SMA施工控制与现场监理

SMA 施工控制与施工控制与现场监现场监理理 摘要 本文通过宁扬 宁合公路旧水泥混凝土路面加铺改造 工程 论述了 SBS 改性沥青 SMA 的生产 摊铺 碾压等施工工艺 并结合宁扬公路扬州段后场 监理 宁合公路 B 标 段前场监理阐述了 SMA 的质量控制措施及施工中应注意的问题 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 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 80 年代初石棉纤维禁用而引进木质素纤维后 SMA 性能提高并得到广泛应用 1998 年宁扬一级公路旧水泥混凝土路面加铺改造工程 在加铺层的上面层采用 4cm 改 性 沥青 SMA 16 型路面结构 宁扬公路扬州段采用现场加工 SBS 改性沥青 路面施工于 1998 年 1 0 月结束 1999 年宁合一级公路旧水泥混凝土路面加铺改造工程 在加铺层的 上面层采用 4cm 改性沥青 SMA 13 型路面结构 宁合公路采用成品 SBS 改性沥青 路面 施工于 1999 年 10 月结 束 上述两条路自交付使用至今运行状况良好 1SMA 的施工控制 1 1 施工前准备工作 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 2 对于现场加工 SBS 改性沥青的工程 改性剂 SBS 的存放时间不宜太长 以防止老化 3 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 4 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 5 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 170 180 之间 1 2SMA 的制拌 生产 SMA 采用的间歇式沥青拌和机额定生产能力为 200t h 实际生产能 力为 133 155t h 在采用间歇式沥青拌和机时 SMA 与普通沥青混合料生产的主要区别是 1 木质素纤维的分散拌匀非常重要 干拌时间延长 5 15s 加入沥青后的拌和时间延长 5 10s 总生产时间延长 15 25s 2 由于沥青可能会离析 SMA 不应在贮料仓里储备时间过长 贮料仓里 SMA 的数量不宜 过多 3 采用人工添加木质素纤维易产生由于人为因素而少加或多加的现象 从而 影响 SMA 的使用品质 采用机械添加木质素纤维应防止输送管道堵塞 4 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 10 20 左 右 沥青加热温度掌握在 170 180 矿料加热温度在 185 195 矿粉和纤维不加 热 混 合料出料温度控制在 170 185 实际施工时的温度范围 当混合料超过 195 时 予 以废弃 实践证明 这样的温度施工没有困难 宁扬公路和宁合公路 SMA 面层采用玄武岩石料 石灰石矿粉和 SBS 改性沥青 生产配合 比油石 比宁扬公路为 6 5 宁合公路为 6 2 稳定剂为木质素纤维 宁扬公路用量为混 合料重 量的 0 375 宁合公路用量为混合料重量的 0 30 SMA 矿料级配见表 1 表 2 宁扬公路 SMA 16 型矿料级配范围表 1 筛孔 方孔 mm 19 0 16 0 13 2 9 5 4 75 2 36 通过量 100 90 100 65 85 40 60 24 30 16 24 筛孔 方孔 mm 1 18 0 6 0 3 0 15 0 075 通过量 14 22 11 17 10 14 9 13 8 11 宁合公路 SMA 13 型矿料级配范围表 2 筛孔 方孔 mm 19 0 16 0 13 2 9 5 4 75 2 36 通过量 100 100 90 100 55 75 22 32 15 26 筛孔 方孔 mm 1 18 0 6 0 3 0 15 0 075 通过量 14 24 12 20 10 16 9 13 8 11 1 3SMA 的摊铺和碾压成型 SMA 的摊铺与普通沥青混凝土相同 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 160 180 温度低于 140 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 SMA 的摊铺厚度应根据试验路的数据来确定 SMA 的松铺系 数通常在 1 1 5 1 20 之间 SMA 的碾压遵循 紧跟 慢压 高频 低幅 的原则 碾压温度越高越好 摊铺后应立即压实 不得等候 压路机应以 2 4km h 的速度进行均匀的碾压 碾压按初压 1 遍 复压 2 遍 终压 1 遍 三阶段进行 终压温度一般控制在 110 130 实际施工时的温度范围 终 压时不得振动 在碾压过程中 可以发现混合料能在高温状态下用振动压路机碾压 而不 产生推拥 碾压成型后表面有足够的构造深度又基本上不透水 经测定 SMA 路面构 造 深度在 0 9 1 25 之间 SMA 的碾压与普通沥青混凝土碾压相比 有以下几点值得注意 1 为了防止混合料粘轮 可在钢轮表面均匀洒水使其保持潮湿 水中掺少量的清洗剂 或其它适当的材料 但要防止过量洒水引起混合料温度的骤降 2 压路机碾压时相邻碾压带应重叠 1 3 1 4 轮宽 碾压工作面长度 30 50m 3 SMA 面层一旦达到足够的密度后 碾压即应停止 过度碾压可能导致沥青玛蹄脂结 合 料被挤压到路表面 影响构造深度 工作中应密切注意路表情况 防止过度碾压 4 由于 SMA 混合料使用了 SBS 改性沥青且沥青含量高 因而粘度大 不得使用轮胎式 压路机 碾压 以防止粘轮及轮胎揉搓造成沥青玛蹄脂挤到表面而达不到压实效果 1 4SMA 混合料沥青含量的控制 设计沥青混合料的难点在于保证其坚硬的矿物骨架和合适的沥青用量 沥青用量 过多 将造成粗骨料之间的分离 易产生油斑 沥青用量过少 混合料将难以压实 空隙率过高 骨料之间的沥青膜过薄 从而影响其耐久性 因此 在实际操作过程中应随时控制每天 SMA 混合料的沥青用量 每天分上 下午在后场各取一组沥青混合料进行马歇尔试验 抽 提试验 及时了解沥青混合料的油石比 空隙率 稳定度等各项技术指标 并作相应调整 SMA 混 合料出料以混合料拌和均匀 纤维均匀分布在混合料中 所有矿料颗粒全部裹覆 沥青结合料 为度 拌和时间视实际情况可相应增减 1 5 油斑的成因及处理方法 在 SMA 路面摊铺 辗压成型过程中 路面可能会出现油斑 产生油斑的原因有以下几点 1 运输距离较远 SMA 混合料中骨料与沥青产生离析 2 SMA 混合料温度过高 改性沥青发生老化 3 纤维掺加剂拌和不均匀 4 拌和时间太短 SMA 混合料拌和不够充分 5 用油量过高 6 压路机碾压遍数过多 使路面超压 7 拌和料 特别是纤维掺加剂 及路表含有一定的水份 8 摊铺机等料时间过长及运料车积压过多 发生沥青析漏 摊铺中出现的油斑应及时铲除并用热料填补 碾压中出现的油斑 应及时在油斑区域洒机 制砂 当摊铺时遇雨或下层潮湿时 严禁进行摊铺工作 2SMA 的施工现场监理 2 1 重视施工前期的监控 在宁扬公路和宁合公路监理工作过程中 监理应首先对已确定的施工单位的 资质 人员 设备 组织系统等进行了解 提出建议和意见 并在施工过程中对前 期工作完成情况进行 检查 如对施工组织设计的审查 监理大纲的交底 等 并召开由业主 承包商 监理单位 参加的协调会 现场解决施工中可能出现的问题 2 2 实行预防为主的原则 在监理过程中 我们除把握好各工序的质量验收 还对施工过程中较易出现的质 量问题 向施工单位提出监理意见 尽可能地将隐藏在施工过程中的一些事故因素消灭在萌芽状 态 使施工单位不返工或尽量少返工 在宁扬线扬州段施工监理过程中 短短 22d 时间共 发出书 面监理通知 4 份 在宁合线 B 标段施工监理过程中 每天将 监理日记 打印后交 给业主 明 确施工中注意预防的问题 及时指出施工中的不足 使施工单位在施工中对改 性沥青混合 料的施工有了明确的认识 为确保施工质量打下良好的基础 2 3 依托科技优势 确保工程质量 监理组利用江苏省交通科学研究院信息灵 人员素质高的优势 及时解决施 工中出现 的 问题 如在宁扬线 SMA 加铺过程中 监理组利用德国 JRS 公司 SMA 施工专家讲学机会 请德国专家来施工现场进行指导 德国专家在参观后对油斑的处理提出了自己的意见 并 针对 SMA 特殊的施工工艺阐明了德国在 SMA 方面的施工经验 提出了 先重 后轻 的碾 压原则 实践证明 使用该方法能够减少碾压遍数 节省施工单位机械台班 施工中效果 较为理想 既提高了经济效益 又确保了工程质量 2 4 及时检测 把握工程质量 为了确保 SMA 沥青罩面的施工质量 充分利用江苏省交通科学研究院 的试验 设备和现 场试验室的条件 对沥青路面平整度 密实度 厚度 弯沉 摩擦系数 构造深度 油石比 等进行检测 做到当天施工当天进行钻蕊取样 第二天出报告 对前一天的 施工质量进行 评定 指导第二天的施工 如发现钻蕊取样后测定的密实度效果没有预期的理 想 第二天 及时调碾压顺序及遍数 使密实度达到满意的效果 2 5 对施工现场实行跟踪监理 施工过程中加强现场巡视 跟踪监理 有利于发 现问题并及时予以解决 如在宁扬线施工 过程中 有一段约 30m 的地段混合料摊铺后没有及时碾压 经现场监理及时干预后问题才 得以解决 避免了工程质量事故的发生 驻地监理经常对后场堆料场进行巡视 要求承包商将各种材料分别堆放整齐 对细集料作 好防雨工作 一旦发现细集料受潮 即要求施工单位进行处理 驻地监理一般开拌后就在 拌 和操作间 现场观察拌和情况 逐盘打印各个热料仓的材料质量 矿粉质量及一盘混合 料的 总质量 及时计算出矿料级配 与标准配合比进行对照 控制拌和时间 检查出料温 度 发现问题及时处理 例如 由于拌和机只有四种拌和进料仓 且仓门开启快 关闭慢 这样造成用量少的细集料偏多 拌和料配合比不能满足要求 通过及时调整冷料仓进料比 例 保证了配合比的设计要求 通过现场巡视 对发现运输车辆有剩余废料及油水混合物过多的情况 及时阻止运料车运 入施工现场 并予以清除 检查出厂混合料的温度 对不满足温度要求的沥青混合料坚决 予以废料 保证了沥青混合料的质量 3 结束语 1 从 SMA 使用效果来看 上面层采用 5cm 厚 SMA 能更好地发挥 SMA 的水稳定性和耐 疲 劳性能 2 SMA 在沥青路面上面层使用较多 中面层及下面层使用 SMA 还不普遍 有待于进一 步 开发 3 SMA 混合料温度在 190 200 时的性能有待于铺筑试验路进一步检验 4 添加木质素纤维后 SMA 路面结构比普通沥青混凝土路面成本高 20 左右 5 目前 SMA 在我国首都机场高速公路 八达岭高速公路 保津高速公路等国内多条高 速公路得到应用 我省大规模使用 SMA 仅限于宁扬线和宁合线加铺改造工程 高速 公 路路面使 用 SMA 至今仍为空白 截止 1999 年底 相信在不久 的将来 SMA 将在我省 高等级公路路面上得到大力推广使用 参考文献 1 沈金安 改性沥青与 SMA 路面 北京 人民交通出版社 1999 7 2 公路改性沥青路面施工技术规范 JTJ036 98 1998 12 关于关于 SBS 改性改性沥沥青配合比青配合比设计设计及施工技及施工技术术的探的探讨讨 摘要 在良好的设计配合比和施工条件下 SBS 沥青能使沥青路面的耐久性和高温稳定 性明显提高 本文将根据南二路的施工试验情况 简要讲述 SBS 改性沥青的施工技术要求 关键词 SBS 沥青混合料 配合比设计 技术要求 一 引言 聚合物改性沥青是一种技术含量和附加值较高的新型优质筑路材料 它通过把聚合物掺入 道路沥青中而改善使用性能 能显著延长路面寿命 降低噪声 提高行车舒适性和安全性 SBS 沥青作为一种改性沥青胶结料 早在 20 世纪 90 年代就已出现 由于 SBS 是一种热塑 性橡胶共聚物 使用量大 费用较高 由于受经济条件限制 所以在国内一直没有大面积推 广 在 2002 年由华东石油大学研究所研制成功 SBS 沥青改性剂 与东营市公路局材料处 合作生产 SBS 改性沥青混合料 并在东营市南二路进行施工试验 下面结合东营市南二路 一期工程的施工 监理情况 谈谈对 SBS 沥青配合比设计以及工程施工过程中的注意事项 二 SBS 改性沥青概述 SBS 改性沥青是在原有基质沥青 AH 70 的基础上 掺加 2 5 3 0 4 0 的 SBS 改性 剂 改性后的沥青 与原沥青相比 其高温粘度增大 软化点升高 在良好的设计配合比和 施工条件下 沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高 在 SBS 改性沥青生产过程中进行 了大量的室内试验 生产后对其技术指标进行了现场实验 实验结果表明 外掺 3 0 SBS 的改性沥青 软化点 针入度等指标均满足改性沥青规范要求 可用 SBS 改性沥青做沥青 混合料的配合比设计 三 SBS 沥青混合料的配合比设计 为了使设计的混合料能够达到实施效果 需要从材料要求 施工工艺 质量控制标准和质 量控制方法等诸多方面提出以下要求 希望能够引起注意 一 原材料要求 1 1 粗集料 用于改性沥青混合料面层的粗集料 宜采用碎石或碎砾石 其粒径规格和质量要求均应符 合 公路沥青路面施工技术规范 JTJ032 94 的规定 1 粗集料应洁净 干燥 无风化 无有害杂质 且具有一定硬度和强度 2 粗集料应具有良好的颗粒形状 破碎砾石用于高速公路 一级公路时 应采用大砾石破 碎 并至少应有两个以上的破碎面 3 对于抗滑表层粗集料应选择硬质岩 中性或基性火成岩 由于硬质岩石与沥青的粘接 力存在着较大差异 粗集料与沥青的粘附性应不小于 4 级 对于 3 5mm 石屑部分由于含 量较低 并且该部分对沥青混合料形成嵌接结构有一定的作用 建议用硬质岩石屑 玄武 岩 1 2 细集料 细集料包括人工砂 天然砂 沥青路面面层宜采用人工砂作为细集料 细集料应洁净 干燥 无风化 无有害杂质 有适当的颗粒组成 并与改性沥青有良好的粘附性 天然砂由于质量 变化大 大部分为中粗砂 形状较圆滑 与沥青的粘附性差 对沥青混合料影响较大 对于 高速公路 一级公路沥青混合料 天然砂的含量不宜超过 20 可用 0 3mm 的石屑粉代替 天然砂 1 3 填充料 用于改性沥青混合料面层的填料应洁净 干燥 其质量应符合 公路沥青路面技术规范 规 定的技术要求 1 改性沥青混合料填充料宜采用强基性岩石 石灰岩 岩浆岩 等增水性石料经磨细得到 的矿粉 矿粉要求干燥 洁净 不宜使用混合料生产中干法除尘的回收粉 2 采用水泥 消石灰粉做填料时 其用量不宜超过矿料总量的 2 3 对于沥青表面层混合料不推荐使用在混合料生产排回收粉 当塑性指数小于 4 且亲水 系数小于 0 8 时 经过试验可以部分的使用 回收粉用量每盘不能超过矿粉总量的四分之 一 1 4 SBS 改性沥青技术要求 技 术 指 标 SBS 改性沥青 针入度 25 100g 5s 0 1mm 最小 60 针入度指数 PI 最小 1 0 2 延度 5 5cm min cm 最小 30 软化点 TR B 最小 55 含蜡量 蒸馏法 最大 3 运动粘度 135 Pa s 最大 2 3 闪点 最小 230 溶解度 最小 99 离析 软化点差 最大 3 2 5 弹性恢复 25 最小 65 旋转薄膜烘箱试验 RTFOT 后残留物 4 质量损失 最大 1 0 针入度比 25 最小 60 延度 5 cm 最小 20 注 1 针入度指标 PI 由 15 25 30 等三个以上不同温度的针入度 按式 1Gp AT K 进行线行回归 再计算获得参数 A 后由下式求得 直线回归的相关系数 R 不得低于 0 997 PI 20 500A 1 50A 2 表中 135 运动粘度可采用 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ052 93 中的 沥 青粘度测定法 勃洛克菲尔德粘度计法 进行测定 若在不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下易于泵送和拌和 或经试验证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量 容易施工 可不要求测 定 有条件时应测定改性沥青在 60 时的动力粘度 用毛细管法测定 3 改性沥青在现场制作后立即使用或贮存期间进行不间断的搅拌或泵送循环时 对离析 试验指标可不作要求 4 老化试验应采用旋转薄膜烘箱试验 RTFOT 方法为准 允许采用薄膜加热试验 TFOT 代替 但必须在报告中注明 且不得作为仲裁结果 1 5 SBS 改性沥青试验中应注意的问题 1 试验样品的取样 在施工过程中所用的改性沥青每车都必须检验 取样一定要均匀 具有代表性 对每份试 样应加热后一次浇满所需的试模 不宜重复加热使用 试验浇模的温度必须达到 160 以 上 并且浇模和混合料的制备之前 必须充分搅拌均匀 2 做软化点试验时 必须按试验规程将试样加热至充分流到后 浇注试样环 不允许使用 其他方法填满试样环 否则试验结果误差很大 二 沥青混合料配合比设计 改性沥青混合料的配合比设计 应遵循 公路沥青路面施工技术规范 中关于热拌沥青混合 料配合比设计的目标配合比 生产配合比及试拌试铺的三个阶段 确定矿料级配及最佳改 性沥青用量 2 1 级配 沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计 级配选择原则 AC 13I 型混合料 2 36mm 以下筛孔通过量应取级配下限以达到密实 嵌挤 2 2 粉料比 小于 0 075mm 含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大 混合料级配中小 于 0 075mm 的含量必须考虑粗集料本应含有的粉尘部分 要求矿粉含量不超过沥青含量 小于 0 075mm 部分与沥青含量之间的比值即粉料比应存在 1 1 2 之间 对沥青面层混合 料矿粉含量宜取 4 5 5 2 3 混合料技术指标 为有效的提高沥青路面的性能 表面层沥青混合料一方面要满足泌水条件 另一方面 又 要防止出现超密现象 因此 需要对沥青混合料的体积指标进行进一步的限制 见下表所 示 试验项目 技术要求 备注 击实次数 次 双面各 75 沥青混合料的理论最大相对密度以实测法为准 稳定度 KN 7 5 流值 0 1mm 20 40 空隙率 AV 3 6 饱和度 VFA 70 85 矿料间隙 VMA 根据最大粒径参照规范 击实温度 160 残留稳定度 80 车辙试验动稳定度 次 mm 2000 2 4 注意事项 改性沥青混和料的设计过程中以下问题上引起注意 A 混和料的拌合和击实温度应根据改性沥青路面施工技术规范和根据沥青胶结料的粘温 关系曲线进行确定 进行室内配合比设计时的拌合 击实温度应与拌合厂拌合温度 现场 碾压温度一致 建议温度见下表 改性沥青的试验和施工温度 温 度 密级配沥青混合料 拌合温度 不小于 160 初压温度 不小于 150 复压温度 不小于 140 终压温度 不小于 120 B 试验取样和拌合时要保证沥青胶结料的均匀性 应将制备好的胶结料拌合均匀后进行 取样和混合料的制备 C 混合料体积指标的测定要统一 对于密级配沥青混合料试件密度的测定应统一采用表 干法 D 改性沥青混合料的水稳定性应符合以下两个指标要求 达不到要求时应采取抗剥落措 施 1 采用 沥青混合料马歇尔稳定度试验 方法测定的 48h 浸水马歇尔稳定度试验残留稳定 度不应小于 80 2 采用 沥青混合料冻融劈裂试验 方法测定的劈裂强度比不应小于 80 四 SBS 沥青混合料的施工 SBS 沥青是一种以弹性塑胶类改性沥青 正确使用可以显著提高沥青面层的抗车辙性能 增加耐久性 增加抗老化能力 延长公路的寿命 与 AH 70 基质沥青相比 SBS 沥青的粘 度和软化点显著增加 SBS 沥青的运输储存和路面面层施工有一些与基质沥青不同的要求 只有正确使用才能达到预期效果 1 运输的技术要求 SBS 沥青在生产工厂装车温度必须保持在 160 以上 运到混合料拌合场的温度不应低于 140 运输车辆须在 24 小时内运到指定地点 并及时把沥青泵送到沥青储存罐中 2 沥青拌合场储存的技术要求 SBS 沥青的储存温度应保持在 150 左右 若温度低于所要求的储存温度 SBS 沥青的粘 度过大 从而导致沥青罐的油管路堵塞 最后只能停产修理 沥青热拌厂应尽量少储存 SBS 沥青 做到随进随用 用时多存 不用时少存 存贮是不宜 超过 24h 当一天的施工任务完成后 应尽量用完罐中的沥青 或者给沥青罐加满沥青 或把剩余的 少量沥青抽到其它储存罐内 以减少沥青与空气接触的表面积 从而防止沥青老化 沥青拌合厂储存罐大部分为卧式 为保证 SBS 改性沥青的均匀性 应在贮存罐顶部安装搅 拌器 或用贮存罐中自带搅拌器 搅拌器每 3 小时搅拌一次 搅拌时间每次 20 分钟 3 泵送的技术要求 SBS 沥青运输 储存温度要求较高 当生产混合料时需要用沥青泵送到混合料搅拌机中 由于沥青泵带有过滤器易被某些物质堵塞过滤器网眼 从而影响沥青的泵送能力 建议使 用网眼较大的过滤器 9 5mm 以上 同时加强沥青管线的保温措施 以防止管线中的 SBS 沥青温度降低堵塞管线 4 拌合 运输的技术要求 为保证沥青混合料的质量更稳定 沥青用量更准确 宜采用间隙式拌和机拌和 拌和必须 均匀 只有 SBS 沥青改性剂完全分散在沥青中 才能充分发挥其效能 对于密级配 AC 13I 混合料 应做到拌合后的混合料均匀一致 无细料和粗料分离及花白 结成团块的现 象 由于 SBS 改性沥青混合料的施工温度要求较高 建议拌合温度控制在 160 运输车必 须加盖篷布或其它保温材料 防止结合料表面结硬 为确保摊铺连续以及平整度大小符合 技术规范要求 必须保证摊铺机前至少两辆车等待卸料 决不能出现摊铺机等车的现象 其余要求应满足改性沥青路面施工技术规范的技术要求 5 摊铺的技术要求 SBS 沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工 以减少摊铺机和压路机的停顿 应尽量