SMA沥青混凝土路面施工的控制与现场监理.doc
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1、SMA沥青混凝土路面施工的控制与现场监理 作者: 日期:15 个人收集整理 勿做商业用途SMA沥青混凝土路面施工的控制与现场监理文 黄永良摘 要 本文通过上海沪芦等高速公路sma沥青混凝土路面工程,论述了sbs改性沥青sma的生产、摊铺、碾压等施工工艺,并结合对高速公路工程施工、监理管理及验收中出现的问题,阐述了sma的质量控制措施及施工、监理单位应注意的问题。 关键词sma 施工 控制 监理 沥青玛蹄脂碎石混合料(stone matrix asphalt,简称sma)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料,填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料.使用情况表明
2、,sma路面结构不仅在高温、重载时车辙变形量低,而且低温性能良好.而且sma路面集中了ac路面的空隙率小、水稳定性及耐久性好,和am路面的集料嵌挤作用好、高温抗车辙能力强,以及ak路面抗滑性能等优点,同时克服了ac路面的高温稳定性能不足、am及ak的不耐裂、老化、抗水损坏性能差的特点。沥青结合料主要提高沥青混凝土的感温性(即高温稳定性和低温韧性)、防止混合料分散并提高路用性能,通常采用改性沥青。 本文结合沪芦高速公路sma13沥青混凝土路面施工谈谈对大规模sma路面施工控制及注意事项。 一、施工准备 沪芦高速公路上面层采用的sma13路面.委托专业单位进行了sma13路面的目标配合比的设计、性
3、能试验,并编制了针对本工程的生产和施工工艺;在sma面层正式施工前,铺筑了100m200m试验路段,进行sma混合料的试拌、试铺和试压试验,并据此验证sma-13生产配合比与sma13目标配合比的一致性。并据此制订正式的施工生产程序,以确保sma面层施工的顺利进行. 本工程所采用的sma-13目标配合比见表1(略). 二、sma的生产控制 1、原料控制 sma施工前除按普通沥青混合料进行常规检查外,还应检查以下几个方面: (1)木质素纤维必须在室内架空堆放,严格防潮,保持干燥;对木质素纤维添加设备进行计量标定,木质素纤维添加设备不得受潮。 (2)对于现场加工sbs改性沥青的工程,改性剂sbs的
4、存放时间不宜太长,以防止老化. (3)改性沥青运输温度不低于150,保温贮存温度不低于140,不得长时间存放;对现场加工的改性沥青必须不间断地搅拌,以防改性剂离析。 (4)制作好的改性沥青的温度应该满足沥青泵输送及喷嘴喷出的要求,在满足施工的前提下,沥青的加热温度不应太高,一般控制在170180之间。 业主和监理对于控制原料的规格和材质特别予以重视. 2、sma的制拌 生产sma采用的间歇式沥青拌和机拌和,在施工期间驻厂监理除常规的设备有效性、计量、原材料的检查外,还应特别注意的是: (1)沥青混合料拌和时间应以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度。在本工程生产过程中经多次试拌确
5、定纤维与粗集料的干拌时间为18s,喷入沥青后的湿拌时间为 40s,总的拌和时间为58s。 (2)由于sma使用了sbs改性沥青,拌和温度比拌普通沥青混合料提高了1020左右。沥青加热温度掌握在165170;矿料加热温度在185195;矿粉和纤维不加热;混合料出厂温度控制在170185, 当混合料超过195时,予以废弃。个人收集整理,勿做商业用途文档为个人收集整理,来源于网络 三、sma的施工控制注意事项 1、sma的摊铺温度 sma的温度控制是最重要的,关系到路面的压实度,直接关系到路面整体的施工质量和耐久性。由于使用了sbs改性沥青及纤维稳定剂,混合料的摊铺温度宜为160180,温度低于 1
6、40的混合料禁止使用.当路表温度低于15时,不宜摊铺改性沥青sma。 2、sma路面平整度、压实度控制 (1)、摊铺 运料车与摊铺机恰到好处地配合是保证面层平整度的一个重要方面,必须防止料车撞击摊铺机或将料洒到中面层上.运料车应在摊销机前1020m处停住并挂空档,卸料过程中由摊铺机推动汽车同步前进,卸料完毕后,即驶离摊铺机。本工程要求摊铺速度不能超过4mmin,以保证摊铺机匀速、连续工作,既能保证压实度又提高平整度. 采用两台以上相同型号的摊铺机成梯队形式摊铺,相邻两台摊铺机应具有相同的压实能力,摊铺机间距不超过10m,且不得造成前面摊铺的混合料冷却,保证纵向接缝为热接缝。 (2)、碾压 sm
7、a路面最好采用刚性碾碾压,并在碾压过程中严格控制好碾压温度.按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压.碾压终了温度应不低于120;碾压速度不能超出3km/h。高频和低幅方式对提高sma的压实度,防止石料损伤,保持石料有良好的棱角性和嵌挤作用具有重要的意义,大振幅很容易造成碾压过度,使石料压碎或者玛蹄脂上浮,产生“过碾压弹簧、“油斑”等现象。所以碾压八字方针也是保证改性沥青及sma路面平整的重要环节。 碾压应纵向进行,并由摊铺路幅的低边向高边低速行进碾压,相邻碾压重叠至少50cm,初压时始终让从动轮在后,避免由于温度高轮前易留下波浪,影响平整度;终压用光轮压路机以消除轮迹。 在桥梁、涵
8、洞和通道等构造物的接头处,以及匝道、紧急停车带等摊铺机和压路机难以正常操作的部位,要辅以小型机械或人工操作快速进行,特别是桥面防撞墙边混凝土防护带边缘,还应用人工夯锤、热烙铁补充压实. (3)、 施工管理 加强高速公路早期交通控制.sma面层摊铺完成后,在温度降到50后才能开放交通。沪芦高速公路路面施工时,正值东海大桥结构贯通的关键时刻,各方面的领导经常途径a2高速公路到东海大桥工地参观检查,为了保证施工完的路面平整,我们封闭高速公路各匝道入口,严格控制在路面施工完3天内不允许任何车辆在刚施工完的路面上通行,在一周内不允许5t以上的卡车在刚施工完的路面上通行.个人收集整理,勿做商业用途文档为个
9、人收集整理,来源于网络 四、施工总结 沪芦高速公路工程经过多方面的严格控制,sma沥青路面平整,表面纹理构造丰富,抗滑性能良好。构造深度(铺砂法)1mm,大于设计要求0.8mm;摩擦系数(摆式仪)65bpn,大于设计要求45bpn;透水系数路中基本不透水. sma改性沥青面层的总体质量达到了设计要求,但通车后也发现了一些问题,尤其是桥面6cmsma铺装层,在桥面伸缩缝和路缘两侧、以及桥面纵向中心的局部区域存在渗水和积水现象.分析原因如下: 1、沪芦高速公路试验段的选取仅仅是断面单一的直线段,并且纵坡起伏不大,未考虑条件复杂、形式多样的路段。 2、本工程的目标配合比中,sma的级配曲线基本在规定
10、范围之内,但矿粉用量偏少,生产过程中由于生产设备的吸尘作用,导致05mm中0。075mm的通过率偏小,而实际生产时又未准许采用两级除尘中的集料予以补充,影响了0。075mm的通过率,使玛蹄脂偏小,在大规模生产时影响了混合料的空隙率。 3、现场透水试验由于条件局限,密封效果不好,无法量化透水率,只能采用在路面直接洒水的方法验证透水情况。 4、建议桥面铺装采用两层式沥青混凝土铺装结构,上下两层可都采用sma,也可选择ac作为铺装底层,但应保证其具有足够的抗车辙能力;并应完善边缘排水系统,可参考卢浦大桥和东海大桥的施工经验,在桥面边缘铺设螺旋弹簧管作为纵向排水通道,直接接入雨水口。个人收集整理,勿做
11、商业用途本文为互联网收集,请勿用作商业用途沥青路面面层分哪几种类型?它们的特点和适用范围各是什么? 答:按技术品质和使用情况,常用的沥青类路面可分为沥青混凝土、热拌沥青碎石、沥青贯入式、沥青表面处治四种类型。各类路面的特点和适应范围是:沥青混凝土路面:强度是按嵌挤密实原则构成的。采用优质沥青,它是沥青路面中对稠度要求高,也是取粘稠的。另外采用相当数量的矿粉是沥青混凝土的一显著特点。较高的粘结力使路面具有甚高的强度,可以承受比较繁重的车辆交通。但沥青混凝土路面的允许拉应变值较小,会产业规则横向裂缝,因而要求坚强的基层。对高温稳定性与低温稳定性均有要求。较小的空隙率使沥青混凝土路面具有透水性小,水
12、稳性好,耐久性高,有较大的抵抗自然因素的能力,使用年限达1520年以上。沥青混凝土路面适用于高速公路及一、二级公路面层.热拌沥青碎石路面:高温稳定性好,路面不易产生波浪,冬季不易产生冻缩裂缝,行车荷载作用下裂缝少;路面较易保持粗糙,有利于高速行车;对石料级配和沥青规格要求较宽,材料组成设计比较容易满足要求;沥青用量少,且不用矿粉,造价低。热拌沥青碎石适宜用于一般公路,不宜用于高等级公路。中粒式、粗粒式沥青碎石宜用作沥青混凝土面层下层、联结层或整平层.沥青贯入式:贯入式路面的强度与稳定性主要由石料相互嵌挤作用构成。贯入式路面需要2-3周的成型期,在行车碾压与重力作用下,沥青逐渐下渗包裹石料,填充
13、空隙,形成整体的稳定结构层,温度稳定性好,热天不宜出现推移、拥包,冷天不宜出现低温裂缝,贯入式路面的最上层应撒布封层料或加铺拌和层。沥青贯入式适用于二、三级公路,也可作为沥青混凝土面层的联结层.沥青表面处治:沥青表面处治可改善路面行车条件,承担行车磨耗及大气作用,延长路面使用年限。所铺筑的沥青路面,其厚度可大于3厘米。在计算路面厚度时,其强度一般不计。沥青表面处治,一般用于三级公路,也可用作沥青路面的磨耗层、防滑层。一、概况近几年,随着我国公路建设的发展,沥青混凝土路面以其比单纯的混凝土路面具有诸多优势特点,而越来越多地被应用到高等级公路建设中,但是沥青混凝土路面的一些问题却不容忽视。在各种因
14、素的影响下,不可避免的会出现很多病害,沥青混凝土大部分设计年限为15年,然而部分地区局部路段路面使用年限2年都不足,既影响使用功效又浪费资源.以上海最近投入使用的郊环线为例,上海属高温潮湿重交通区,全年适合沥青路面施工气候的时间较短,原材料来源不稳定,超荷载交通情况严重,投入使用2年来,局部路段已出现不同程度的病害,尤其是“白改黑和公路交叉口交通密集处病害尤其严重。二、常见沥青路面病害类型及产生原因沥青路面的病害产生是多种因素综合作用的结果,其种类繁多,但主要表现为裂缝、车辙、沉陷、坑槽、唧泥、泛油、波浪、拥包、表面磨光、松散剥落等。现就沥青混凝土路面最常见的裂缝、路面推移、泛油和油斑、车辙产
15、生的原因进行分析。1、裂缝裂缝是沥青混凝土路面最常见的病害之一,按其形状又基本分为横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝和反射裂缝四种:1.1横向裂缝:裂缝与路中心线基本垂直,缝宽不一,缝长贯穿部分路幅或整个路幅。裂缝一般比较规则,每隔一定的距离产生一道裂缝,裂缝间距的大小取决于当地的气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。1.2纵向裂缝:裂缝走向基本与行车方向平行,裂缝长度和宽度不一。主要集中在行车道轮迹分布密集处,因为高速公路交通渠化分明,轮迹位置及轮迹分布范围较小,大车、慢车、重型车辆全部集中在行车道上,快车、小型车,轻型车行驶于超车道机会明显增多,超车道上荷载较小,交通量相对较小,纵向裂缝也较
16、小,纵缝缝宽一般在510mm,靠近标线或位于车道中央,且绵延几十米,甚至数百米。常以单条裂缝形式出现。产生的原因有两种可能性,一种情况是沥青面层分路幅摊铺时,两幅接茬处未处理好,在车辆荷载及大气因素作用下逐渐开裂;另一种情况是由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水侵蚀产生不均匀沉陷而引起。1。3网状裂缝:裂缝纵横交错,缝宽1 mm以上,缝距40cm以下,1m2以上。1.4反射裂缝:基层产生裂缝后,在温度和行车荷载作用下,裂缝将逐渐反射到沥青表面,路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。半刚性基层的开裂通常由温缩或干缩引起,多数情况是在基层铺筑后,由于未按规定及时养生或未及时铺筑沥青面层,使基层
17、长期暴露在大气中,在降温和水分联合作用下而开裂;当然也可能是在铺筑沥青面层后,路面在使用过程中,由于温度骤变使基层的日温差超过某一范围致使其温度应力超过其抗拉强度而断裂.后者一般发生在沥青面层较薄且日温差较大的地段.笔者在郊环线病害发生地点实际观察过发现,在“白改黑”路段和桥头回填路段反射裂缝病害比较普遍,究其原因,“白改黑”路段原设计“白色”路面设计年限和标准相对现在而言低,且路基设计标准也是参照以往的交通情况和要求,在沥青路面施工后,重交通荷载下,“白色”路面产生裂缝,反射到沥青路面;桥头回填路段主要是因为软基路段不均匀沉降引起的裂缝直接反射到沥青路面。另外,行车荷载的作用加速裂缝的发展,
18、二灰碎石在施工及运营中由于种种原因会产生细微裂纹。根据断裂力学理论,半刚性基层内存储的能量由行车荷载提供,并通过裂纹失稳扩展消耗能量,这个过程不断反复进行,使独立的裂纹扩展为数条贯通宏观裂纹,直到形成小裂缝,最后成为贯穿裂缝。这是行车道裂缝多于超车道,交通量轴载次数大的裂缝多于交通量小的原因所在.由于沥青面层存在孔隙,路面和绿化带水分渗入,在行车荷载作用下裂缝处出现唧泥现象。二灰碎石因水而剥落,松散致使路面结构承载力不足,出现啃边现象,并可能发展成缝边网裂或坑塘、沉陷等。2、路面推移沥青混凝土面层推移,主要是指混合料在道路的纵向发生位移,它可能是在施工期间发生或者是在道路通车一段时间后产生,尤
19、其在高温天气下.3、泛油和油斑泛油和油斑是指沥青混合料中粘结料集中到局部地方,最直接的判断方式就是在道路轮迹处出现发亮的纵向条纹,在施工铺设和通车后阶段都有可能出现。路面推移以及泛油和油斑这两种病害产生的最主要的原因是混合料离析。混合料发生离析时,粗集料和细集料分别集中于铺筑层的某些位置,使沥青混凝土不均匀、配合比级配与原设计不符,混合料失去原设计达到的粘接力就形成了路面推移,而混合料的不均匀还会导致集料和沥青分离,沥青集中到一处形成泛油和油斑。混合料离析又是由什么引起的呢?a.沥青混合料本身的原因:配合比设计若采用间断级配、大粒径较粗级配均易产生集料的离析;沥青用量偏大也易产生离析;b.混合
20、料拌和过程、运输、摊铺过程中的离析:拌和温度过高,连续式拌和均易产生离析。当拌和料被放入运输车时,将有一部分骨料流向车厢的侧面,造成粗细集料集中现象.同时热量损失在运输车厢周边立刻出现,在改性沥青路面中,由于要求温度高,这样的现象就越明显。在热混合料运输中,尤其是运距越长,越会造成车厢底、侧及顶面温度降低。卸料时料在顶面温度低的料落在摊铺机受料斗的两侧,当料车卸完料以及受料斗中料堆接近消失时,两侧冷料向内落下,被输送带送到后面的分料室,并被整平,整平板不可能使较冷的混合料与高温混合料一样固结。在摊铺层上就会出现离析小面积,由于每一车料都可能产生这种由于温度差异而造成的离析破坏,周期性的破坏现象
21、也就更加明显。摊铺后路面材料和温度的离析将直接造成压实后路面空隙率的不均匀.4、车辙车辙一般是在温度较高的季节,沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成。它通常是在伴随沥青面层压缩沉陷的同时,出现侧向隆起,二者组合起来构成的。路面的永久变形主要发生在沥青面层中。因此,为了延缓车辙的形成,主要应从提高沥青面层材料的高温稳定性来着手考虑。此外,车辙的严重程度与沥青面层的结构组成和配合比有极大关系,型沥青混凝土路面自身的抗车辙能力比型好的多。上海市中心城区的沥青路面车辙病害也较普遍,大部分集中在公路交叉口,车辆来往多,高温天气路面下受碾压严重更容易出现车辙,修补更换新的沥青混凝土后
22、,但未经严格保养就投入使用,在新的碾压下又会出现车辙,往往出现恶性循环。三、病害防治技术和处理方法1、裂缝的预防措施和治理措施:1.1产品生产前对原材料特别是沥青做试验,根据沥青路面施工及验收规范(gb50092)要求,按本地区气候条件和道路等级选取适用的沥青类型。以减少或消除沥青面层温度收缩裂缝。采用优质沥青更有效。1.2合理组织施工,尽量避免冷接缝。对于冷接缝的处理,应先将接缝处沿边缘切割整齐、清除碎料,然后预热软化接缝处,涂刷乳化沥青,再铺筑新混合料.碾压时,压路机在已压实的横幅上,钢轮伸入新铺层15cm左右,每压一遍向新铺层移动15-20cm,直到压路机全部在新铺层为止。对于纵向裂缝,
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