求；高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)所得動(dòng)穩(wěn)定度為8765 次/mm，滿足≥3000 次/mm 規(guī)范要求；謝倫堡析漏試驗(yàn)所得的析漏損失平均值為0.07%，滿足≤0.1%設(shè)計(jì)要求；低溫抗裂性能試驗(yàn)所得最大彎拉應(yīng)變平均值為2683με，滿足≥2500με的規(guī)范要求；滲水性試驗(yàn)所得滲水系數(shù)為0mL.min-1，滿足≤80mL.min-1規(guī)范要求。

4 施工溫度控制

本工程SMA-13瀝青混凝土使用了SBS(I-D)改性瀝青，施工溫度過(guò)高將使得瀝青老化，溫度過(guò)低則使得瀝青混合料拌和出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，通常情況下，SMA-13瀝青混凝土與普通的瀝青混凝土的溫度要高出10～20℃，施工溫度應(yīng)結(jié)合龍巖當(dāng)?shù)貧夂驐l件、混合料級(jí)配設(shè)計(jì)、上面層的厚度和油石比取值等實(shí)際情況進(jìn)行確定。SMA-13瀝青混凝土施工溫度控制如表2所示。

表2 SMA-13 瀝青混凝土施工溫度控制表

5 瀝青混合料拌和與運(yùn)輸

本工程瀝青混合料采用西筑3000型間歇式拌和設(shè)備，該設(shè)備能夠自動(dòng)對(duì)施工溫度和礦料配合比進(jìn)行檢測(cè)與記錄，并自動(dòng)打印油石比、施工溫度、變異系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差和礦料級(jí)配等相關(guān)數(shù)據(jù)。拌料前應(yīng)檢查拌和設(shè)備各項(xiàng)性能情況，儀器儀表工作狀態(tài)處于正常狀態(tài)。不同類型的集料應(yīng)分倉(cāng)堆放，并設(shè)置防雨措施。在粗細(xì)集料加料時(shí)一起投入木質(zhì)素纖維，接著加入瀝青，最后加礦粉和消石灰粉。每盤料的拌和時(shí)間為70～75s，瀝青混合料應(yīng)拌和均勻一致，顏色正常，無(wú)結(jié)團(tuán)成塊或花白料。根據(jù)工程施工需要，本工程采用12輛載重自卸汽車來(lái)運(yùn)輸SMA-13瀝青混凝土，在自卸汽車的車廂側(cè)板和底板均勻涂刷一層隔離劑，保證車廂與瀝青混合料不粘結(jié)在一起。裝料時(shí)應(yīng)注意每裝1斗料相應(yīng)地前后挪動(dòng)汽車呈品字形裝料，避免粗細(xì)集料出現(xiàn)離析現(xiàn)象。自卸汽車的側(cè)面和頂面均采用雙層篷布進(jìn)行覆蓋保溫。在自卸汽車的側(cè)面固定部位設(shè)置溫度檢測(cè)孔，檢測(cè)孔與車廂底的距離為30cm，便攜式溫度計(jì)插入檢測(cè)孔的深度＞15cm。質(zhì)檢員對(duì)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的瀝青混合料的溫度進(jìn)行量測(cè)，并檢查瀝青混合料的質(zhì)量，檢查不合格嚴(yán)禁投入使用。為了保證瀝青混凝土的連續(xù)攤鋪，在每臺(tái)攤鋪機(jī)前至少有5輛載重自卸汽車等候卸料，自卸汽車與攤鋪機(jī)的距離為10～30cm，不得出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象。

6 瀝青混合料攤鋪

本工程采用攤鋪機(jī)型號(hào)為ABG8820，由2臺(tái)攤鋪機(jī)前后錯(cuò)開(kāi)10～20m呈梯隊(duì)方式聯(lián)合同步攤鋪，攤鋪機(jī)應(yīng)提前預(yù)熱約1h，熨平板的預(yù)熱溫度≥100℃。熨平板的振動(dòng)頻率調(diào)整為6級(jí)，攤鋪機(jī)上的自動(dòng)料位器應(yīng)調(diào)整好，檢查螺旋布料器與鏈板送料器的速度是否匹配，瀝青混合料的高度應(yīng)比2/3的布料器高度略高。攤鋪機(jī)應(yīng)具有自動(dòng)找平功能，瀝青路面的高程采用非接觸式平衡梁進(jìn)行控制。由試驗(yàn)段所得瀝青混凝土的松鋪系數(shù)為1.2，即上面層瀝青路面松鋪厚度為4.8cm。瀝青混凝土攤鋪時(shí)應(yīng)緩慢與連續(xù)，開(kāi)始攤鋪速度為1.5m/min，當(dāng)攤鋪一段距離正常后將速度調(diào)整為2.0m/min，攤鋪應(yīng)勻速推進(jìn)，相鄰兩幅的搭接寬度為30～60mm，縱向接縫為熱接縫。攤鋪過(guò)程中安排專人隨時(shí)應(yīng)檢查攤鋪層的路拱、厚度和橫向坡度等，檢查結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

7 瀝青混合料碾壓

瀝青混合料攤鋪后在較高溫度情況下及時(shí)采用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓施工，本工程碾壓設(shè)備為雙鋼輪壓路機(jī)，初壓時(shí)，采用2臺(tái)壓路機(jī)從低處往高處，從外側(cè)往中心靜壓2遍，碾壓速度為2～3km/h，相鄰碾壓帶重疊寬度為20～30cm。初壓后安排專人及時(shí)檢查瀝青路面的平整度，平整度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。復(fù)壓時(shí)，采用2臺(tái)壓路機(jī)高頻低幅振動(dòng)碾壓4～6遍，碾壓速度為3～4.5km/h，瀝青路面應(yīng)無(wú)顯著輪跡，壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。終壓時(shí)，采用1臺(tái)壓路機(jī)靜壓2遍，將碾壓施工中產(chǎn)生的輪跡全部消除，碾壓速度為3～6km/h，瀝青路面平整度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。壓路機(jī)在碾壓過(guò)程中應(yīng)勻速行駛，起步應(yīng)平穩(wěn)與緩慢，不得隨意停頓、調(diào)頭和轉(zhuǎn)向，壓路機(jī)折回時(shí)不得處于同一橫斷面上。瀝青混合料碾壓過(guò)程中，應(yīng)安排專人對(duì)瀝青里面的平整度和高程進(jìn)行隨時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)擁包應(yīng)立即采取妥當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行處理，確保瀝青路面的施工質(zhì)量。

8 結(jié)束語(yǔ)

莆永高速新增坎市互通工程SMA-13 瀝青路面全部施工完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的檢測(cè)，上面層厚度的檢測(cè)結(jié)果為39.8～40.9mm，滿足≥40mm 的設(shè)計(jì)要求；構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果為0.76～0.83mm，滿足≥0.55mm 設(shè)計(jì)要求；平整度檢測(cè)結(jié)果為0.35～0.68mm，滿足＜1.0mm 的設(shè)計(jì)要求；滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果為10.3～15.6L.min-1，滿足≤200mL.min-1設(shè)計(jì)要求；壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果為95.9%～97.2%，滿足≥94%的設(shè)計(jì)要求。本工程SMA-13 瀝青路面上面層的施工效果良好。在瀝青混凝土路面施工過(guò)程中，根據(jù)工程實(shí)際情況精心組織施工，加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照施工工藝流程控制關(guān)鍵工序的施工質(zhì)量，加強(qiáng)施工溫度控制，確保SMA-13 瀝青混凝土施工質(zhì)量。