寒冷地区沥青SMA路面施工工法.docx
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寒冷地区沥青SMA路面施工工法
寒冷地区改性沥青SMA路面施工工法
1工法特点
1.1针对寒冷地区沥青混凝土路面低温裂缝病害严重特点,主要考虑沥青路面低温抗裂性能。
在改性沥青SMA混合料配合比设计中,改性沥青用量、纤维稳定剂掺量、矿粉用量采用高限,提高混合料中改性沥青马蹄脂数量,增强结合料拉伸性能,提高混合料的低温抗裂性能。
1.2寒冷地区施工期间平均温度较低,改性沥青SMA用于表面层,厚度较薄,温度散失快。
施工过程中保证混合料温度处于较高状态很关键,沥青加热温度、集料加热温度采用高值,混合料运输严密覆盖,减少热量损失,使混合料摊铺时处于高温状态,压路机紧跟摊铺机碾压,使混合料在高温条件下快速成型,确保SMA路面整体质量。
2适用范围
本工法适用于寒冷地区高等级公路、城市干道、机场跑道等使用热拌改性沥青SMA路面施工。
3工艺原理
3.1改性沥青、矿粉、纤维稳定剂采用高限,SMA中改性沥青马蹄脂数量增加,使改性沥青马蹄脂的韧性和柔性更好,混合料低温变形性能增强,结合料的拉伸性能提高,大幅提高混合料的低温抗裂性。
3.2寒冷地区施工期平均气温相对较低,SMA一般用于表面层,温度散失快,混合料温度较低时,影响路面平整度及碾压质量,在拌和、运输、摊铺、碾压过程中强调温度控制,使混合料在高温下快速成型,确保SMA路面的施工质量。
4施工工艺流程及操作要点
4.1工艺流程
图4.1施工工艺流程图
4.2操作要点
4.2.1施工准备
1混合料配合比设计
SMA混合料配合比设计方法与热拌沥青混合料配合比过程大致相同,区别在于SMA混合料不只将马歇尔试验的稳定度、流值作为重要控制指标,还必须进行谢伦堡析漏试验和肯特堡飞散试验,室内试验要注意保持高温进行。
为提高混合料低温抗裂性能,在配合比设计中,沥青、矿粉、纤维稳定剂用量要采用高限,沥青用量采用5.8-6%,矿粉用量采用12%,纤维稳定剂用量0.3%。
抗剥落剂、石料质量应严格要求,采用改性沥青,增加沥青玛蹄脂与集料间的粘附性,减小空隙率,减少低温产生的裂缝。
另外对构造深度、渗水性能严格检测,保证路面抗滑性能及渗水指标。
表4.2.1-1改性沥青SMA路面与改性沥青砼路面比较
检测指标
改性沥青路面
改性沥青SMA路面
备注
动稳定度(次/mm)
1583
4500
高温稳定性
浸水马歇尔试验
83.2
89.3
水稳性
低温抗裂
3114
3334
低温抗裂性能
构造深度mm
0.56~0.80
1.02~1.39
抗滑
平整度(均方差mm)
0.44~0.60
0.35~0.45
行车舒适性
透水情况
不透水
不透水
水损害
表4.2.1-2低温抗裂性能检测结果
试验项目
试验结果
规范要求
破坏强度(mpa)
6.57
破坏应变(ε)
3334
≥3000
破坏劲度(μpa)
2300.2
采用烘干法进行沥青析漏损失,谢伦堡析漏损失为0.07%,符合要求,肯特堡飞散损失为5.6%,符合要求。
高温稳定性(车辙试验):
从实验结果看出(表5-1),SMA混合料高温稳定性远远大于改性沥青混合料;所以改性沥青SMA混合料具有极大的高温抗车辙能力,由于哈双高速公路车流量大,大型货车、超载车辆较多,在夏季高温时,这种抗车辙能力就显得尤为重要。
低温抗裂性能:
黑龙江位于北纬42度左右,冬季寒冷、最底气温可达-37℃,夏季炎热,全年温差达70℃,沥青路面低温收缩开裂是相当严峻的问题,通过检测结果看(表5-2),沥青通过SBS改性以后,针入度减少、软化点升高、高温粘度增大、低温延度增大,沥青各项指标在高温及低温两个方面都有大幅度提高。
抗滑:
从表中可以看出,SMA路面构造深度可达到1.02mm以上,而普通沥青混凝土路面的构造深度一般为0.60mm左右,在抗滑方面SMA路面具有很大的优势。
2拌和站选址及建设
选址合理,具有较好运输条件,能连续拌和供料满足现场摊铺要求。
场地应有足够大的空间,符合国家环保、安全、环境、消防等有关规定。
防雨设施齐备,保证集料(尤其是细集料、填料)的防潮;料场、道路采用粒类材料硬化,保证矿料不被污染,各种集料间要砌筑隔离墙,保证各规格材料不相互混杂。
3下承层检查及验收
应对下承层进行检查验收,其各项技术指标均应合格后方可进行摊铺工序。
摊铺改性沥青混合料时,应对下层进行认真清理、打扫干净,喷洒透层油或粘层油后进行。
在铺筑上层时应对下承层喷洒粘层油,喷洒时严格控制油质和用油量,路面不干净、潮湿,气温低于10℃时禁止喷洒,喷洒与涂刷粘层油时都要均匀,并防止污染,采用乳化沥青粘层油时须等待乳化沥青破乳水分蒸发后,才能进行上面层摊铺。
4施工放样
改性沥青混合料多用于表面层,放样只需控制平面轮廓或行走路线即可。
在摊铺机上将摊铺厚度和横坡度控制准确。
5机械准备
施工前均应对机械设备进行检查和准备,保证机械设备的完好率。
4.2.2混合料的拌和
1在保证混合料出场温度的前提下,沥青的加热温度不要太高,一般控制在170℃-175℃,防止沥青老化。
根据当时施工现场实测的气温、地温、风速等情况,综合来确定集料加热温度一般为205℃,改性沥青混合料的出厂温度易控制在180-190℃,高于200℃废弃。
2SMA与普通沥青混凝土不同在于SMA为间断级配,5mm以上粗集料(含量)占75%以上,通过试验确定粗集料仓的材料比例,保证粗集料的供应;SMA混合料矿粉使用比例是普通混凝土的两倍,采用两个螺旋升送器供料,通过试验确定矿粉供料设备和人力安排;废粉通过管道排放至到预设水塘清除;纤维稳定剂在粗集料放料的同时投入,利用粗集料拌和的打击力将纤维打散,同时增加干拌时间10s,纤维稳定剂的投放要专人负责,保证投入的数量、时间准确。
3拌和机配备配合比和温度的自动检测和记录设备,了解矿料级配和拌和温度的真实数据。
SMA混合料储存不能过夜,拌和当天必须使用完毕。
4.2.3混合料的运输
1改性沥青混合料的运输应考虑拌和能力、运距、道路情况、车辆吨位等因素,合理确定车辆数量,易使用40T以上自卸翻斗车。
2运输车辆的车厢应严密并保持清洁,因SMA的沥青玛蹄脂粘性较大,应在车厢内涂刷或喷洒防粘液(柴油:
水=1:
3),喷涂后不能有多余液体聚集于车厢底。
每次卸料后安排专人检查,车厢内必须保证卸料干净。
3装车时,应尽量缩小混合料的出口与车厢的距离,装车时按前、后、中三次装满,每装一次移动一次车位,以减少混合料离析。
4从拌和站到施工现场,无论运距远近,无论气温高低,都采用两层帆布中间夹棉毯覆盖混合料,且摊铺时不掀开覆盖,以减少运输温度下降。
5混合料现场等候待摊铺时,现场施工人员应对每车混合料目测检查和温度测量,签收运料单,发现混合料不满足要求立即废弃。
4.2.4混合料摊铺
1选择大功率摊铺机(DF145CS),按工程要求选择确定摊铺机熨平板宽度、设定摊铺厚度和拱度,并将其调整准确。
2摊铺速度一般不超过3m/min。
3自卸汽车中的混合料经检查符合要求后,卸料车缓慢后退至机前卸料,摊铺机边授料,边将混合料分送到分料室,并按事先选定的摊铺速度摊铺,卸完混合料自卸车要立即驶离摊铺机,第二台料车应立即倒至摊铺机前20-30cm,挂空挡等候卸料,以保证摊铺机匀速不停地摊铺,摊铺温度控制在170℃以上。
4.2.5混合料碾压成型
1混合料碾压成型是保证改性沥青混凝土路面质量的关键,改性沥青SMA使用在表面层,厚度一般较薄,混合料温度下降较快,高温碾压尤为重要;要特别注意,改性沥青SMA路面只能用钢轮压路机碾压,因为轮胎压路机碾压时的揉搓作用将使玛蹄脂上浮,使构造深度降低,造成泛油,影响路面的抗滑性能;在碾压过程中要严格贯彻“紧跟、慢压、高频、低幅”原则;严格控制碾压速度和碾压遍数,严防过压造成粗集料棱角的破损。
压实标准宜采用马歇尔试验密度97%-98%和最大理论密度93%-97%控制。
2混合料碾压按照初压、复压、终压三阶段进行。
初压时的温度宜控制在155-165℃的范围内,低温施工时,应提高5-10℃。
宜用激振力180KN双钢轮、双振动压路机紧跟碾压,前进时关闭振动装置静压,以2-3km/h的速度碾压,返回时沿前进轮迹振动碾压,速度3-4km/h。
复压宜紧跟初压,与初压无明显界限,在较高温度下进行,利于碾压密实。
复压温度控制在145-155℃。
通常使用双钢轮、双振动压路机碾压,碾压遍数参照试铺段结果,通常2-3遍,碾压速度可以控制在3-4km/h。
终压紧跟复压之后,一般双钢轮静碾1遍,终压结束时混合料温度宜不低于140℃。
为保证不漏压,宜安排专人对压路机进行管理,并设置明显标志,划分出初压、复压、终压区。
4.2.6接缝处理
SMA路面接缝处理十分重要,直接影响路面的平整度和外观,施工中要严格控制,保证接缝质量。
4.2.7开放交通。
SMA路面应待摊铺层完全自然冷却,表面温度低于50℃后,方可开放交通,需要提早开放交通时,可洒水冷却降低路面温度。
5人员、材料与设备
5.1人员
表5.1主要劳动力组织表
序号
工种
人数
作业内容
1
工长
2
施工现场的管理、安排
2
质检员
2
施工过程监控、工程质量检验
3
测量员
2
施工作业面放样
4
试验员
2
试验检测
5
机械操作手
12
摊铺、碾压、洒水养生等
6
民工
15
作业面辅助生产
5.2材料
5.2.1改性沥青
改性沥青是混合料胶凝材料,其品质优劣对改性沥青混凝土路面质量至关重要。
成品改性沥青在到达现场储存时,改性沥青罐中必须加设搅拌设备,使用前搅拌均匀,在施工过程中要定期取样检验产品质量,发生质量不合格时不得使用。
SMA路面宜采用比当地常用沥青标号偏小的沥青。
5.2.2粗集料
从料源入手,选择优质碱性石料为原料,破碎机采用锤式破碎机破碎,选用酸性石料时要考虑粘附性的要求,掺加适量消石灰或抗剥落剂。
粗集料宜用石质坚硬、粗糙、清洁、不易风化的颗粒。
严格控制集料的含泥量及表面粉尘量,减少拌和过程中废粉数量,提高拌和机的工作效率。
表5.2.2-1SMA使用粗集料质量要求
指标
单位
技术要求
试验方法
石料压碎值不大于
%
25
T0316
洛杉矶磨耗损失不大于
%
30
T0317
视密度不小于
t/m3
2.60
T0304
吸水率不大于
%
2.0
T0304
与沥青的粘附性不小于
级
4
T0616
坚固性不大于
%
12
T0314
针片状颗粒含量不大于
%
15
T0312
水洗法<0.075颗粒含量不大于
%
1
T0310
软石含量不大于
%
1
T0321
石料磨光值不小于
BPN
42
T0327
5.2.3细集料
细集料宜采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当颗粒级配的人工轧制的米砂或石屑,宜采用石灰岩轧制,不能使用轧石场的下脚料,可使用适量优质天然砂。
表5.2.3-1SMA使用细集料质量要求
指标
单位
技术要求
试验方法
视密度不小于
t/m3
2.50
T0329
坚固性不大于
%
12
T0340
砂当量不小于
%
60
T0334
塑性指数
%
无
T0118或T0119(土工试验)
棱角性和粗糙度
实测
5.2.4填料
宜采用石灰岩或强基性岩石等憎水性石料类,磨细的矿粉,要求原石料必须干净无杂质,矿粉必须干燥、清洁。
表5.2.4-1SMA使用填料质量要求
指标
单位
技术要求
试验方法
视密度不小于
t/m3
2.50
T0352
含水量不大于
%
1
烘干法
颗粒范围<0.6mm
%
100
T0351
颗粒范围<0.15mm
%
90-100
颗粒范围<0.075mm
%
75-100
外观
无团粒、不结块
塑性指数
%
无
T0118或T0119(土工试验)
5.2.5纤维稳定剂
根据设计要求,确定稳定剂类型,并保证稳定剂的质量,在250℃的干拌温度下不变质、不发脆,使用的纤维必须符合环保要求。
5.3设备
表5.3-1主要机械设备配备表
序号
机械设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
间歇式沥青混凝土拌和站
320t/h
台
1
大产量满足生产率要求
2
沥青砼摊铺机
DF145CS
台
3
一台备用,自动找平功能良好
3
双光轮压路机
DD130
台
3
该型号压路机振动力、宽度大
4
自卸汽车
20T以上
台
20
根据运距确定
5
外电变压器
620KVA100KVA
台
1
6
发电机
500KW
台
1
具备外电条件
7
装载机
ZL50
台
4
8
洒油罐车
4-8T
台
2
9
矿粉罐
8-15T
个
3
10
洒水车
5-8T
台
2
表5.3-2主要试验仪器配备表
序号
试验仪器名称
规格型号
单位
数量
备注
1
沥青集料方孔筛
0.075-30mm
套
2
2
负压筛析仪
FYS-150B
台
1
3
压碎值测定仪
台
1
4
灌砂筒
165mm
套
3
5
标定罐
150mm50mm
台
1
6
勃氏比表面积仪
DBT-127
台
1
7
离心式沥青抽提仪
DLC-III
台
1
8
多功能电动脱模机
DTM-II
台
1
9
针片状规准仪
5-40mm
台
1
10
沥青延度仪
LQY-150
台
1
11
调温调速低温度仪
LYY-8
台
1
12
马歇尔电动击实仪
LD139-II
台
1
13
马歇尔试验仪
JWFU-3
台
1
14
水溶恒温振荡器
JZ7-SHA-C
台
1
15
多功能电动击实仪
BKJ-III
只
1
16
沥青针入度仪
DZR-III
只
1
17
沥青软化点测定仪
SYD-2806
套
1
18
自动混合料搅拌机
BH-10
台
1
19
游标卡尺
0-200mm
把
1
20
抗压夹具
40mm×40mm
套
1
21
三角容量瓶
250ML
个
6
22
电动取芯机
台
1
6质量控制
6.1引用规范标准
6.1.1《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)
6.1.2《公路工程集料试验规程》(JTGE42—2005)
6.1.3《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)
6.1.4《公路路基路面现场试验规程》(JTGE60—2008)
6.1.5《公路工程岩石试验规程》(JTGE41—2005)
6.1.6《公路工程施工安全技术规范》(JTGF9—2015)
6.1.7《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)
6.1.8《公路工程质量检验评定标准》(JTGF801-2012)
6.1.9《公路工程沥青及沥青结合料试验规程》(JTJ052-2000)
6.2控制措施
6.2.1对施工过程温度检测,保证混合料在高温条件下成型。
6.2.2进场改性沥青按规定进行取样,对改性沥青质量严格检测。
6.2.3试验室要准确控制配合比,通过每天检测数据进行调控,严格控制改性沥青、矿粉、纤维稳定剂用量。
6.2.4拌和站应严格按配合比通知的比例配料开盘,不得改变,发现问题及时反馈停机,做好计量校准和数量分析与验证,严格控制拌和温度与拌和时间。
6.2.5摊铺速度应与拌和能力匹配,按碾压组合,碾压工序与遍数进行碾压。
6.2.6认真按照规范要求的质量检测项目、频率、方法进行检测控制。
6.2.7对纤维的质量误差要严格控制,不应超过要求数量±10%。
严格添加纤维程序,控制纤维投放时间、数量,保证拌和时间,确保纤维均匀分散到混合料中,避免SMA路面通车后,因纤维不能均匀分散,造成沥青用量不均,出现油斑等病害。
6.2.8控制碾压过程,避免过碾压,保证SMA路面的构造深度、抗滑性能。
6.2.9施工季节合理安排,根据寒冷地区气候特点,选择在温度较高月份施工,宜在6-8月份。
7安全措施
7.1应遵照中华人民共和国行业标准现行的《公路工程施工安全技术规范》(JTGF9—2015)的要求执行。
7.2应遵照国家颁布的有关安全技术规程和安全操作规程办理。
7.3参与沥青路面施工的人员应穿戴劳保用品,防止烫伤,夏季高温季节施工,应采取防暑降温措施。
7.4改性沥青拌和厂应经常检查导热油,防止泄入沥青储存罐中而引发火灾,拌和厂内应采取有效的防火、防爆、防毒措施,场内禁止烟火,设置醒目防火警示牌,并配备一定数量的消防器材。
7.5拌和场的燃油罐和加油站应与导热油载体炉有足够的距离,防止发生火灾。
7.6拌和站、施工区出入道路安排设置明显安全标志,安排专人指挥交通,保证施工安全。
8环保措施
8.1选择拌和站场地时,应远离居民区及村庄,无法避开居民区或村庄时应选在主风向下方。
8.2拌和设备必须有良好的二级除尘装置并能有效地进行除尘,使空气质量标准符合当地环保部门的要求。
8.3废弃的粉尘和沥青混合料存放在指定地点,粉尘可采用湿排法或采用经常洒水及覆盖等措施,防止粉尘扩散。
8.4拌和楼和发电机等设备的噪音,应符合当地环保部门的要求,不符合者应采取有效措施。
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