温州市市政工程建设开发公司浙江温州325000
摘要:近年来,在温州地区SMA路面也广泛的应用到城市主干道、城市快速路、机场道面等道路面层。本文结合SMA路面的特点和在实际道路工程中的应用为城市黑色路面施工提供参考和技术支持。
关键词:沥青混凝土;市政道路;应用
1.概述
SMA(StoneMasticAsphalt)即沥青玛蹄脂碎石混合料,它是按照内摩擦角最大的原则,以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架;然后按照空隙率较小的原则,以沥青玛蹄脂填充骨架的空隙,形成一种骨架密实结构的沥青混合料。其嵌挤型的骨架结构使其高温稳定性能和抗车辙能力更强,较多的沥青用量又使其抗裂性能和耐久性更佳。相较其出色的性能,SMA路面在原材料的选配和工艺流程中都比普通沥青混凝土有更高的要求。
2.原材料技术要求、检测情况
严格按照规范内技术指标进行沥青、粗骨料、细骨料的选择。实验结果见附表1~3。
表1SMA用SBS改性沥青的检测结果
试验项目技术指标检测值检测结果针入度(25℃,100g,5s)(1/10mm)40~6046符合延度5cm/min,5℃(cm)≥2028符合软化点TR&B(℃)≥6067符合密度25°(g/cm3)-1.046符合
表2粗集料(10-15)检测结果
试验项目技术要求检测值检测结果压碎值(%)≤3013.22符合表观相对密度≥2.452.68符合吸水率(%)≤3.00.49符合针片状颗粒含量(混合料)≤2011.22符合水洗法<0.075mm颗粒含量(%)≤10.5符合粗集料与沥青的粘附性≥4级4符合
表3细集料检测结果
试验项目技术指标检测值检测结果表观相对密度(t/m3)≥2.52.64符合砂当量(%)≥5072符合含泥量(<0.075mm颗粒含量)(%)≤32.42符合
3.SMA混合料的配合比设计过程
SMA沥青混合料每次施工前必须做配合比设计。由于每次施工原材料、施工环境、施工要求都不尽相同,要求SMA沥青混合料施工前,根据实际原材料、施工要求、施工环境等情况进行配合比设计,以达到最佳施工效果。工程实例中的SMA面层配合比设计流程如下。
3.1集料筛分及矿料组成设计
在标准继配曲线范围内,调整各种矿料比例,设计3种不同粗细初试配合比,使其粗集骨架分界筛孔通过率分别处于继配范围的中值附近(正负3%)。经计算,选定最优矿料设计继配。
3.2最佳沥青用量的确定
根据选定的最优矿料继配及初试油石比,以0.2%~0.4%为间隔,调整三个不同油石比,进行马歇尔试验,根据相应各项技术要求,选定最佳油石比OAC=6.7%
3.3沥青混合料性能检验
为了检验沥青混合料的性能,对已确定配合比的样品进行试验,说明所设计的SMA-13是合理可行的。
3.4得出设计结果
表4设计结果
矿料名称
10-15
5-10
0-5
矿粉
40
38
10
12
6.7
6.3
0.4
4.SMA工艺控制
SMA路面对施工过程控制比较苛刻,对工艺中各个环节也提出更高的要求。主要从这几个方面加强控制。
4.1混合料拌制
SMA沥青混合料搅拌时,搅拌温度应较普通沥青混合料温度提高10~20℃。纤维的投料方式,尽量采用机械投料以提高计量的准确性和纤维的均匀散布。拌和好的SMA沥青混合料,存期期间降温不得大于10℃,并应及时使用。混合料出厂时,应逐车检查混合料的质量和温度,并附带载有出厂时间的运料单。SMA混合料应均匀、无花白料、无离析,如果SMA混合料出现烧焦现象,混合料应废弃。
4.2混合料的运输
混合料运输方面的要求与普通沥青混合料一致。重点是保证运输车总运力应比搅拌能力或摊铺能力有所富余。同时做好保温、防雨、防混合料遗撒、防混合料沾粘车厢等措施。混合料运至摊铺地点,应对混合料温度进行检查,混合料温度应不低于摊铺要求温度5℃。
4.3摊铺和碾压4.3.1SMA混合料摊铺宜采用履带式摊铺机摊铺,铺筑SMA混合料时,一台摊铺机的铺筑宽度不宜超过6m,为了减少施工接缝,SMA混合料宜采用多机全幅摊铺,多台摊铺机前后错开10~20m。检查井周边、平侧石边角等机械摊铺困难的狭窄地带,可人工摊铺。
4.3.1摊铺机应具有自动调节摊铺厚度及找平装置、可加热的振动烫平板或初步振动压实装置、摊铺宽度可调整等功能,且受料斗斗容应能保证更换运料车时连续摊铺。在摊铺前受料斗应涂刷隔离剂或防粘结剂。
4.3.2SMA混合料摊铺时,使用改性沥青SMA混合料摊铺温度不应低于160℃。
4.3.3SMA路面的碾压宜采用振动压路机或钢筒式压路机碾压,不应采用轮胎压路机碾压,振动压路机应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。压实按初压、复压、终压三个阶段进行。压路机应以慢而均匀的速度碾压,碾压温度应符合表5的要求。如果SMA高温碾压有推拥现象,应复查其配合比是否合适。
表5SMA混合料碾压温度(℃)
温度使用非改性沥青使用改性沥青测量部位初压开始温度≥130(145)[1]≥150摊铺层内部终压成型温度≥70≥90碾压层内部
注:SMA混合料在正常情况下施工,初压开始温度应≥130℃;在低温下施工,初压开始温度应≥145℃。
5.本文中SMA配比在实际工程中的应用
15年开建的温州市重点工程中央绿轴公园规划道路。北起温州大道,南至瓯海大道,全长约1197m,规划红线宽24m。城市支路,设计车速30km/h。
道路横断面:3m(人行道)+18m(车行道)+3m(人行道)=24m
道路结构:4cm沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)添加木质纤维
8cm粗粒式沥青砼(AC-25)
乳化沥青透层
20cm水泥稳定碎石层(5%水泥剂量)
20cm水泥稳定碎石层(3%水泥剂量)
60cm矿渣垫层
应用状况:路面外观基本平整、无坑洞、无拥包、无裂缝,无松散,路况良好。
6.其它实际工程中不同类型SMA的应用
6.1在机场道面上的应用
机场道面与普通道路不同,飞机的荷载比汽车大的多,尤其在待飞阶段,飞机处于原地,发动机却始终高速运转着,相当于路面上反复荷载的疲劳试验,对路面的破坏是相当严重的。为了经受如此繁重的荷载,沥青面层必须作认真的设计,为此我公司专门成立技术小组就质量提升进行了大胆实践与深入研讨。经过大量试验与改良,成功投产改性沥青SMA-16用于温州机场道面大修。此配比摒弃传统的灰白色凝灰岩,采用国际标准,应用新型沥青混凝土浅黑色的玄武岩作为砾料,级配采用中粗级配SMA-16,沥青采用添加5%SBS改性沥青,石子为黏附性5级的玄武岩,同时还添加了抗车辙剂。经试验动稳定度达到9000次/mm,满足飞机出行安全要求。
6.2桥面铺装上的应用
SMA路面在混凝土桥梁上的铺装一直有着广泛的使用,而且都取得了满意的效果。混凝土桥面铺装与一般沥青层的区别在于厚度较薄,基地刚性,所以要求有较好的高温抗变形能力和抗滑性能。而这正是SMA优势所在,骨料嵌挤作用保证高温性能良好,较好的表面粗糙度保证了优良的抗滑功能。由我公司负责建设的瓯海大道整治提升工程沥青标段,其高架桥面正是采用SMA沥青砼结构:3.5cmSMA-13+4.5cmSMA-16,通过SMA路面铺装整体提升道路使用功能。
7.结语
总之,温州地区引进SMA路面技术已有数十年,经过十来年的应用和推广,使原市区路面普遍存在开裂、车辙、拥包等病害有了明显的改观,有效的提高了城市道路面层的路用功能。
参考文献
[1]JTG_F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》.
[2]《改性沥青与SMA路面》沈金安编著.