【摘要】SMA 是一種全新意義上的瀝青混合料. 它是由瀝青瑪蹄脂填充碎石骨架組成的骨架嵌擠型密實結構混合料。采用改性瀝青及瀝青瑪蹄脂碎石混合料,可以提高瀝青路面性能,延長使用壽命。
【關鍵詞】改性瀝青 路面施工
一、瀝青瑪蹄脂結構特點
瀝青瑪蹄脂碎石混合料是一種由瀝青、纖維穩定劑、礦粉及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而組成一體的瀝青混合料。SMA 結構的特點,可歸納為三多一少,即粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少。SMA 混合料的優點可概括為:
1.由于較多含量的粗集料互相形成的良好嵌擠,混合料有非常好的高溫抗車轍能力。
2.由于瀝青瑪蹄脂的粘結以及木質素纖維的作用,所以低溫變形性能和水穩定性能有較大改善。
3.間斷級配在表面形成了較大的構造深度,抗滑性能好,并且噪音比常規降低2~3dB。
4.粗集料空隙由高粘度瑪蹄脂填充,空隙率較小,擁有良好的耐久性;瀝青用量大,瀝青膜厚,耐老化性能和水穩定性大大改善。
5.盡管SMA 初期費用比一般瀝青混凝土路面高20 %~25 % ,而SMA 使用壽命長,降低了使用期間維修費用和養護成本,大大增加了投資效益。
二、設計
1.設計原則
正確的SMA混合料的配合比設計是充分發揮SMA的優點,修筑高質量SMA實體工程的前提,配合比設計的內容是確定礦料級配和瀝青用量。
2.材料選擇
SMA混合料的配合比設計的首要步驟是材料選擇。正確把握材料標準,選擇好的材料是修好SMA路面的關鍵,粗集料、細集料、填料、瀝青結合料應嚴格按現行的《公路瀝青路面施工技術規范》執行。另外,對材料還有以下幾點要求:
2.1粗集料
①粗集料除滿足現行規范要求外,尚需考慮其表面粗糙度。
②粗集料應采用破碎石料,且形態理想、堅硬、針片狀顆粒少,抗滑不吸水。
③粗集料宜100%軋制,軋制石料時,建議使用錘式軋石機軋制。
④集料多采用花崗巖、玄武巖、輝長巖、輝綠巖、片麻巖和石英巖等。
2.2細集料
①細集料宜采用優質的機制砂,100%軋碎機制砂,若全部采用機制砂確實有困難,可以摻用優質天然砂,天然砂與機制砂的用量最大比例為1:1
②細集料應潔凈、干燥、無風化、不含雜質,并有適當的級配范圍,且與瀝青有良好的粘結能力。
2.3填料
①填料不應含有機物質。
②填料用量往往高達8%-12%應由純正的磨細石灰巖石粉或其他合適的材料組成,不宜使用回收粉塵,石粉的塑性指數不大于4。
③石粉使用時應足夠干燥,不得成團,能自由流動。
2.4瀝青
①當確定采用改性瀝青鋪筑路面時,首先應根據工程所在地的氣候,交通及時性等其他特殊使用要求,選擇適宜的基質瀝青,改性劑類型! 根據已有經驗初步確定改性劑劑量,并制備改性瀝青進行試驗,再根據試驗結果確定改性瀝青的相應等級。
②瀝青應選用針入度小、軟化點高、溫度穩定性好的瀝青,最好采用改性瀝青。
③國內外的經驗表明,施工瀝青用量應略小于試驗設計的最佳瀝青用量為好,而瀝青含量大約比密級配瀝青混凝土的瀝青含量高1%左右。
2.5穩定劑
①穩定劑可采用木質素纖維、礦物纖維或聚合物纖維。
②對于纖維穩定劑的選擇,宏觀上看,國內外四種品牌兩種形態的木質素纖維穩定劑沒有明顯差別,假若采用人工填加的方式,粒狀纖維更好一點。
③穩定添加劑SMA混合料因瀝青含量高且礦粉用量大,在貯存、運輸和攤鋪過程中,瀝青和礦粉會產生滴漏和離析,在車輛荷載作用下,易出現泛油現象。為了吸收穩住瀝青,防止滴漏和泛油,采用纖維素纖維作為穩定劑性能更優。
三、混合料的拌制
SMA 的生產采用自動控制的間歇式瀝青拌和機,由于SMA 混合料使用SBS 改性瀝青,同時添加了木質素纖維,其與普通瀝青混凝土生產有較大的差異:
1.木質素纖維采用專用的帶有自動計量的添加設備自動加入拌和機的拌和鍋中,添加纖維應與間歇式拌和機周期自動同步進行;同時應防止輸送管道堵塞。
2.由于SMA 使用了SBS 改性瀝青,拌和溫度比普通瀝青混合料提高了10 ℃~20 ℃左右。瀝青加熱溫度掌握在170 ℃~180 ℃; 礦料加熱溫度在185 ℃~195 ℃;礦粉和纖維不加熱,混合料出料溫度控制在170 ℃~180 ℃,當混合料超過195 ℃時,予以廢棄。
3.木質素纖維的分散拌勻非常重要,纖維必須在噴灑瀝青前加入拌和缸中,干拌時間為15s ,噴入瀝青后的濕拌和時間為40~45s ,以保證纖維能充分均勻地分散在混合料中,并與瀝青結合料充分拌和。
4.貯料倉里SMA 混合料的數量不宜過多,且不得發生瀝青析漏和降溫超過10 ℃。
5.拌和機要逐盤打印各種材料的用量,作為施工質量檢測的依據,用以核定混合料的生產是否符合生產配合比,并且定期要對拌和機各種重量和溫度傳感器進行標定,以確保計量的準確性。
四、攤鋪
1.自卸汽車卸料。測量瀝青混合料的溫度符合要求后,自卸車緩慢后退到攤鋪機前,不得撞擊攤鋪機,掛空檔,卸料時,汽車料箱不能上升太猛,直到受料斗中料滿即停止卸料。攤鋪機起步時應控制好熨平板的標高,在熨平板下墊與虛鋪厚度等厚的方木。同時應有兩人專門看護浮動基準梁,以保證基準梁與下承層表面平行。
2.攤鋪機
采用兩臺攤鋪機一前一后相距約5~6m 左右進行同步攤鋪,形成熱接縫。攤鋪重疊搭接寬度為6~10cm ,以保證攤鋪斷面橫坡度一致,要特別注意,接縫處平整。攤鋪過程中,攤鋪機應勻速、連續攤鋪混合料,攤鋪速度設定為2. 5m/ min ,以保持瀝青良好的平整度。
五、碾壓
1.SMA 采用鋼輪振動壓路機碾壓,遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則。碾壓有專人負責,在施工過程中嚴禁壓路機在新鋪的瀝青面上停車、加油、加水。
2.碾壓情況。初壓時壓路機必須緊跟在攤鋪機后面高溫狀態下進行碾壓,每次碾壓直至攤鋪機跟前,采用YZC10 雙鋼輪壓路以3. 0km/ m的速度靜壓1 遍,碾壓段的長度控制在30m~40m。初壓后專人用3 米直尺檢查平整度,必要時予以修正,初壓溫度不低于150 ℃。
3.壓實方式。一是壓路機由較低邊向較高處碾壓,振動碾壓時輪跡重疊寬度不超過20cm;靜壓時,輪跡重疊寬度為1/ 3~1/ 4 輪寬。變更碾壓道時,要在碾壓區內較冷的一端(遠離攤鋪機端) ,并在壓路機關閉振動的情況下進行。二是為了保持被碾壓路面在正常的碾壓溫度范圍內,每完成一個路段碾壓,各碾壓程序的壓路機及時進入下一段碾壓作業,每次都從壓實到靠近攤鋪機處折返,隨著攤鋪機不斷前進,壓路機的折返點也跟著呈梯形向前移動。
結論
基于使用性能的SMA 技術所設計出的混合料,在生產、運輸和攤鋪工藝方面,與普通密級配混合料相比各有其特點,加之其特殊的結構組成,施工難度大,技術要求高。因此,SMA 質量控制應有原材料抓起,嚴格控制配合比設計、混合料生產、攤鋪碾壓工藝以及試驗檢測各個環節,才能確保質量,實現路面的使用性能。