改性瀝青SMA-13 瀝青混合料在改擴(kuò)建公路施工中的應(yīng)用

吳振華

（蘇州市吳中區(qū)公路事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 蘇州 215100）

0 引言

我國公路多用瀝青路面，瀝青路面有彈性和塑性，能承受車輛作用力和應(yīng)變，與輪胎附著力好，舊瀝青路面還可再利用。但交通量增長后，瀝青路面易破壞，壽命降低。南方天氣熱濕，路面病害多發(fā)。瀝青瑪蹄脂碎石混合料能有效解決瀝青路面的低溫抗裂、高溫穩(wěn)定、抗滑和滲水等問題。改性瀝青SMA-13 面層在公路工程中廣泛應(yīng)用，這種面層技術(shù)要求高，施工難度大[1]。為更深入探究其在路面結(jié)構(gòu)中使用效果，本文基于實(shí)際工程，采用SBS 改性瀝青SMA-13 瀝青混合料作為路面材料，對其配合比設(shè)計(jì)和施工技術(shù)進(jìn)行研究。

1 工程概況

蘇州市吳中區(qū)東欣路改造工程為二級公路，設(shè)計(jì)速度50km/h，全長2.7km，起點(diǎn)孫武路（K0+132.8），終點(diǎn)子胥路（K0+2703.733），設(shè)計(jì)長度2570.933m。該路段通車16 年，期間進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，路面現(xiàn)有縱橫裂縫、坑槽、龜裂、車轍、修補(bǔ)不良等病害，影響道路功能和行車安全。雨水管徑過小，不能滿足雨水排放需求，計(jì)劃對該路段進(jìn)行改造。根據(jù)蘇州及周邊地區(qū)公路路面施工經(jīng)驗(yàn)和材料供應(yīng)情況，最終采用改性瀝青SMA-13 瀝青混合料作為路面材料。為提高瀝青路面抗剪切性，在交叉口前后100m 范圍內(nèi)下面層加入0.25%抗車轍劑。

2 路面破壞原因分析

現(xiàn)狀道路為瀝青路面，主要病害有縱橫裂縫、龜裂、車轍、沉陷和坑洞等，嚴(yán)重影響路面舒適度[2]。對外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，按照上下行分幅，按每200m 劃分評價(jià)段，計(jì)算路面綜合破損率和路面狀況指數(shù)，評定路面狀況[3]。得到路面狀況指數(shù)見表1。

表1 路面狀況指數(shù)PCI

通過對原路面狀況調(diào)查得到，東欣路PCI 為中等，上下行車道良率分別為14%和7%，路面狀況不佳，需按瀝青路面損壞等級評定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該挖除重建。

3 原材料及配合比設(shè)計(jì)

3.1 原材料

（1）瀝青

路面上下層瀝青均由SBS 改性瀝青制成，經(jīng)過對瀝青技術(shù)性能檢測，得到的試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表2 SBS 改性瀝青技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果

（2）粗集料

瀝青面層上下層粗集料分別為玄武巖和石灰?guī)r[3]。粗集料應(yīng)干凈、干燥、無風(fēng)化和無雜質(zhì)，質(zhì)量符合技術(shù)要求。

（3）細(xì)集料

細(xì)集料用機(jī)制砂，應(yīng)堅(jiān)硬、干凈、干燥、無風(fēng)化和無雜質(zhì)，顆粒級配適當(dāng)。

（4）纖維穩(wěn)定劑

SMA 穩(wěn)定劑用絮狀木質(zhì)素纖維，摻加量為瀝青混合料總量的0.3%～0.4%。絮狀木質(zhì)素纖維質(zhì)量符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）要求的含水率不大于6%，長度不小于3mm[3]。

（5）抗剝落劑

在玄武巖集料瀝青混合料中加入0.4%（按瀝青用量）的非胺類抗剝落劑，選用抗老化、與瀝青相容、環(huán)保的產(chǎn)品。技術(shù)要求如下：密度與瀝青近似；pH 值大于7；常溫下為液態(tài)，凝固點(diǎn)低于0℃；與玄武巖或輝綠巖黏附性能達(dá)到5 級；瀝青混合料在163℃老化后，殘留穩(wěn)定度不低于85%，凍融劈裂強(qiáng)度比不低于80%；液態(tài)抗剝落劑貯存兩年以上不變質(zhì)。

（6）抗車轍劑

交叉口前后100 米內(nèi)下層加入抗車轍劑，摻量按類型確定，設(shè)計(jì)按0.25%（重量比）計(jì)算[3]?？管囖H劑性能符合表3。

表3 道路用抗車轍劑指標(biāo)

3.2 配合比設(shè)計(jì)

本文選用SMA-13 型瀝青混合料，進(jìn)行級配設(shè)計(jì)，其合成級配如表4 所示。

表4 SMA-13 瀝青混合料級配

按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)方法，用最佳油石比和最佳油石比±0.3%三個(gè)油石比做馬歇爾試驗(yàn)，選定最佳油石比。生產(chǎn)配合比的最佳油石比與目標(biāo)配合比的最佳油石比差值不大于0.2%，否則應(yīng)找出原因，重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)配合比，并檢驗(yàn)混合料性能。馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)技術(shù)要求見表5。

表5 SMA 熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)

4 施工技術(shù)

4.1 施工準(zhǔn)備

采用專業(yè)攪拌站拌制的改性瀝青混合料，拌和前用導(dǎo)熱油加熱瀝青，拌和后用保溫運(yùn)輸車送至施工現(xiàn)場，保證瀝青出廠、拌和、下料溫度和流動(dòng)性。粗細(xì)集料用前檢查含水率，控制在1%以內(nèi)，并根據(jù)給料速度計(jì)算加熱溫度和時(shí)間，防止含水率過大影響混合料性能。施工前，按設(shè)計(jì)要求清理下承層表面雜物，用高壓水槍沖洗，對不平整部位鑿除、填實(shí)、壓實(shí)。下承層平整度偏差在10mm 內(nèi)，中線偏位在20mm 內(nèi)，縱斷高程在±15mm 內(nèi)，厚度偏差在±15mm 內(nèi)，檢查驗(yàn)收合格后攤鋪SMA-13 改性瀝青面層[4]。

4.2 施工工藝

（1）拌和

選用兩座LB4000 型間歇式瀝青拌和樓拌制混合料，生產(chǎn)前要求調(diào)整熱料倉篩網(wǎng)配置、拌和時(shí)間和溫度。拌和中嚴(yán)格控制溫度，瀝青在175～185℃，礦料在185～205℃，混合料出料在180～190℃。加熱溫度超過設(shè)計(jì)要求會(huì)降低混合料路用性能，所以要控制混凝土拌和溫度，按設(shè)計(jì)要求現(xiàn)拌現(xiàn)用，不得使用不合格混合料[5]。

（2）運(yùn)輸

運(yùn)輸前清洗運(yùn)輸車輛車廂，涂刷隔離劑，再次檢查清潔情況，防止車輛污染混合料。為保證攤鋪機(jī)連續(xù)施工和混合料溫度，施工單位按攤鋪機(jī)能力的120%配置運(yùn)輸車輛，并用篷布等材料保溫封閉。與攤鋪機(jī)距離1m 左右，卸料后及時(shí)攤鋪，保證混合料溫度。不得在卸料時(shí)急剎車、急轉(zhuǎn)彎等，防止破壞下承層、路面層[6]。

（3）攤鋪

采用三臺攤鋪機(jī)階梯式施工，非接觸式平衡梁自動(dòng)找平，保證路面平整。攤鋪機(jī)施工前，預(yù)熱0.5～1h，熨平板溫度不低于100℃，按試驗(yàn)段松鋪系數(shù)1.18，計(jì)算松鋪厚度48mm，調(diào)整熨平板高度和角度。瀝青混合料攤鋪時(shí)，質(zhì)量員檢查攤鋪厚度和路面平整度，發(fā)現(xiàn)結(jié)團(tuán)、離析、不平整、脫痕等問題及時(shí)處理。攤鋪速度在1.5～3m/min 之間，保持勻速、連續(xù)。

（4）碾壓

采用雙鋼輪壓路機(jī)初壓和復(fù)壓，20t 膠輪壓路機(jī)終壓[6]。按“緊跟、慢壓、高頻、低幅”原則，高頻率、低振幅慢速碾壓。初壓1～2 遍，每遍停機(jī)呈階梯狀。初壓時(shí)間在3min 內(nèi)，新攤鋪路面在10min 內(nèi)，初壓后，同樣的雙鋼輪壓路機(jī)靜壓2～4 遍。復(fù)壓機(jī)跟在初壓機(jī)后，間隔不超過40m，每斷面初壓和復(fù)壓時(shí)間在20min 內(nèi)。復(fù)壓后35～40min，路面溫度到110℃時(shí)終壓。膠輪壓路機(jī)壓實(shí)1～2 遍，速度50～60m/min，直到無輪跡。

5 結(jié)論

結(jié)合工程實(shí)例，對改性瀝青SMA-13 瀝青混合料在改擴(kuò)建公路中的應(yīng)用進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：

（1）結(jié)合蘇州市吳中區(qū)東欣路改造工程，分析原路面病害原因，對路面狀況指數(shù)評定，采用SBS 改性SMA-13 瀝青混合料設(shè)計(jì)。

（2）混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，采用SMA-13 級配類型，通過馬歇爾試驗(yàn)測定六項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。

（3）深入探討SMA-13 改性瀝青路面技術(shù)要點(diǎn)，從基層準(zhǔn)備、運(yùn)輸、攤鋪壓實(shí)等方面做好技術(shù)管理和質(zhì)量控制。