SMA沥青混合料（精选10篇）
SMA沥青混合料 篇1
对于沥青材料, 不管是否经受荷载的作用, 都会不断老化, 其性能都将随之变化。许多沥青路面的使用寿命短, 与它们的耐老化性能关系是非常密切的。毫无疑问, 沥青结合料自身的耐老化性能是影响沥青路面使用质量和寿命的主要因素, 国内外对沥青路面老化的研究也主要集中于沥青结合料自身的耐老化性能上。但研究发现, 仅仅通过沥青自身的老化性能评价沥青路面的耐久性是远远不够的, 沥青和矿料的相互作用及混合料的结构 (空隙率、级配组成等) 对沥青混合料的老化均有影响。本文对SMA13沥青混合料进行了老化试验, 并采用动态间接拉伸试验参数作为沥青混合料抗老化性能的评价指标, 研究了SMA13沥青混合料的抗老化性能, 同时与传统密实级配AC13沥青混合料的抗老化性能进行了比较。
1 试验设计
1.1 材料选择
1.1.1 沥青
试验采用SBS改性沥青, 经检测其技术指标列于表1中。
1.1.2 矿料
2.36mm以上集料采用山东章丘产玄武岩, 机制砂为隆尧产石灰岩, 填料为添加25%消石灰的矿粉。矿料的技术指标列于表2中, 矿粉的视密度为2.6479g/cm3。
1.1.3 级配类型
本文选取的矿料级配见表3, 试验时采用级配范围中值。
1.2 最佳沥青用量确定
用标准马歇尔方法确定的SMA13、AC13沥青混合料最佳油石比PB、试件毛体积密度Gb, s、空隙率Va、矿料间隙率VMA和沥青饱和度VFA值见表4。
1.3 沥青混合料老化条件
沥青混合料的老化过程分为两个阶段, 即短期老化和长期老化。短期老化表征沥青路面建设期沥青混合料因受热引起的老化, 开始于拌和厂, 终止于沥青路面压实后温度降至自然温度;长期老化表征沥青路面使用期内沥青混合料因光照、温度、降水和交通荷载的综合作用导致的老化, 开始于路面建成之后, 终止于路面服务性能下降至不满足行车的要求。
经过广泛的研究, SHRP项目提出模拟沥青混合料短期老化和长期老化的试验方法为:对短期老化, 建议采用烘箱加热135℃、4h的老化条件;对长期老化, 建议采用烘箱加热85℃、120h的老化条件。上述方法也已经列入我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTJ052-2000) 。
考虑到本研究使用的改性沥青粘度较大, 135℃短期老化后成型各种试件时需提高成型温度, 由此会增加很多复杂因素的影响, 因此, 短期老化烘箱加热温度采用了改性沥青粘温曲线确定的击实温度160～165℃, 即短期老化条件为165℃、4h。长期老化条件不变。
1.4 沥青混合料抗老化性能评价
1.4.1 评价指标
沥青路面的老化使沥青混合料的劲度提高, 这对沥青路面的高温抗车辙能力是有益的, 但对沥青路面低温抗裂性能和抗疲劳性能是有害的。因此评价沥青混合料的力学性能试验方法主要有回弹模量试验、间接抗拉试验、蠕变试验和动力模量试验。
由于路面结构实际上受到来自车辆、气候、人文等因素不断变化的作用, 其实际工作状态无论是力学模型、材料的性质都与现行的静态力学体系有着较大的差距。而基于动态测定方法确定的沥青混合料的参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应, 正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质的优点。因此, 本文选用了基于动态荷载作用下的间接拉伸劲度模量作为沥青混合料抗老化性能的评价指标。
1.4.2 试验设备
由于动态试验的准确性, 对试验仪器的要求、对传感器精度的要求都远远高于静态试验。本文试验采用了英国Cooper NU-14多功能气动沥青材料试验机。该试验机采用气压调节器提供压强为9～12MPa的压缩空气, 通过滚动隔膜型的气压传动装置产生径向的脉冲荷载, 对试件劈裂, 荷载传感器量程为20kN, 精度可达所施加荷载的2%;两个 LVDT位移传感器测定试件径向变形, 精度可达 (50±1) μm。其结构见图1。试验数据自动采集并进行计算。
1.气动荷载驱动器 2.钢质荷载框架 3.荷载传感器 4.上加压条 5.沥青混凝土试件 6.LVDT调节器 7.LVDT固定架 8.下加压条 9.LVDT定位夹
1.4.3 试验条件
试验采用马歇尔标准击实法成型的圆柱体试件, 试件直径为Φ101.6mm±0.25mm, 高度为63.5mm±1.3mm。试验前沿圆周4等分点用游标卡尺量测四点高度, 准确至0.1mm, 以其平均值计。
试验温度为20℃, 沥青混合料泊松比为0.35;荷载采用半正弦波、加载频率5Hz, 荷载脉冲上升时间为124ms, 测定目标水平变形量为5μm。试验过程中, 试验机自动根据目标水平变形量调整施加荷载值, 并采集荷载调整后5个波形的数据计算动态间接拉伸劲度模量。
2 试验结果分析
2.1 试验结果
劲度模量是所加荷载、水平变形、样品尺寸和泊松比的函数。未老化、短期老化后和长期老化后沥青混合料在水平变形量为5μm时所施加的荷载及计算得到的劲度模量、标准差s、变异系数Cv等结果见表5。
2.2 试验结果分析
(1) 经历短期老化、长期老化后, SMA13和AC13达到相同目标水平变形时所施加的荷载、动态间接拉伸劲度模量都明显增大。
(2) 长期老化前须先进行短期老化试验, 即长期老化实际包含了沥青混合料短期老化阶段。沥青混合料经短期老化、长期老化后, 其动态间接拉伸劲度模量与老化前比SMA13分别为1.83和2.23, AC13为1.57和2.03, 即在整个老化过程中, 短期老化阶段沥青混合料的施加荷载值、动态间接拉伸劲度模量值的变化幅度大于短期老化-长期老化阶段的变化, 即短期老化是沥青混合料老化的主要阶段。
(3) 一般认为, 沥青膜的厚度对沥青混合料的抗老化性能影响显著, 沥青膜厚度越薄, 沥青混合料老化越严重。本文根据沥青用量与集料表面积之比计算的SMA13和AC13沥青混合料沥青膜的平均厚度分别为7.5μm和7.8μm。相应于表5中的试验结果, SMA13沥青混合料的抗老化能力要低于AC13沥青混合料的抗老化能力。
当然, 上述计算沥青膜厚度的方法都有不合理的一面。因为每个集料的表面沥青膜厚度并不相等, 相对粗集料来说, 细集料表面的沥青膜要厚些。实际上从混合料的形成过程来看, 细集料和沥青共同组成了沥青混合料的粘结系统。
(4) 矿料级配组成也影响了沥青混合料抗老化性能的优劣, 这一点可以用沥青膜厚度对抗老化性能的影响来进行分析。相对粗集料来说, 由于细集料表面的沥青膜要厚些, 因此以粗集料占优势的SMA13抗老化性能要比以细集料占优势的AC13抗老化性能差些。因此, 在选择用于实际工程的沥青混合料时, 应根据主要解决的沥青路面破坏问题选择不同级配组成的沥青混合料。
(5) 空隙率对沥青混凝土的老化有较大的影响, 一般认为空隙率越大, 沥青混凝土越容易老化。由于本试验研究中SMA13和AC13沥青混合料的空隙率相差不是很大, 因此, 并没有反映出明显的影响。但在实际使用中, 应适当考虑空隙率对沥青混合料抗老化性能的影响。
3 结语
动态测定方法确定的沥青混合料性能参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应, 正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质。因此, 本文采用动态间接拉伸劲度模量试验参数更好地评价了车辆荷载作用下的SMA13沥青混合料的抗老化性能。
通过研究发现, 虽然沥青混合料老化的主体是沥青结合料, 但集料的组成、沥青与集料的相互作用对沥青混合料的老化也起着重要作用。因此, 沥青混合料老化的研究只从沥青方面研究是不够的。文中为了减少环境等多因素的影响, 将沥青混合料短期老化的条件调整为165℃、4h, 并从沥青膜厚度、矿料级配组成与空隙率等方面分析了对沥青混合料抗老化性能的影响。结果表明, SMA13沥青混合料的抗老化性能较AC13沥青混合料抗老化性能差些, 实际使用时应给予关注。
老化伴随着沥青路面的整个使用过程, 也影响着沥青路面路用性能的各个方面, 所以沥青混合料的老化值得关注。以往的研究包括SHRP的研究, 大都只研究了沥青结合料的老化, 而对沥青混合料的老化却没有过多的关注, 而且也没有建立室内沥青混合料的老化与实地老化之间的关系。因此, 该方向的研究还应继续进行。
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SMA沥青混合料 篇2
摘要：作为道路与铁道工程专业的必修专业课程，“沥青与沥青混合料”教学目前仍存在很多的问题。根据实践教学活动，并结合该课程的特点，分别从理论和实验的教学方法和教学手段出发，针对不同专业要求、学生层次、教师业务水平和教材建设等方面提出了相应的改革设想，改革措施的重点和核心是要激发学生学习“沥青与沥青混合料”这门课程的兴趣，以及自主学习的动力和自主创新的实践能力。
关键词：沥青与沥青混合料；教学改革；理论教学；实验教学
作者简介：黄宝涛（1975-），男，山东邹城人，江苏科技大学土木工程与建筑学院，讲师。（江苏?镇江?212003）袁鑫（1982-），女，河南南阳人，东南大学土木工程学院博士研究生。（江苏?南京?210096）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0083-02
近十年来我国高速公路建设突飞猛进，截至2010年，全国高速公路达7.41万千米，车道总里程为32.86万千米。“五纵七横”12条国道主干线已经提前全部建成。沥青路面由于无接缝、行车舒适、施工快捷、维修方便、噪音低成为了我国高速公路的主要路面结构类型。沥青与沥青混合料的性能决定了我国高速公路沥青路面的长期使用性能，“沥青与沥青混合料”是道路与铁道工程专业的一门非常重要的专业课程，是道路建筑材料专业基础课程的深化，更是路面结构方向硕士和博士研究生的专业学位必修课。该课程主要包括沥青和沥青混合料两大部分。“沥青与沥青混合料”是集设计理论和试验操作、施工检测、质量评定、养护维修于一体的道路与铁道工程专业必修学位课。随着中国高速公路建设的迅猛发展，新型沥青路面材料、新型施工技术、新型养护维修工艺层出不穷，这些新情况给该课程的教学增加了难度。为了实现道路与铁道工程专业本、硕、博三级培养目标，让学生真正掌握这门课程的主要内容并能将其应用于我国高速公路的工程建设实践，必须不断进行课程教学建设，探索新的课堂教学方法和新的试验教学方法。[1]
一、课程教学存在的问题
沥青与沥青混合料的研究对象是由级配石子组成骨料、沥青胶砂组成粘结料、中间有孔隙气体或孔隙流体组成的固、液、气三相非连续多孔介质材料。沥青与沥青混合料是一门研究沥青混合料的设计方法、沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、动态特性及疲劳性能和沥青混合料的老化性能的学科，它是土木工程、道路与铁道工程、桥梁与隧道工程等多个专业本科生的专业基础课和硕士、博士生的专业必修课，该门课程的突出特点是集设计理论和试验操作、施工检测、质量评定、养护维修于一体。[2]课程横向跨度大，学该门课程前首先要掌握道路建筑材料、材料力学、非连续介质力学、接触力学、石油沥青和细观动力学等多门专业基础课。沥青与沥青混合料研究的对象学生没有接触过、比较生疏，材料设计公式繁多以及试验操作、施工检测、质量评定的过程复杂等，因此，本科学生不易理解和掌握。沥青的物理性能和沥青混合料的设计方法及其长期路用性能是“沥青与沥青混合料”课程教学的主要部分。由于“无法按照需要设计出满足性能要求的沥青路面材料”，且随着技术的进步、试验手段的革新、新型沥青混合料的设计理论不断更新，但沥青与沥青混合料教材更新速度滞后，课堂教学时学生基本都是单向地接受老师的传授，外加沥青与沥青混合料抽象，学生学习热情不高，研究生更是不能积极主动地自学。
沥青与沥青混合料试验操作和长期路用性能评价的方法是该门课程学习的一个重要环节和学生深入理解所获取知识的实践手段。但是，目前实验教学方面存在很多问题，实验项目的开设受限于高校实验室的硬件设施，由于实验室设备不足，只能进行演示性实验教学。加上近几年以美国SHARP研究成果为代表的surpave沥青混合料设计法需要的试验设备价格昂贵，比如：旋转压实仪、低温弯曲蠕变梁BBR试验仪、动态剪切DSR流变仪、析漏试验、肯塔堡飞散试验仪等只有教育部行业重点实验室或国家重点实验室才能配备。一般学校的实验室无法配备沥青与沥青混合料这种新型常规的教学试验仪器，教师只能进行课堂演示实验说明，更无法指导学生进行试验操作，这些都跟不上与时俱进的教学新形势，因此，沥青与沥青混合料试验教学改革方面首先要购买新型沥青混合料试验设备。通过具体的试验操作，激发学生对沥青与沥青混合料的学习兴趣，提高学生的创新意识和创新能力，因此，试验教学是提高学生综合素质的一种重要途径。
二、理论课程教学的改革探讨
如何更好地上好沥青与沥青混合料的基础理论部分，让学生直观生动地接受沥青混合料的设计方法和设计过程、掌握沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、动态特性及疲劳性能、沥青混合料的老化性能的相关力学参数指标和性能评价方法及手段等相关的知识结构是该门课程教学改革的首要任务。由于沥青与沥青混合料的基础理论部分涉及的影响因素太多，对于理论课的教学革新不能太着急，需要针对本、硕、博不同层次的专业知识要求，以及一本、二本、三本等不同素质的学生以及不同专业知识背景的教师等方面循序渐进地推进教学革新。
1.关于专业要求方面
沥青与沥青混合料是公路与城市道路工程、机场工程、道路与铁道工程、桥梁与隧道工程、交通规划与管理、交通运输工程等交通土建专业的学位专业课，因此，理论课程教学方式的革新需要根据专业的不同深度要求，进行有针对性的教学方式改进，对不同特色的专业的学生不能统一传授相同的知识体系。譬如交通规划与管理专业的学生对知识点掌握的标准就相对道路与铁道工程专业的学生的要低，则讲授过程中需要针对交通规划与管理专业的要求对沥青与沥青混合料课程教学内容适当精简压缩，学生只要知道沥青与沥青混合料的知识体系和什么场合铺筑什么类型的沥青混合料即可；对于道路与铁道工程专业的学生，在讲授沥青与沥青混合料课程时，要详细讲授车辆间歇时间、随机轴载组合，最佳沥青用量对沥青混合料路面的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、动态特性及疲劳性能、老化性能影响的内容；对于硕士研究生教学，考虑学生需要对工程问题出现的机理和工程对策的需要，必需按照“细观认识机理，宏观解决问题”的思路对学生进行讲授，应该从材料组成、优化设计、沥青混合料细观结构决定其宏观路用性能的观点，将非连续介质力学、接触力学和细观动力学等方面的知识传授给学生。
2.在针对不同素质的学生方面
自从开设“沥青与沥青混合料”这门专业课以来，课程的理论教学覆盖了不同层次的学生，包括道路与铁道工程的硕士研究生、道路与桥梁专业的一本、二本、三本等不同层次类型的学生。由于沥青与沥青混合料授课过程中涉及车辆间歇时间、随机轴载组合，最佳沥青用量对沥青混合料路面的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、动态特性及疲劳性能、老化性能等相关的知识结构，对于理科出身的学生学习“沥青与沥青混合料”要相对容易些，而文科出身的学生由于缺乏严密的逻辑思维能力，学习起来难度较大。因此，要针对不同基础的学生，有针对性地循序渐进、浅显易懂地传授相关的知识体系，在条件允许的情况下，可以通过到交通工程施工企业的实验室和施工现场实地参观调研，通过施工企业工作人员对沥青混合料设计、检验、施工、检测、性能评定、维修养护等全过程操作让学生深入理解掌握本课程关键知识内容。
3.关于任课教师方面
教师首先要具有深厚的知识结构，宽阔的道路与铁道的专业背景、丰富的施工组织管理经验、掌握沥青混合料路面的检测评定技能、有较高的教学水平和技巧。因此，任课教师要根据自身情况有针对性的去“充电”：缺少施工组织管理经验的要经常到施工企业去锻炼学习；缺少检测评定技能的要到有资质的道路检测机构去学习；教学水平欠缺的要去听优秀教师的课，以便掌握教学方式和方法；通过一系列的途径不断充实任课教师的专业知识体系和传授知识方式和方法。要求任课教师能够结合我国高速公路工程建设的最新情况，结合新型沥青路面材料、新型施工工艺、新的沥青混合料设计方法、新的检测评价指标和评价手段、与时俱进地传授给具有不同层次的学生。要有目的的搜集国内外沥青与沥青混合料方面的最近研究成果的图片，将高速公路、民航机场沥青道仓的新材料的跑道图片做进课件里面，通过多媒体激发学生对沥青与沥青混合料的学习兴趣和自主学习的能力，并且培养学生的思考和创新能力。
4.关于教材的选择方面
为了培养不同专业的学生，对硕士研究生、本一、本二、本三和成教等五个层次的学生，要有针对性地编写不同层次的沥青与沥青混合料培养计划和课程教学大纲，要根据专业特点和学生层次不同而确定知识传授的深度和宽度。譬如道路与铁道工程专业硕士研究生要多增加些如何从材料组成、级配优化设计和细观动力学、随机荷载下高速公路沥青路面结构与材料的动力特性等方面的知识内容。土木工程专业重点介绍些适合住宅小区轻型载荷下彩色沥青路面的级配设计、最佳沥青用量的确定等方面的知识特性。定期组织沥青与沥青混合料的专业教师对所选用的教材结合学生的掌握情况进行综合评价，使教材的选用更趋于人性化、合理化、学习效果高效化。[3]由于沥青与沥青混合料与道路建筑材料、材料力学、非连续介质力学、接触力学、石油沥青和细观动力学等多门专业基础课联系密切，交叉较多，在讲授时应将教学内容有侧重地精选和融会贯通，以提高课程的教学效率，让学生掌握课程的精华。譬如新型环氧沥青路面材料方面，一些教材增加了长大钢桥面环氧沥青表面铺装层等现代新型沥青材料的内容，在教材选订时优先选订有关我国高速公路、汽车专用道、二级干线公路，三级、四级县乡道路沥青路面设计与施工方面的最新研究成果内容的新版教材。[4]
5.关于教学方法与教学手段方面
教师要根据自己的专业特色背景和工程实践管理经验摸索出符合不同层次对象、不同专业特色、不同深度要求的课程教学方法和手段。笔者认为在课堂教学中，多介绍一些新型高速公路沥青路面、新型民用机场道面、长大纵坡重型交通沥青路面、耐疲劳抗退化的新型路面等工程实例，涉及的新型及设计方法和试验操作技能、施工检测手段、质量评定方法、养护维修新技术等概念都以工程实例图片进行讲解。另外，如何提高学生的学习积极性是任课教师首要的任务，这就要求教学中开展互动式，激发学生学习的乐趣，也可以通过专题视频短片的放映，让学生通过图像音频讲解，深化对课堂知识的认识。如果条件允许，可以在学校内部修建沥青路面试验段，理论课堂知识讲授完后，带领学生到沥青路面试验段参观，让学生近距离对课堂所传授的知识通过实物消化吸收，以便提高教学效果。
三、实验教学的改革探讨
对于沥青与沥青混合料实验教学来讲，教师对沥青混合料的各种仪器设备进行操作演示，学生再实地操作，这样培养学生的动手操作能力、学会整理测试资料和分析测试数据的能力。在操作过程中，学生将所学的知识融会贯通，若发现新问题，则请教师指点，这可以提高学生解决实际问题的能力，激发学生对科研的兴趣，以至于培养学生的创新意识。[5]如果实验室暂时没有相关的教学仪器设备，可以通过计算机仿真模拟软件，通过虚拟实验手段将实验过程给学生演示一遍，效果更形象直观且生动。
沥青与沥青混合料实验基本项目包括石油沥青的性能、石油沥青、乳化沥青、改性沥青、环氧沥青的技术标准以及评价方法，沥青混合料矿料的设计方法及最佳沥青用量确定的马歇尔稳定度试验、沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、动态特性及疲劳性能、沥青混合料的老化性能等实验。[6]
随着高校由教学研究型向研究教学型大学的转变和卓越工程师培训计划的开展，高校与企业的联系进一步加强，高校缺少的试验仪器和设备，可以利用企业的试验仪器设备来弥补，做到优势互补和双方共赢。另外，以美国SHARP研究成果为代表的surpave沥青混合料设计法所需的各种新仪器设备和各种先进的实验方法的诞生，要求实验教师充分利用高校与企业间的产学研合作项目，积极组织感兴趣的学生一起参与沥青混合料研究项目的实验过程，让学生在进行相关实验时，体验科研的乐趣、分享新成果取得重大突破的欢愉。学校也可以定期邀请具有交通工程甲级资质的相关企业高管或实验技术主管，来做关于实验的学术报告，让学生在轻松交流的气氛中掌握沥青与沥青混合料的最新成果和试验技能。
四、结论
“沥青与沥青混合料”课程的教学方式和方法的革新是个任重而道远的过程，本文主要是根据该课程教学中存在的问题，有针对性地分析了每一教学环节应该注意的事项和教学革新的内容。教师要结合不同层次对象、不同专业特色、不同深度要求的培养目标，有针对性地增减和优化教学的具体内容、采取合适的方式和技巧激发学生的学习兴趣、结合卓越工程师培训计划的开展，任课教师要在教学方法与手段和实验实践等环节方面不断地创新与实践，强调学生主动性和创新性，以培养我国交通行业急需的各类专业技术人才，促进高速公路交通事业的发展。
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SMA沥青混合料 篇3
SM A是一种新型沥青混合料。SM A由几种材料构成, 以下是构成SMA超高稳定性的几个材料。沥青结合料, 这个材料的粘合度极高, 在选择的时候一定要选择能够达到沥青玛蹄脂需要的材料, 因为我国的四季鲜明, 冬冷夏热, 气候对于沥青材料的要求非常高, 所选用的材料一定要能够耐高温, 同时低温情况下也能够保持很好的韧性与稳定性。粗集料, 是SMA耐高温的特性存在的主要原因, 这种原料采用大量的颗粒状的石料, 这些石料具有较高的韧性, 因此抗压力性非常强。为了进一步提高SMA的稳定性, 少量的细集料是必须的材料, 这些细集料有棱有角, 同时由于高温下的稳定性非常好, 能够增强混合料的耐性。对于我国南方常年温度非常高, 车辆流动性比较大的城市, 细集料是路面混合料中的必须成分。水泥, 作为混合料中不可少的填料, 占据着很大的比重, 水泥的作用就是提高整个混合料的凝聚能力, 使整个混合料的任性和稳定性更强, 抗挤压能力大大提高, 因此在水泥选择的时候, 一定要选择粘性较大的水泥, 这样才能保证混合料的稳定。最后一个必须的稳定的材料就是纤维稳定剂, 这种材料能够增强SMA的稳定性, 提高混合料的高温稳定性以及轮胎带来的摩擦损耗。
SM A的结构组成特点:粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少。
SM A具有稳定性高、耐性持久、抗挤压、抗摩擦等优点。其中的结合料使得SMA更加稳定的应对复杂的温度变化, 粗集料能够很好的抵抗由于车辆摩擦产生的高温, 细集料和纤维稳定剂能够保证SM A的粘度, 使得路面在防滑以及铺设的过程中更加的顺利。
2 SMA沥青路面的施工质量控制
2.1 SM A沥青混合料路面施工主要达到以下目的 (1) 确定SMA混合料的最佳生产配合比
(2) 确定各施工环节的温度控制指标
(3) 确定最佳的碾压方式及碾压遍数
(4) 确定摊铺机的操作方式和SMA的松铺系数
2.2 SM A沥青混合料的碾压
SM A沥青混合料的碾压是一个非常复杂的过程, 过程需要反复的碾压, 同时还要遵守一些注意事项。碾压八字方针:紧跟、慢压、高频 (率) 、低振 (幅) 。所谓紧跟是指在混合料铺上以后, 摊铺机一定要趁着混合料的高温及时的进行摊铺以及碾压, 同时几台碾压机之间的间隔越小越好, 一定要紧跟, 温度越高, 碾压下的密实度也就越高, 路面会越稳定。慢压指碾压机在碾压的过程中一定要保持行进的速度, 要慢, 这样才能使混合料的结合更加的充实, 增强混合料的粘合性以及稳定性。高频率指碾压机要不断的反复的进行碾压, 通过反复的碾压, 来增强混合料的密实度。低振幅, 由于高振幅会使混合料的粘合变得松散, 低振幅在保证碾压力度的情况下, 不会分解混合料之间的材料, 保证了混合料变得稳定。因为SMA的粘性非常大, 因此压路机一定要选择非橡胶类的轮胎, 这样才能避免轮胎与混合料粘合。碾压要遵循纵向进行的规律, 并由摊铺路幅的低边向高边低速行进碾压。碾压时压路机要保持低速的匀速直线运动, 不能随意停止或者改变方向, 因为一旦碾压过程中停止, 碾压机的重量就会集中在路面的一个位置, 再加上震动, 会造成路面碾压过度, 破坏了混合料的稳定性。因此如果出现非要停止的时候, 则要保持机器的稳定, 同时停止碾压机的震动, 使路面保持稳定的压力。如果要改变方向, 需要逐渐的低速改变, 在保持均衡的前提下进行变向, 而且需要在已经碾压过的路面上进行变向等活动, 因为新铺设的路面没有冷却, 在这样的路面上进行操作会产生痕迹, 尤其压路机重量大, 对新铺设的路面会造成很大的破坏。混合料的稳定需要一定的时间, 因此过度碾压也会造成混合料的稳定性下降, 使路面的韧性降低。
2.3 SM A沥青混合料施工过程中的质量控制
SM A沥青混合料应特别重视原材料的质量检查、施工温度和压实工序的管理。应使其保持一定的稳定性。SMA混合料的制作施工过程中的质量控制, 主要是混合料的拌和温度、出厂温度、到现场温度、摊铺温度、初压温度、终压温度、混合料拌和均匀性、矿料级配和沥青用量。检测矿料级配和沥青用量, 每天每台拌和机取样进行抽提及筛分试验不少于两次, 矿料级配的偏差应符合规范容许范围的要求, 木质纤维的质量误差不应超过要求数量的±10%, 油石比误差不能超过标准配合比最佳油石比的±0.3%。2.5.3改性沥青SMA路面的质量检测, 主要是压实度、厚度、平整度、构造深度和摩擦系数等。在桥梁、涵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。
2.4 SM A路面施工注意事项
SM A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6cm SMA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。注意事项如下:
(1) 施工时考虑条件复杂、形式多样的路段。
(2) 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。
(3) SMA为间断级配, 粗集料用量多, 细集料少, 矿粉多;细集料用量有时候甚至超过10%, 这给拌和楼供料系统带来了不少困难, 经常会发生粗集料不够用, 细集料溢仓的情况。这时如果操作员为使料仓不溢料或亏料而放料, 将使SMA的配合比失去意义, 也就无法保证SMA路面的质量了。因此应该在冷料仓的配置和热料仓的设置上下功夫, 不能按普通沥青混合料的设置方法解决。
(4) SMA路面在施工中沥青的温度控制不能单纯比普通沥青高20℃左右, 应该由沥青生产厂家提供击实温度即初压温度, 施工中特别注意高温碾压, 温度低了会破坏集料, 并且不能用胶轮压路机。现场控制主要是空隙率, 并且渗水必须测。总之, 严格要求细心施工。
(5) 细集料过量。因为细集料过多容易破坏SMA混合料骨架的嵌挤结构, 粗集料的嵌挤作用不能发挥, 从而失去了SMA的特性。在SMA配合比设计时, 应适当降低油石比, 增加粗集料用量, 减少4.75mm通过量, 增大压实功, 使通车后路面空隙率减小较慢, 提高抗车辙能力。在施工中, 应注意这些常见问题, 避免因这些常见问题而引起路面使用后出现的各种早损现象, 提高路面的行车舒适性和使用年限。
(6) 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, 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。
3 结语
综上所述, 要控制SMA沥青混合料施工质量, 应确定配合比, 严格把好原材料和施工质量关。混合料的拌和均匀、碾压方式的选择、温度的严格控制是SMA沥青混合料施工质量的重中之重。
参考文献
[1]沈金安.《SMA路面设计与铺设》, 2003.11.
[2]豆仁国.《浅谈SMA-13的设计》[J].《安徽建筑》, 2005.03.
废旧沥青混合料的再生利用 篇4
关键词：沥青路面；混合料；再生利用
在沥青路面经过一段时间的使用之后，因为交通荷载力和自然因素的综合作用，使用一定年限以后，需要对沥青路面进行大面积的维修，有的时候甚至可能会对沥青的全段路面进行重新的梳理和修整，但是大面积的维修而产生的废旧沥青混合料，一方面会对环境造成污染，另一方面也浪费了资源，研究废旧沥青混合料的再生利用，可以在一定程度上产生巨大的社会效益和经济效益，由此可见对，废旧混合料的再生利用已经成为当下的一个主要话题。
1 废旧沥青再生混合料的设计和搅拌工艺研究
1.1 废旧沥青再生混合料配合比设计研究
再生沥青混合料配合比的设计和普通沥青混合料的设计方法存在着一定的相似之处，但是也有着一定的不同之处。废旧的沥青一般具有较大的含量，而且沥青的老化程度和集料级别的离散性也比较大，这会直接对旧料的利用率产生影响，而产品比例和拌合也会受到一定的影响，最终可能会对沥青的再生利用质量产生影响[1]。所以为了更好的保证再生沥青混合料的路用性能和路用价值，对再生沥青混合料配合的设计过程需要遵照如下步骤：①需要对于旧沥青的混合料进行破碎处理，烘干之后再进行离心处理，将覆盖在史料上的沥青除掉，然后进行水洗和烘干，对废旧沥青混合料矿料的级配组成比例进行确定；②对目标及配合机组旧料掺配比例进行选择，同时在根据目标及配合相关的旧料产品比例，重新对新旧集料的各档掺配比例进行确定；③以沥青的再生结果为依据，对施工的可行性进行综合性考虑，将不同组的油石比和级配下所需要的新沥青和再生剂的用量进行确定；④对拌制工艺进行选择。
1.2 废旧沥青再生混合料拌制工艺研究
做好再生沥青混合料的拌合工作，在拌合的时候需要对再生剂所加入的方式予以考虑，进而确保在生计与旧料当中的历经作出充分的混溶，以便于达到最好的再生效果。而在旧料当中因为沥青老化严重，加之沥青表面的坚硬程度较大，所以软化点相对来说较高，在这种情况下，对其进行熔融，那么就需要将温度加热到最高，但是如果温度较高，可能会导致沥青在热氧化的作用下，发生进一步的老化，会对其性能造成一定的影响[2]。所以在进行拌合的时候，对旧料进行预热十分重要，需要通过预热实验来寻找一个合适的温度。同时因为再生混合料的拌合温度和时间与普通的混合料存在着一定的不同之处，所以调整拌合时间和拌合温度能够促使再生剂充分的溶解，进而渗透到旧沥青当中，也能够促使其核心沥青进行良好的混熔。
2 旧沥青路面再生方法研究
2.1 再生方法分析
现如今，在对沥青路面进行再生时，一般会涉及到4种方法，厂拌冷再生现场热再生和现场冷再生。
厂拌热再生一般是通过工厂进行，需要将沥青的混合路面进行铣刨以后运回工厂，然后对这些废料进行破碎和筛选，之后进行进一步的处理，将其废旧沥青当中的含量和沥青的老化程度进一步进行确定，以便于更好地对石料的级配进行确定。在此基础上根据沥青的混合料作出设计，确定所需要添加的各种新集料的各档比例，并在此基础上对再生剂与新沥青的混合比例予以确定，再进行拌合，按照新沥青混合路面完全相同的方法，对路面进行重新的铺筑，这种方法目前被广泛地应用在不同条件下的旧沥青路面再生当中。
而厂拌冷再生是将沥青混合楼面的相关材料运回厂，同样进行搅拌，当破碎以后，相关的混合料当做骨料重新加入适当的水泥和石灰再一次进行搅拌，并将其扑住在基层与底基层[3]。这种再生的方法存在必然的缺点，最大的缺点是不能够充分地对废旧的材料当中的旧沥青予以充分的利用，同时旧沥青也在一定程度上对混合料产生一定的影响，对混合料的抗压强度产生影响。但反过来讲这种情况也具备一定的优点，因为在生产过程中，这基本上不需要相关的专用设备来支持就能够实现。
而现场热再生主要是在现场进行的一种再生，这种再生也被称之为表层再生。其主要方法是通过一系列的加热、翻耕、混拌、摊铺和碾压等工序来实现的。这种方法能够一次性地将旧沥青的混凝土路面再生实现，同时也不需要对旧废的沥青混合料进行运输，具有较高的时效和功效。
最后是现场冷再生，现场冷再生主要是通过专用的生机械在现场进行铣刨、破碎、加入新的料进行拌合、摊铺和预压，然后通过压路机进行进一步的压实处理。这种情况可以主要应用在低级别的公路路面的修建中。
2.2 再生方法的比较
对以上几种再生方法进行比较，现场热再生与现场冷再生都能够满足较高级别的路用性能，而厂拌冷再生却不具有较高的现实意义，它也不能称之为真正意义上的沥青再生，这种方法只能在较为低层次的路面进行应用，而且应用的范围也受到了限制。厂拌热再生具有较优越的适应性，这能够通过沥青混合料的合理搭配进行严格的设计和生产使用。再生沥青混合料能够在很大程度上确保相关指标能够达到标准，而厂拌热再生能够对原路费用资料进行重新利用，而且能够将相关的材料进行回收，以及其他的工程，符合废物再利用的原则，能够将沥青混合料的废料价值最大程度地挖掘出来。
3 结语
本研究主要分析废旧沥青混合料的再生利用，通过本研究的分析，对废弃物沥青混合料进行再生利用能够有效的缓解环境问题，同时也有助于废物再利用，但是需要充分的考虑工艺的应用。
参考文献：
[1]魏荣梅，余剑英，吴少鹏，董华均，张咏梅.紫外光老化对沥青化学族组成和物理性能的影响[J].石油沥青，2015，22（01）：175-176.
[2]张金喜，李娟.我国废旧沥青混合料再生利用的现状和课题[J].市政技术，2015，21（06）：56-58.
SMA沥青混合料上面层施工技术 篇5
1.1 碾压工艺的要求
改性沥青 SMA 混合料由于改性沥青粘度及级配性质增加了施工碾压难度, 传统的沥青混合料碾压方式己无法满足改性沥青 SMA 混合料施工碾压要求, 由于改性沥青低温粘稠、SMA 混合料不利碾压, 低温碾压效率低, 且可能将石料压碎, 为保证混合料施工碾压质量, 必须提高混合料终压成型温度, 而在传统碾压工艺情况下, 必须依靠提高拌和温度来保证碾压成型温度。但提高拌和温度会使混合料发生老化, 降低混合料低温性能, 影响路面耐久性和低温抗裂性能。因此只能通过改善施工碾压工艺来提高混合料终压温度, 这对改性沥青 SMA 混合料碾压提出了更高的要求。为此, 在某高速公路路面的施工中, 提出上面层改性沥青 SMA 混合料施工碾压工艺为:压路机并列成梯队循环压实, 而不采用首尾相接的纵列分段碾压方式的施工控制技术。施工完后, 收到了良好的效果。
1.2 某高速公路的碾压方法
由三台压路机循环作业, 每台压路机一次分别进行初压、复压和终压, 即压路机并列成梯队循环压实。三台压路机循环作业, 有效地缩短了初压时间;同时也减少了压路机折返次数, 提高了压路机工作效率, 使碾压温度大幅度提高, 也提高了终压温度。三台压路机流水作业, 不存在折返点相互影响问题。同时, 同一碾压段内混合料温度梯度小, 在相同的碾压条件下, 碾压相对均匀、离散性小、平整度好。
2 SMA沥青混合料上面层施工中常见问题及处理措施
2.1 SMA 路面碾压时应注意的问题
1) 气温低于15℃、地表潮湿及降雨时不得摊铺。
宜控制风速不大于3级。改性沥青 SMA 混合料摊铺后必须立即进行碾压, 不得等候。压路机跟踪碾压的折返点与摊铺机保持不大于5 m的距离, 压路机并列成梯队循环压实, 而不应采用首尾相接的纵列方式。
2) 改性沥青SMA混合料摊铺后必须立即进行碾压, 不得等候。
压路机跟踪碾压的折返点与摊铺机保持不大于5 m的距离, 压路机循环作业, 每台压路机一次行进分别进行初压、复压和终压, 即压路机并列成梯队循环碾压作业, 而不应采用首尾相接的纵列分段碾压的方式。
3) 振动压路机轮迹的重叠宽度不应超过20
cm, 静碾压路机轮迹的重叠宽度应大于20 cm。碾压从低的一侧开始, 逐步向高的一侧碾压。碾压过程中必须采用雾状喷水装置适量洒水, 严格控制洒水量, 在保证不粘轮的情况下尽量少洒或不洒水, 严禁洒柴油或油水混合物。折返时要关闭振动。
4) 根据混合料温度和降温速率掌握好碾压时间, 在混合料温度降到120
℃前完成碾压作业, 在不能满足碾压温度要求时不可一味地提高混合料出厂温度, 应停止施工作业。
2.2 路面结构出现接缝的原因及处理措施
在路面施工的时候, 因为碾压中断等原因会出现接缝, 在进行接缝处理的过程中, 沥青混合料中、下面层严禁产生纵向冷接缝, 横向施工缝采用平接缝, 宜在混合料尚未完全冷却时, 先用直尺检查已压实的路面, 清除不平整、厚度不合格部分, 然后切割、清扫、成缝。横向缝接续施工前应涂刷粘层沥青并用熨平板预热。摊铺前需在熨平板下放置起始垫板, 垫板的厚度等于混合料松铺厚度与压实路面厚度之差。横向缝的碾压可采用双轮压路机进行横向碾压, 碾压时压路机应位于已压实的混合料层上, 伸入新铺层的宽度为15 cm;然后每压一遍向新铺混合料移动15～20 cm, 直至全部在新铺层上为止, 再改为纵向碾压。此种碾压方式, 虽然有利于横向接缝的施工控制, 基本达到平整、顺适的要求, 但也有其缺点:①本方法应在横缝两端外部设置垫板, 以供压路机驶离、转向。但在实际施工时因场地、条件限制, 很难达到, 而不得不在横缝上转向, 这可能使横缝产生不平整或开裂。②由于横向碾压时摊铺机仍在摊铺, 影响跟综碾压, 而此处时因刚开始施工正是碾压不利位置, 会影响总体碾压效果。在某高速公路施工时, 有的单位采用同正常碾压同样的工艺, 在摊铺机驶离3～5 m后, 即开始碾压, 只有在压路机驶入或驶出接缝时, 降低碾压速度, 有时关闭振动, 并根据接缝处两侧高低不同, 采用不同的行走方式。实践证明:接缝效果较好, 能满足质量要求, 并有利于后续碾压作业, 但对压路机手的操作水平要求较高。经工程实际应用证明:某高速公路改性沥青SMA混合料各项指标选择合理, 施工控制工艺先进、适用、可行, 保证了上面层施工质量。
3结语
近年来, SMA沥青混合料上面层技术在高速公路中的应用越来越广泛, 一些施工设备也有了较大的改进, 如拌和机、压路机、摊铺机等各方面的性能都有所提高, 为了适应这些新的设备, 必须改进施工工艺和施工方法, 摸索和探讨新的施工技术, 遇到问题要冷静分析, 采取合适的方法进行解决, 积极推进我国高速公路事业的发展。
摘要：结合工程实际, 对SMA沥青混合料上面层施工中碾压施工技术的施工工艺和方法进行探讨, 对常见问题作了分析并提出了对应的处理措施。
关键词：SMA沥青混合料,上面层,施工技术
参考文献
[1]毕书春, 付慧建.SMA沥青混合料路面碾压施工技术[J].公路与汽运, 2009 (4) .
[2]朱有伟.SMA沥青混合料质量控制[J].科技致富向导, 2011 (9) .
[3]李太春.某高速公路上面层配合比设计及施工质量控制[J].工程建设与设计, 2009 (7) .
SMA沥青混合料 篇6
关键词：道路工程,SMA,薄层罩面,配合比,沥青混合料
1 概述
近年来,我国公路建设完成了跨越式发展。截至2015年底,高速公路通车里程已突破11万km,跃居世界第一位。寒区高速公路也得到了快速发展,以黑龙江地区为例,经过“三年决战”后,高速公路里程已达到4 300km以上,公路通行能力显著提高。
与飞快发展的公路建设相呼应,对既有公路的养护任务也将日益繁重。由于黑龙江地区属于寒冷地区,气候条件特别严苛,沥青路面常发生车辙、裂缝、沉陷、翻浆等早期病害,使沥青路面使用性能和表面抗滑性能衰减。路面结构直接承担车辆荷载,其使用性能的优劣决定行车的舒适性和安全性,设计行之有效的路面预防性养护方案具有广阔的应用前景。
薄层罩面作为路面的养护方法,是一种位于“常规磨耗层”与“厚表面处治”技术之间的沥青路面表层养护技术。常被用于高等级沥青路面的预防性养护工程中,近年来得到了广泛推广,其在美国的实例应用如图1所示。薄层罩面可有效防止沥青路面发生下渗水类型破坏,同时也可有效降低路面胎噪,提高路面抗滑性能,在一定范围内校正路面的表面缺陷,提高路面平整度。
由于超薄沥青混凝土磨耗层的厚度较薄,级配类型、集料种类的变化会对其力学性能和疲劳性能等产生重要影响,因此有必要结合环境需要,进行专门的混合料组成设计,相关研究成果将推进我国寒冷地区公路预防性养护技术的发展。
2 SMA薄层罩面配合比设计
2.1 沥青混合料的原材料性能
薄层罩面沥青混合料处于路面表层,直接承受车辆荷载作用,因此,对原材料的基本性能有较高要求。
2.1.1 矿料
矿料基本性能参数如表1所示。
由表1可知,矿料性能满足规范要求。
2.1.2 沥青
本试验采用SBS改性沥青,其主要性能指标如表2所示,SBS改性沥青的各项指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的技术要求。
2.2 薄层罩面沥青混合料配合比
本研究采用2.5~5.0 mm花岗岩碎石、0~2.5mm玄武岩石屑及石灰岩矿粉,我国尚没有SMA-5的标准级配范围,参考美国NCHRP给定的级配上、下限,绘制矿料的级配筛分结果,如图2所示。
马歇尔试验指标如表3所示。
依据马歇尔试验结果,鉴于寒区对沥青路面结构的特殊性能要求,本文采用的薄层罩面沥青混合料最佳沥青用量为6.1%,薄层罩面沥青混合料物理指标如表4所示。
3 薄层罩面混合料路用性能试验分析
综合设计薄层罩面混合料的路用性能试验,根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)要求,推出高温稳定性、水稳定性、低温稳定性以及抗冻性等路用性能试验。
3.1 高温稳定性试验
由于薄层罩面结构位于路面表层,直接承受车辆荷载反复作用,且暴露于严酷的自然环境中,因此,高温稳定性直接决定罩面结构的高温使用性能。
本文采用车辙试验分析薄层罩面的高温稳定性,具体试验条件如表5所示。
车辙试验结果如表6所示。
薄层罩面沥青混合料的动稳定度一般应大于3 000次/mm,满足改性沥青混合料对动稳定度的要求,满足重载交通的通行需求。
3.2 水稳定性试验
推出浸水马歇尔试验,试件击实次数为双面各75次,在60℃的温水中浸泡48h,试验加载速率为50mm/min。浸水马歇尔稳定性试验结果如表7所示。
浸水马歇尔试验结果显示,其残留稳定度大于80%,满足相关技术要求
3.3 低温稳定性试验
本文推出最佳沥青用量条件下小梁低温弯曲试验,通过计算试件的弯拉应变以及劲度模量来评价薄层罩面沥青混合料的低温稳定性。根据规范提供的试验方法,在-10℃的温度下,加载速率为50mm/min,制作250 mm×30 mm×35 mm的小梁弯曲试件并完成低温稳定性试验。具体试验结果如表8所示。
低温弯曲试验数据显示,在最佳沥青用量条件下,沥青混合料的低温弯拉应变值大于2 500με,表明低温条件下该沥青混合料满足收缩变形要求,具有良好的低温抗裂性能。
3.4 抗冻性试验
抗冻性是考察寒区沥青路面使用性能的重要指标,为此本文推出薄层罩面沥青混合料的抗冻性能试验。
依据《公路工程抗冻设计与施工技术指南》的相关规定,进行10次冻融循环劈裂试验,验证季节性冰冻地区表面层沥青混凝土的抗冻性能。具体试验结果如表9所示。
试验结果显示,本文所采用的薄层罩面沥青混合料,其抗冻性指标满足《技术指南》提出的10次冻融循环残留劈裂强度大于50%的总体要求,可在季节冰冻区采用。
4 结束语
本文完成了寒区薄层罩面沥青混合料的配合比设计,并进行了相关路用性能试验分析。实验数据显示,本文所设计的SMA薄层罩面沥青混合料,其力学性能满足相关技术指标要求,可满足寒区沥青路面的表层处理需要,所设计的混合料能够在该地区推广应用。
参考文献
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[3]郭特红,张文娜,陈华鑫.罩面沥青混合料路用性能对比[J].公路,2015,60(1):7-12.
[4]李闯民,李元元.热拌沥青混合料薄层罩面AC-5及设计技术问题[J].公路,2015,60(10):6-11.
[5]张磊,薛娟.沥青薄层罩面施工工艺研究[J].城市建筑,2015,12(2):278-278.
SMA沥青混合料 篇7
SMA是沥青玛蹄脂碎石混合料的简称,它由改性沥青、粗细集料、水泥、矿粉、纤维稳定剂等原材料按照一定的比例混合而成,SMA具有如下路用性能。
1.1 水稳定性
通过浸水马歇尔和浸水车辙两项试验结果表明,SMA具有优良的水稳定性,这主要与其混合料中所含的沥青、水泥、矿粉及纤维素的胶结作用有关,这些材料胶结在一起后,能够形成玛蹄脂,将集料包裹在内,有效提升了混合料抗水害的性能。
1.2 耐高温性
耐高温性也被称之为高温稳定性,具体是指沥青混合料在温度较高的环境中,能够保持自身稳定的能力。由于高速公路的车流量较大,重载车辆较多,在炎热的夏季气温较高时,若是路面的耐高温性不足,在双重荷载的作用下,路面很容易出现变形。而SMA是以改性沥青作为主要材料,它的粘稠性较好,熔点要高于普通沥青,加之SMA为嵌挤密实型结构,所以其耐高温性更好。
1.3 抗滑性
SMA的抗滑能力主要与摩擦系数和构造深度有关,由于SMA的结构为嵌挤密实型,故此其摩擦系数较大,同时它的级配使其具备了一定的构造深度,正因如此,SMA具有良好的抗滑性能,可作为高速公路的路面材料。
2 高速公路SMA改性沥青路面施工技术
上文中对SMA的路用性能进行了简要分析,结果表明,SMA适合作为高速公路路面施工材料,为使SMA的路用性能获得充分发挥,必须确保其施工质量,下面重点对SMA路面施工技术要点进行论述。
2.1 SMA拌制
在高速公路SMA路面施工中,SMA混合料通常都是由拌和机进行拌和,为确保混合料的质量,需要在生产前对拌和机进行标定,确定计量表显示的供料量与实际供料量相符,由于搅拌时,采用的是容积法进行计量,集料的密度会有所不同,所以还应当对冷料仓的计量进行标定,借此来确保供料与配合比要求相符。拌制混合料使用的所有集料均必须堆放在质地坚硬的地面上,若是在多雨的季节进行施工,应对细集料采取防雨防潮措施,以免细集料受潮影响施工进度;矿粉应当存放在干燥、通风的库房内,以免矿粉结块,生产混合料时,必须严格按照配合比设计要求控制矿粉的投入量;拌和时,可能会出现矿粉逸出的情况,此时必须立即补足,以免影响混合料的质量;SMA混合料可采用间歇式沥青拌和机进行生产,并配备相关的检测仪器和设备,各个台班均应当进行统计,并将统计数据打印出来,作为检测依据;改性沥青可现场制作或直接使用成品,但均必须对其进行检查,看是否有离析等质量缺陷,确认合格后方可使用;拌好的SMA混合料应当立即使用,若是因特殊情况无法立即使用,则必须存放在储料仓内,存储时间不得超过24h。
2.2 SMA运输
在对SMA混合料进行运输时应当采用吨位较大的自卸式卡车,在装料前,应在车厢四周及底板上均匀涂刷一层油水混合物,这样能够避免混合料与车厢粘结在一起的情况发生,装料顺序以前、后、中间为宜,这样能避免混合料离析,装料完毕后要及时对温度进行检测,看是否与规定要求相符,并在混合料上加盖一层苫布,如果工程所在地的温度较低,可在苫布下加盖一层棉被保温;混合料运至摊铺现场时,温度不得低于规定要求。
2.3 SMA摊铺
在高速公路SMA路面施工中,摊铺是关键环节,直接关系到路面质量,因此必须对其予以足够的重视。具体的施工技术要点如下:(1)摊铺作业前,应对摊铺机进行标定,料门高度的设置应适当,以出料速度不影响生产速度为宜,摊铺作业时,螺旋布料器内要始终保持有充足的混合料,其高度应控制在螺旋高度的1/2-2/3之间,摊铺机起步前,应对集料进行检查,看粗细集料是否均匀,摊铺过程中,要随时对松铺厚度进行检测,看是否与规定要求相符。(2)摊铺前,要做好下承层的清洁工作,如有必要可用高压水进行冲刷,并待水分完全蒸发后,方可进行铺筑,对于冲刷不掉的造物,可以人工的方式进行处理;对于凹凸不平的下承层,可用热拌沥青混合料进行整平,并在平整后的表面上喷洒粘层油。(3)摊铺机应当提前一天就位,并停放在距离摊铺起始点位较近的地方,铺筑作业前1h左右,应对熨平板进行预热,使其温度达到100℃以上,当摊铺一段时间后,应关闭熨平板加热器,整个摊铺过程中,熨平板的振动装置均应当处于开启状态,各个熨平板之间不得存在拼接缝,以免在路面上形成条痕,影响外观质量。(4)上面层的摊铺厚度可以采用平衡梁进行控制,如果是两台摊铺机同时作业,位于后面的摊铺机应当跨缝5-10cm左右进行摊铺,并保持松铺厚度相一致,两者间的作业距离最大不得超过10m。(5)摊铺完毕后,碾压密实前,要对有缺陷问题的地方进行人工修补。
2.4 SMA压实
在对SMA混合料进行碾压时,应遵循以下原则:紧跟、慢压、高频、低幅。钢轮压路机作业前应进行除锈,压路机应紧跟摊铺机进行碾压,这样能够确保压实效果,采用振动压路机进行碾压时,应当注意嵌挤、泛油等问题;碾压可分为三个步骤进行,即初压、复压和终压,其中初压与复压可采用钢轮振动压路机,并列成梯队的方式进行碾压,如果施工中使用的是静载压路机,则应确保轮迹的重合范围为碾压宽度的1/3-1/4,最大不得超过20cm,为防止碾压时,混合料粘轮的情况发生,可适当向轮表面喷洒雾状水溶剂,单次碾压的长度最大不宜超过30m。
3 结论
综上所述,SMA以其自身所具备的路用性能在高等级公路路面施工中获得了广泛应用。为了确保SMA混合料在路用性能可以获得充分发挥,在施工过程中,必须采取合理可行的施工技术,了解并掌握相关的施工要点,从而确保SMA路面的整体施工质量。
摘要：文章首先对SMA的路用性能进行了简要分析,在此基础上对高速公路SMA改性沥青路面施工技术进行论述。期望通过本文的研究能够对高速公路SMA路面施工质量的提升有所帮助。
关键词：高速公路,SMA,施工技术,质量
参考文献
[1]杨晋雷.高速公路SMA改性沥青混合料路面配合比设计与应用优点分析[J].建设科技,2016(2):54-56.
[2]吕自权,韦祖翔.公路工程改性沥青SMA路面施工技术与质量控制分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2013(8):99-101.
[3]徐东.高速公路SMA沥青混合料路面施工质量控制的技术问题[J].交通世界(建养.机械),2013(6):88-90.
SMA沥青混合料 篇8
这种新型的路面材料在配比设计、原材料及施工中与以往的普通沥青混凝土有很大的差异,据笔者这几年的实际经验对其特殊性分配比和施工两大方面概述如下:
1 SMA的配比设计
SMA是一种全新意义上的沥青混合料,由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量、低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。除这些常用的材料种类外,有时,沥青改性剂、纤维等也是重要的组成部分。SMA的组成有以下特点:
(1)SMA是一种间断级配沥青混合料。以SMA—16为例,如表1,4.75mm以上颗粒的粗集料比例高达70%～80%,其中9.5mm以上的占一半,矿粉的用量达8%～13%,0.075mm筛的通过率一般高达10%,粉胶比超出通常1.2的限制值,由此形成间断级配,很少使用细集料。
(2)为加入较多的沥青,一方面增加矿粉的用量,同时使用纤维作为稳定剂,通常使用木质素纤维,用量为混合料的0.3%;也可采用矿物纤维,用量为混合料的0.4%。
(3)沥青结合料用量多,比普通混合料高1%～2%;粘结性要求高,通常选用针入度小、软化点高、温度稳定性较好的沥青,最好用改性沥青,以改善高低温变形性能及与矿料的粘附性能。
(4)SMA的配比不能完全依靠马歇尔配比设计方法,主要由体积指标确定;马歇尔试件成型后双面击实50次,目标空隙率3%～4%,其主要目的是确定矿料合成级配、各种体积指标、沥青用量,而不是马歇尔稳定度和流值,稳定度和流值不是主要指标,这是SMA混合料进行配合比设计时与普通密级配混合料配合比设计的最大不同之处;沥青用量还可参考飞散试验和高温析漏试验确定,车辙试验(动稳定度)是重要的设计手段。
2 SMA的施工控制
2.1 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必须保证其不受潮,防止受压成块、成团;存放时间不宜太长,以防止老化;对每种改性剂和基质沥青,必须现场采用实际的材料进行试验,以求达到最佳效果,而不是照搬不同材料的加工工艺。
(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。
2.2 SMA的制拌
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5～10s,加入沥青后的拌和时间延长5～10s,总生产时间延长10～20s。
(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,拌料不能过夜,即当天拌和的SMA混合料必须当天使用完毕。
(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。
(5)SMA细集料用量少,为保证其配料准确,要求细集料在存放期间,保证干燥、清洁,不能露天堆放;SMA矿粉用量比热拌沥青混合料需增加2倍,因此,要求配置的螺旋升送器数量足够,以保证供料正常。
2.3 SMA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,混合料的摊铺温度要提高,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;初压开始温度不低于140℃(不使用改性沥青)和150℃(使用改性沥青);复压温度不低于120℃(不使用改性沥青)和130℃(使用改性沥青);终压温度不低于110℃(不使用改性沥青)和120℃(使用改性沥青),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产生沥青玛蹄脂上浮,从而造成构造深度降低,甚至泛油;在使用振动压路机碾压时应做到“高频率、低振幅”碾压。
2.4 SMA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。
2.5 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。
3 结束语
SMA路面在重交通作用下有良好的抗车辙能力,这是因为高含量的粗集料(70%以上)在混合料中颗粒面与面直接接触、相互嵌挤结构的骨架直接承受了荷载的作用。因为它特殊的设计配比使这种骨架对温度敏感性小,而含量较高的矿粉与沥青形成粘聚力很高的胶凝状物——玛蹄脂使得混合料的整体力学性质提高。这两方面的作用使得混合料具有足够的竖向与侧向约束,故而在车辆荷载作用下,不产生或只产生微小的永久变形,大大提高了路面性能如高温抗车辙性、低温抗裂性、抗疲劳特性以及路面的耐久性,与普通的密实沥青混合料相比具有无可比拟的优越性。
随着经济的发展及交通的日益繁重,对公路的使用功能提出了更高的要求,而SMA路面必将日益展现它的优越性,得到越来越广泛的应用。
摘要：论述了沥青玛蹄脂碎石混合料SMA的配比设计和施工控制。
SMA沥青混合料 篇9
关键词：热压式沥青混合料;路面;施工工艺
国内自改革开放以来，经济实力与综合国力都得到比较大的提升，公路建设发展很快，尤其是高速公路。而在高速公路主要采用沥青路面，这种路面在国内的应用规模日益增大，人们越来越重视其质量控制力度。到目前为止，大部分沥青路面的施工工艺都是比较常规的施工技术，一旦在施工过程中存在任何差错，都会导致质量隐患。因此，沥青路面的施工工艺是否优劣，对路面的使用性能造成直接影响。必须采用先进的施工工艺，确保路面质量。
1 热压式沥青混合料路面概述
热压式沥青混合料可以简称为HRA，其结构具有悬浮密实性，主要从沥青、矿粉与细集料形成的胶浆劲度中获得强度。在热压式沥青混合料中，细集料比较多，粗集料比较少，导致HRA的空隙率接近0，而且用油量比较高，使得HRA有比较高的抗拉、耐磨、抗滑和密实抗渗的优点。HRA能够在一定程度上减少紫外线的穿透，从而延长混合料的使用寿命。一般来说，HRA在海拔比较高、温差比较大，而且比较湿冷的地区路面中适用。
2 热压式沥青混合料路面的施工工艺分析
对于一般的沥青混凝土路面来说，热压式沥青混合料路面在嵌入层的施工与其相同。但是也存在区别，即上面层的沥青预拌碎石骨料的撒布与碾压。
2.1 摊铺嵌入层施工工艺分析
2.1.1 摊铺厚度
在热压式沥青混合料路面嵌入层的摊铺中，其施工工艺和普遍的沥青混合料摊铺的施工工艺比较相似。这一施工工艺最关键的地方就在于对嵌入层的摊铺厚度进行良好的控制，使得嵌入层摊铺厚度与嵌入碎石骨料粒径的大小、集料的含量等相对应。比如在嵌入层中，骨料粒径为14毫米的碎石含量应该为35%。而且当热压式沥青混合料路面上层撒布的碎石骨料粒径为20毫米时，则嵌入层摊铺厚度范围应该在45毫米至50毫米之间。
2.1.2 摊铺的环境温度
根据我国沥青路面施工规范的相关要求，嵌入层的沥青混合料摊铺的施工环境温度应该在100C以上。而对于热压式沥青混合料来说，在干燥而且没有风的情况下，即使环境温度为00C也可以施工。但是需要注意的是，当环境温度下降达到-30C时，则必须停止热压式沥青混合路面嵌入层的摊铺施工。而在下雨的情况下，则需要推迟嵌入层的摊铺施工时间，而且要注意不应该在覆盖有雪或者结冰的下承层面上进行摊铺施工。
2.1.3 下承层的质量检查与清洁度
与摊铺热拌沥青混合料的施工相似，在对热压式沥青混合料的嵌入层进行铺筑之前，应该对其下承层，即基面、路面中面层或者下面层等方面进行质量检查。在摊铺之前，应该对其表面进行清洁。而且清洁的路面宽度范围应该超过要摊铺施工的范围，使得沥青混合料路面达到干燥清洁这一要求。由现场负责人对路面清洁度进行检验，通过之后才可以进行铺筑施工。要保证沥青层的粘结效果，就应该通过沥青洒布车将粘层油适量地喷洒在沥青层上。要注意撒布量范围应该为0.25kg/m2至0.35kg/m2，确保粘层油在路面上的覆盖均匀，避免路面出现花白现象。
2.1.4 摊铺施工工艺注意要点分析
（1）在摊铺机前，应该确保有适量的料车等候，避免摊铺机等待运料车而耽误施工。
（2）摊铺机就位之后，应该对熨平板的预拱度、工作仰角等进行妥善调整。在摊铺混合料前，应该对摊铺机进行一个小时左右的预熱，从而使得夯板、分料器与熨平板等部件的温度达到100摄氏度以上。然后，在受料斗的表面涂抹比较少量的隔离剂，从而避免混合料出现粘附现象。
（3）在对热压式沥青混合料进行摊铺时，摊铺机应该备有两台以上，从而进行梯队作业。相邻两边在摊铺的过程中，要注意留有3厘米至5厘米的摊铺重叠。如果摊铺作业的地区为高寒陡坡地段，在气候条件不好的情况下，相邻两台摊铺机不应该保持太远的距离，一般应该在5米至10米之间。
（4）要注意摊铺机的输出量应该和沥青混合料的运输、拌合等方面的能力相匹配，从而保证摊铺的连续性。而摊铺速度应该根据摊铺宽度、厚度、施工机具配套情况以及拌合厂的产量等方面来确定，要达到2m/min～4m/min这一要求。如果无法进行连续摊铺，则应该做好施工缝，从而避免冷接缝。
（5）在摊铺的过程中，要对摊铺状态进行不断调整，从而确保沥青混合料可以连续摊铺。在摊铺的时候，熨平板应该根据其铺筑厚度而采用中、强夯等级来确保沥青路面的初始压实度应该至少达到85%。
2.2 沥青碎石骨料的预拌与撒布分析
要注意在选用骨料时，确保其耐磨性与棱角性，而且要具有均匀的粒径大小。将骨料与沥青混合预拌，完毕之后通过机械将其撒布在热压式沥青混合料路面上，也可以采用人工撒布。在撒布骨料的过程中，要注意面面俱到，直到骨料已经完全撒布在路面上，避免有的路面没有撒到。如果采用机械撒布存在不均匀的现象，则需要采取人工补撒措施。另外，可以采用拖挂式碎石撒布机来确保预拌碎石撒布的均匀性。在热压式沥青混合料路面中，磨耗层预拌碎石是比较重要的组成部分，有利于增强路面的耐磨耗性能与抗滑性，对路面发挥着很重要的功能性作用。有关研究表明，当预拌耐磨碎石骨料在路面上的撒布量达到12kg/m2的时候，会使其表面达到1.5毫米的构造深度，而且分布均匀，可以增强热压式沥青混合料路面的耐磨与抗滑能力。
2.3 预拌沥青碎石骨料的碾压分析
在热压式沥青混合料路面上撒布预拌沥青碎石骨料之后，需要使用压路机对其进行碾压。在这个过程中，要注意控制好压路机的碾压时机。一般来说，当预拌沥青碎石骨料在路面上撒布完毕之后，在温度较高的情况下，压路机对撒布的碎石进行碾压时，可以将其完全压进嵌入层中，无法实现表面露石的目的。而在温度比较低的情况下，嵌入层已经具有一定的硬度，压路机对撒布的碎石进行碾压时，要将碎石骨料压进嵌入层，就会存在一定难度。而且这种情况下，路面的耐久性能也会变差，导致车辆在路面上行驶时，骨料非常容易脱落。因此，要把握好压路机的碾压时机。
在热压式沥青混合料中，细集料比较多，实际上比较容易压实，而且有比较好的施工和易性。压实的次数在压路机对路面进行碾压时，是比较关键的影响因素。有研究表明，当压实次数为45次时，热压式沥青混合料的空隙率达到2%，矿料的间隙率会达到15.3%，而且沥青的饱和度会达到91.0%。而超过45次的压实次数，则会使得前述指标渐渐处于比较稳定的状态。因此，对热压式沥青混合料成型造成影响的压实次数主要集中在压实的前45次上，然后影响逐渐下降。当碾压温度范围为100C至1200C时，无论压实次数是多少，都有比较好的可压实性。而在撒布碎石之后，最好的路面碾压温度范围应该是1100C至1200C。
结束语
在热压式沥青混合料路面上，可以撒布粒径具有均匀性的预拌沥青碎石，在构造上具有较大的深度，而且有良好的抗滑优点，可以节省优质石料，降低修筑成本，推广与应用前景比较好。但是在国内，热压式沥青混合料路面的发展仍然处于研究的起步阶段，必须加大其研究与实践力度，实现其良好发展。
参考文献：
[1]杨彭.热压式沥青混合料路面施工工艺过程控制的研究[D].西南交通大学，2011.
[2]梅万波.热压式沥青混合料路面结构行为研究[D].西南交通大学，2013.
SMA沥青混合料 篇10
桃夭门大桥是一座双塔双索面斜拉桥, 全长888m, 宽27.6m, 双向四车道, 主跨580m。钢桥面采用双层环氧沥青混凝土铺装层, 桥面详细结构如图1所示。
由于该桥是连接册子岛和富翅岛的重要通道, 交通流量大、重载交通多, 随着运营年限的增加, 桥面产生了大面积不同形式的破坏和损伤, 主要形式为脱空、裂缝、坑槽、二次开裂等, 严重降低了桥梁的通行能力和服务水平, 只有通过维修养护才能满足正常的通行要求。
2 环氧沥青与高粘沥青混凝土特征
2.1 环氧沥青混凝土特征
(1) 优点
环氧沥青混凝土具有强度高、刚度大、高温抗塑性强、低温抗裂性好以及较强的抗疲劳性能等特点。在20℃时, 其抗弯拉模量能达到12000MPa, 是普通沥青混凝土的4倍, 其疲劳寿命是普通沥青混凝土的10倍以上[1]。
(2) 缺点
由于环氧沥青混凝土对温度、时间、集料等要求十分严格, 其配置、生产难度大, 双组份固化剂的配比设计难以控制, 当搅拌不均匀时易造成材料固化后质量低劣;环氧沥青混凝土中含腊量较大, 腊成分会影响沥青材料与钢桥之间的粘结力[1]。
2.2 高粘SMA沥青混合料的特点
SMA沥青混合料属于骨架密实结构, 和普通类型的沥青混合料相比, 具有较好的高温性能、抵抗开裂能力以及较好的温度适应性[2]。而高粘度SMA-5沥青混合料不仅具备以上优点, 而且材料粘结性能强, 能够与桥面板结构层融洽粘结, 并共同变形。本文拟采用的SMA-5沥青混合料的公称粒径为4.75mm, 属于细粒式沥青混合料, 该结构属于石-石骨架型, 具有较好的抗车辙能力和吸声降噪的功能, 将其应用于沥青路面养护工程, 可以减薄路面厚度, 且起到较好的罩面养护效果[3]。
3 原材料性能
3.1 高粘改性沥青
本文研究的材料主要针对钢桥路面养护工程, 根据材料拟应用的桃夭门大桥原有沥青路面材料特征, 选用高粘改性沥青作为胶结料, 保证与旧路面的相容性, 其主要技术指标如表1所示。
3.2 集料性能
用于生产SMA-5沥青玛蹄脂混合料的集料选用0~3mm和3~5mm两种规格, 表面干燥、洁净、棱角性较好的优质玄武岩, 具体技术指标见表2。
3.3 矿粉性能
采用石灰岩磨细矿粉作为细粒式SMA-5的填料, 本文所选矿粉表面洁净, 各项指标均满足规范要求, 各指标测试结果见表3。
3.4 木质纤维性能
木质纤维具有较强的吸油性和抗拉强度, 可以增大沥青的粘结性能, 在SMA沥青玛蹄脂混合料中起到加筋效果, 提高材料的耐久性, 延长路面使用寿命。其基本技术指标测试结果如表4所示。
4 高粘SMA-5路用性能
高粘沥青混合料不仅要求原材料性能较好, 而且需要通过测试马歇尔各项指标优化配比方案, 在养护工程中, 材料路用性能是评价其使用效果的重要依据, 高粘SMA-5沥青混合料的高低温稳定性以及抗水损害性能是几项基本指标。
4.1 配合比设计
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTG E20-2011) [4]推荐配合比方案, 结合材料特征, 进行配合比设计, 设计级配如图2所示。
由于该配合比是以2.36mm作为分界, 能够形成较好的嵌锁结构, 按照该配合比方案制作马歇尔试件, 采用双面击实75次, 并根据马歇尔体积指标确定最佳油石比, 高粘SMA-5的马歇尔设计参数试验结果如表5所示。
根据试验结果, 马歇尔各项技术指标均满足设计规范要求, 其中马歇尔稳定度高达10.81k N, 相当于规范要求6.0k N的1.8倍。而谢伦堡析漏损失仅为0.06%, 规范要求不大于0.1%, 肯塔堡飞散损失为2.02%, 相当于规范技术要求的0.404倍。由此可知, 该高粘SMA-5沥青玛蹄脂具有良好的施工性能, 为进一步评定材料各项路用性能, 需对材料的高低温性能以及抗水损害性能进行试验。
4.2 高粘SMA-5路用性能
高粘SMA-5沥青混合料路用性能是决定钢桥桥面养护工程效果的直接因素。通过测试温度分别为60℃和70℃条件下的动稳定度评价材料的高温稳定性, 采用冻融劈裂试验测试冻融劈裂强度比评价材料的冰冻稳定性, 采用低温抗裂性试验测试破坏应变评价低温性能, 然后采用残留稳定性评价材料的抗水损害性能, 试验结果如表6所示。
从表6所示试验结果可知, 当试验温度为60℃时, 材料的动稳定度达到8580次/mm, 达到相应指标要求, 而当温度为70℃时, 材料的动稳定度为4860次/mm, 试验温度从60℃提高到70℃时, 动稳定度降低了3720次/mm, 相当于降低了43.36%。这说明温度对材料的性能影响是非常明显的, 但是高温动稳定度较高, 高粘SMA-5沥青混合料不仅在高温条件下具备相当好的粘结特性, 而且材料高温稳定性能较好。材料的破坏应变为3100με, 相当于技术指标要求的1.24倍, 由此可知材料在低温条件下表现出较好的路用性能。
通过浸水马歇尔试验测试残留稳定度以及冻融劈裂试验测试劈裂强度比来评价材料的冰冻稳定性和水稳定性。结果显示, 试验所得高粘SMA-5沥青混合料在-18℃的温度下保持冰冻16h后的强度与未冻融试件的强度比为92.12%, 超过技术指标要求12.12%。由于残留稳定度是评价材料水稳定性的重要指标, 笔者通过测试材料浸水前后的马歇尔残留强度比评价材料抗水损害性能, 试验结果显示, 本研究所得的SMA-5沥青混合料残留强度为93.31%, 高出技术指标要求的80%, 材料在冰冻作用和水浸泡作用下依然具有较好的稳定性。
4.3 高粘SMA-5在钢桥面的适应性分析
钢桥沥青铺装层中材料与钢板的相容特性是影响病害发生的重要因素, 笔者拟定剪切试验方案, 对普通沥青混合料、环氧沥青混合料及高粘SMA-5沥青混合料进行剪切强度测试, 方案见图3。
在试验过程中, 通过拉力机在与钢桥桥面相同材料的钢板上施加作用力, 实现剪切。由于沥青混合料通过防水粘结层与钢板连接, 通过测试温度分别为60℃和70℃时的剪切力来评价材料和钢桥面的适应性, 试验结果见表7。
从表7所示试验结果可知, 当温度为60℃时, 普通沥青混合料的抗剪强度仅为0.186MPa, 相当于环氧沥青混合料的51.96%, 高粘SMA-5沥青混合料的48.44%。而环氧沥青和高粘SMA-5的抗剪强度均超过0.35MPa, 且二者仅相差0.026MPa, 但后者略优于前者。当温度为70℃时, 普通沥青混合料抗剪强度下降52.15%;环氧沥青下降36.03%, 高粘SMA-5下降38.80%。其下降幅度略高于环氧沥青。但是高粘SMA-5在两种温度条件下的抗剪强度均高于环氧沥青混凝土和普通沥青混凝土。由此可知, 环氧沥青混合料和高粘SMA-5沥青混合料在桥面铺装工程中均具有较强的适应性, 其中, 在相同温度下, 高粘SMA-5与桥面的粘结力更强。
5 桃夭门大桥养护实例
5.1 路面特征
桃夭门钢桥桥面结构层破坏严重, 其中裂缝是最主要病害之一。当路面出现裂缝时, 雨水进入桥面与铺装层结合部位, 在车辆荷载反复作用下, 致使粘结层破坏, 进而引发结构层大面积破坏[5,6]。主要病害类型及数量调查统计情况见表8。从表8可知, 左幅线和右幅线主要病害类型不同, 左幅线存在的修补面积高达201.18 m2, 而右幅线中的纵缝总长度达到268.6m, 轮迹带网裂面积更是高达3389m2, 所以, 该钢桥路面结构层需要进行大修才能满足行车要求。
5.2 养护方案
根据桃夭门大桥桥面结构铺装层破坏特征, 结合本文试验所得材料路用性能, 确定养护方案为将原桥面环氧沥青混凝土路面结构层全部铣刨后重新铺筑, 按照2+2方案铺筑两层25mm厚SMA-5高粘沥青混合料, 在钢桥桥面撒布1.5~1.8mm厚防水粘结层, 然后铺筑高粘SMA-5沥青混合料, 两层沥青混合料之间采用高粘沥青作为粘结层, 其撒布量控制在0.4kg/m2左右, 铺装层结构示意见图4。
5.3 养护施工技术
根据材料性质与工程实际情况, 首先对病害维修范围进行铣刨, 铣刨后处理采用喷砂 (抛丸) 的方式除去铁锈, 使钢桥桥面洁净度达到Sa2.5, 粗糙度为50~100μm之间, 然后撒布防水粘结层, 并在防水粘结层上撒布3~5mm适量玄武岩碎石防止车辆破坏沥青膜。然后按照SMA-5的配合比进行混合料生产、运输、摊铺、碾压。材料的摊铺温度应≥180℃, 初压≥175℃, 终压≥130℃。并在路表温度≤50℃方能开放交通。在结构铺装层完成施工后, 测试其摩擦系数为56, 结构层之间形成了良好的粘结, 具有良好的使用性能。
6 结语
根据桃夭门大桥工程实际情况分析了环氧沥青混合料与高粘SMA沥青混合料的特征。然后对SMA-5沥青混合料的原材料和高低温稳定性进行测试, 主要得到以下几点结论:
(1) 环氧沥青混凝土强度高, 刚度大, 路用性能好, 但对施工技术要求高, 生产难度大, 质量控制难, 高粘沥青混合料在养护工程中更具优势。
(2) SMA-5能形成较好的嵌锁结构, 60℃动稳定度高达8580次/mm, 低温破坏应变为3100με, 冻融劈裂强度比 (TSR) 和残留强度比分别为92.12%和93.31%, SMA-5材料具有良好的路用性能。
(3) 高粘SMA-5沥青混合料与钢桥桥面的粘结性能略优于环氧沥青混凝土, 在钢桥桥面结构层养护工程中具有良好的适应性。
(4) 通过病害调查与分析, 确定2+2养护方案, 即两层SMA-5沥青混合料+两层粘结层, 以保证桥面结构层的整体性。
参考文献
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