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SMA施工控制与现场监理

作者:LunWen 来源:中华论文网-免费论文下载 加入时间:2005-9-20

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