廣東佛開高速公路SMA-13配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用

賴燦榮

瀝青混凝土路面表層直接承受著交通荷載和氣候的雙重作用,質(zhì)量的好壞直接關(guān)系路面通車后的路用性能和營運(yùn)效果。因此瀝青路面的抗滑表層不僅要求具有優(yōu)良的高溫抗車轍能力,抗裂、抗水損害的特性,而且要具有良好的抗滑功能。佛開高速公路在瀝青結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)時,考慮了以上不利因素,瀝青結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)為抗滑表層4 cm SMA-13+中面層6 cm AC-20+下面層8 cm AC-25瀝青混凝土。這種設(shè)計(jì)克服了瀝青層厚與級配的最大粒徑不相匹配的缺點(diǎn),使瀝青路面施工均勻性進(jìn)一步得到保證。

1 SMA-13目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)

1.1 原材料的質(zhì)量控制

1)瀝青:佛開高速考慮到交通量和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件,使用的瀝青為SBS改性瀝青,利用高標(biāo)號的瀝青膠結(jié)料來進(jìn)一步保證瀝青混凝土的質(zhì)量。瀝青采用業(yè)主甲供,但項(xiàng)目部對瀝青加大檢查力度,每天進(jìn)行瀝青抽檢,每車都留有樣品,確保瀝青質(zhì)量符合要求。

2)集料的質(zhì)量控制:SMA之所以具有較多的高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力是基于含有較多的粗集料之間的嵌擠作用。這也主要取決于集料的顆粒形狀和棱角性,所以粗集料的針片狀指標(biāo)要求不大于10%,同時要求含泥量指標(biāo)小于1%。對石場派駐了專職試驗(yàn)員,每天對石場開機(jī)后的集料進(jìn)行了控制。要求石場安裝一級除塵設(shè)備,并在石破后加設(shè)過泥篩,確保集料的生產(chǎn)質(zhì)量從源頭抓起。集料采用廣東封開石場生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)輝綠巖,該集料的料源特性見表1。

表1 集料部分料源特性結(jié)果匯總表

3)其他材料:填料采用優(yōu)質(zhì)的石灰?guī)r堿性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。SMA-13瀝青混合料中摻加了0.3%木質(zhì)纖維穩(wěn)定劑。為提高混合料的水穩(wěn)定性,在瀝青中摻入0.3%的PA-1型瀝青抗剝落劑。

1.2 級配組成

SMA-13型混合料2.36 mm以上的粗集料數(shù)量達(dá)到80%左右,在佛開高速SMA-13型配合比設(shè)計(jì)時,我項(xiàng)目部和業(yè)主、監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位的專家一起將級配進(jìn)行了調(diào)整,將2.36 mm以上的集料適當(dāng)增加,形成較穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu),增大混合料的熱穩(wěn)定性。在配合比設(shè)計(jì)過程中同時選擇粗、中、細(xì)三條曲線,見表2。

表2 粗、中、細(xì)三條曲線的配合比設(shè)計(jì)

對以上三種級配我們都采用了預(yù)估最佳油石比的擊實(shí)試驗(yàn),雙面擊實(shí)各75次。以估計(jì)油石比6.0%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)(見表3),試驗(yàn)結(jié)果表明選定級配1各項(xiàng)指標(biāo)接近設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

表3 三條級配線馬歇爾試驗(yàn)物理力學(xué)指標(biāo)測定結(jié)果匯總表

從混合料的分析結(jié)果可以看出,我部采用級配1為設(shè)計(jì)級配。

1.3 確定設(shè)計(jì)瀝青用量并驗(yàn)證混合料指標(biāo)

選用級配1為配合比,以估計(jì)油石比6.0%為中值按0.3%間隔變化,取4個不同的油石比。最終確定最佳油石比為6.0%(見表4)。采用該級配曲線VMA也達(dá)到設(shè)計(jì)要求,而且瀝青用量也達(dá)到6.0%以上。這對瀝青混合料的路用性能有所保證。

表4 改性瀝青SMA-13配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果

2 混合料的拌和

在混合料的生產(chǎn)過程中注意了集料的級配控制,尤其是對4.75 mm,2.36 mm,0.075 mm 3個關(guān)鍵篩孔通過率,同設(shè)計(jì)的偏差不允許超過規(guī)范的要求,確保混合料的生產(chǎn)級配和瀝青含量與設(shè)計(jì)保持一致。從生產(chǎn)過程來看,現(xiàn)代的生產(chǎn)工藝和精確的稱量方法確保了混合料的品質(zhì)。改進(jìn)型SMA-13型混合料拌合溫度175℃～185℃,要求拌和過程中溫度不得高于190℃,防止瀝青混合料發(fā)生析漏現(xiàn)象,造成路面產(chǎn)生油團(tuán)。

3 混合料的攤鋪

在混合料的攤鋪過程中,我部要求前場機(jī)手:攤鋪機(jī)的攤鋪速度調(diào)節(jié)至供料,壓實(shí)速度相平衡,保證連續(xù)不斷的均勻攤鋪。切忌任意快速攤鋪和停機(jī)等料現(xiàn)象。對攤鋪過程中極易出現(xiàn)的離析現(xiàn)象,我部采取許多積極有效的措施,如調(diào)整螺旋布料器的大小葉片的安裝,盡量減少攤鋪機(jī)合龍兩翼的次數(shù),防止出現(xiàn)刮板輸送器露空現(xiàn)象。同時將合龍翼板時翼板角落滑落在路面的冷卻料鏟走。

4 混合料的碾壓

抗滑表層厚度較薄,只有4 cm。混合料攤鋪后溫度下降很快,尤其是天冷和風(fēng)大的環(huán)境條件下,鋼輪壓路機(jī)的壓實(shí)溫度范圍較窄,一般在155℃～165℃之間。當(dāng)溫度降到130℃時就無法壓實(shí),有效的壓實(shí)溫度僅為30℃～40℃的下降幅度,所以鋼輪壓路機(jī)必須“緊跟”“振動”“短距”壓實(shí)才能確保有效的壓實(shí)度。“緊跟”就是兩臺鋼輪緊跟攤鋪機(jī)后,還布置1臺～2臺鋼輪緊隨前面兩臺,防止前面壓路機(jī)退出加水時替代作業(yè)。“短距”是指壓路機(jī)的折返距離保持30 m左右等距較合適,壓路機(jī)輪跡在作業(yè)中呈梯形排列,鋼輪每次重疊20 cm～30 cm,行走速度在4 km/h～5 km/h以內(nèi)。“振動”要求前面兩臺鋼輪采用“高頻低振”的振壓模式。可以采用前靜后振或采用來回振壓的方式,由試驗(yàn)路檢驗(yàn)確定。

5 結(jié)語

1)SMA-13混合料級配是一種斷級配骨架密實(shí)型混合料,瀝青用量較高,摻加纖維穩(wěn)定劑,具有更優(yōu)良的抗車轍能力和抗滑能力,而且解決了路面的滲水問題,減少了路面的早期水損害。由于壓實(shí)混合料的VMA增大,瀝青用量也相對增加,對路面的耐久性更加有利。2)SMA-13混合料,要求生產(chǎn)過程嚴(yán)格控制混合料級配,采用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓,采用“緊跟”“振動”“短距”的原則壓實(shí)。3)佛開高速公路采用改進(jìn)型的SMA-13級配,竣工后路面平整、堅(jiān)實(shí)、粗、均勻、美觀,基本不滲水,達(dá)到優(yōu)良工程的效果,具有良好的路用性能。

[1] 廣東佛開高速公路有限公司,江蘇省交通科學(xué)研究院.上面層改性瀝青SMA-13施工指導(dǎo)意見[Z].2008.

[2] JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 于 虹.噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2008,34(15):154-155.