SBS改性沥青上面层(SMA-13)试验段施工技术__墨水学术,论文发表,

所属栏目：化工论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:322

副标题#e#【摘要】本文结合杭浦高速公路(杭州段)工程路面试验段施工，着重阐明了路面沥青砼的目标配合比设计、生产配合比设计、施工工艺的过程，论述沥青砼路面试验段施工对整个项目路面施工的重要性。
　　【关键词】SBS改性沥青、上面层、试验、技术
　　
　　一、工程概况
　　杭浦高速公路（杭州段）工程，西起杭州市区东北的大井互通，与杭州市城市主干道石大路和杭州市绕城高速公路北线相连，路线自西向东过乔司北，至翁埠村进入海宁市境内，路线全长9.538公里。本工程按双向六车道高速公路标准设计，路基宽度35.0米，桥梁总宽35.5m，计算行车速度120km/h。桥梁计算荷载为汽车-超20级，验算荷载为挂车-120，路面标准轴载100KN。设计洪水频率特大桥为1/300，大、中、小桥、涵洞及路基按1/100。地震基本烈度为六度。
　　试验段桩号：K8+330~K8+575右幅，长度245m，上面层设计厚度4cm，天气阴。该段落在试铺前已将作业面表面杂物清扫干净，灰尘用空压机吹干净并已喷洒粘层油。
　　二、目标配合比设计
　　1、原材料性能
　　1.1改性沥青
　　采用韩国SK沥青公司提供的SBS改性沥青，SBS改性沥青技术性能指标检验结果如表1所示。
　　SBS改性沥青技术指标试验结果表1
　　检测项目    技术要求    检测结果
　　软化点（环球法）（℃）    ≥75    79.0
　　延度，5cm/min，5℃（cm）    ≥30    35
　　针入度
　　100g，5s
　　（1/10mm）    15℃    /    23
　　    25℃    40～60    59
　　    30℃    /    89
　　针入度指数PI值    ≥0    0.1
　　旋转薄膜加热试验
　　163℃，85min    延度5cm/min，5℃（cm）    ≥20    23
　　    针入度比（%）    70    76
　　    损失量（%）    ≤0.6    0.09
　　相对密度    实测    1.028
　　静放离析软化点差163℃48h（℃）    ≤2.0    2.0
　　运动粘度135℃（Pa.S）    ≤3    2.2
　　溶解度（%）    ≥99.0    99.6
　　闪点（开口式）（℃）    ≥230    300
　　弹性恢复25℃（%）    ≥80    93
　　1.2粗集料
　　粗集料用于SMA的粗集料必须符合抗滑表层混合料的技术要求;SMA对粗集料的抗压碎要求高,因此粗集料必须使用坚韧、粗糙、有棱角的优质石料,必须严格限制集料的扁平颗粒含量;所使用的碎石要用锤击式或者锥式碎石机破碎。本项目的粗集料产地为浙江湖州鹿山坞石料厂生产的辉绿岩，规格为9.5～13.2mm、4.75～9.5mm，其各项性能指标检测结果见表2。
　　粗集料基本性能指标试验结果表2
　　指标    单位    技术要求    试验结果
　　压碎值不大于    %    常温    20    10.2
　　 &nb#p#副标题#e#sp;      高温    24    10.6
　　洛杉机磨耗率不大于    %    28    11.3
　　粘附性不小于    级    5    5.0
　　坚固性不大于    %    12    2.2
　　针片状不大于    %    9.5～13.2mm    10    2.2
　　        4.75～9.5mm        4.6
　　水洗法〈0.075mm不大于    %    9.5～13.2mm    0.6    0.3
　　        4.75～9.5mm    0.8    0.2
　　软石含量不大于    %    2.5    1.1
　　磨光值不小于    BPN    44    46
　　1.3填料
　　填料采用磨细矿粉，技术指标检测结果见表3。
　　填料试验结果表3
　　指标    单位    技术要求    试验结果
　　表观密度不小于    t∕m3    2.6    2.721
　　含水量不大于    %    1.0    0.45
　　粒度范围    〈0.6mm    %    100    99.6
　　    〈0.15mm    %    90～100    98.2
　　    〈0.075mm    %    80～100    90.3
　　外观    /    无团粒结块    无团粒结块
　　亲水系数不大于    /    0.8    0.7
　　1.4稳定剂
　　采用莲花牌絮状木质素纤维，掺加比例为沥青混合料总质量的0.35%，相对密度为1.1。
　　1.5抗剥落剂
　　采用美国雅美公司生产的LOF65型沥青抗剥落剂，用量为沥青质量的0.2%。
　　2、配合比设计
　　2.1确定设计级配
　　按JTJ052—2000规程进行马歇尔试验，集料加热温度185℃，改性沥青加热温度170℃，混合料拌和温度180℃，试模预热温度165℃，击实温度165℃，击实次数两面各75次。
　　2.2确定最佳油石比
　　根据确定的设计级配和初试油石比试验结果，以0.3％为间隔，按3个油石比5.7％、6.0％、6.3％，制作马歇尔试件，按期望的设计空隙率4%，油石比为6.02%,因此，初步确定最佳油石比为6.0%，
　　3、结论
　　根据以上对SBS改性沥青SMA-13沥青混合料目标配合比设计及性能检验，确定各种矿料比例为9.5～13.2mm：4.75～9.5mm：0～3mm：矿粉=45：30：15：10，纤维掺加比例为沥青混合料质量的0.35%，抗剥落剂用量为沥青质量的0.2%，最佳油石比为6.0%。
　　三、生产配合比的设计
　　1、矿料级配的确定：
　　我部试验室按照同济建设工程质量检测站设计的目标配合比所确定的各档集料的比例：.5-16mm：45.0%；4.75-9.5mm#p#副标题#e#：30.0%；0-2.36mm：15.0%；矿粉：10.0%输入拌和楼，冷料按此比例经拌和烘干、筛分，取各个热料仓的集料进行筛分试验。根据各个热料仓的筛分结果，经计算、调整后，确定各个热料仓的重量比例为：1#热料仓12-17mm占28%，2#热料仓7-12mm占41%，3#热料仓4-7mm占5.0%，4#热料仓0-4mm占17%，，矿粉占9.0%，
　　2、抗剥落剂：
　　采用美国雅美公司生产的LOF65型沥青抗剥落剂，用量为沥青质量的0.2%。
　　3、最佳油石比的确定：
　　根据同济大学设计目标配合比确定的最佳油石比6.0%，采用最佳油石比的6.0±0.3%，即油石比5.7%、6.0%、6.3%三种用量进行马歇尔试验，试验结果汇总于表1-8。按目标设计和期望的设计空隙率4%，油石比为6.0%，因此，确定最佳油石比为6.0%，此时，其余各项体积指标和力学指标均能满足要求。
　　4、设计结论
　　根据同济大学设计确定的SMA-13型沥青混凝土目标配合比最佳油石比6.0%进行生产配合比设计，得出如下结论：
　　矿料配合比及最佳油石比表表26
　　混合料
　　类型    下列各种矿料所占比例（%）    最佳
　　油石比（%）
　　SMA-13    1#    2#    3#    4#    矿粉    
　　    28    41    5.0    17    9.0    6.0
　　
　　四、试铺的施工工艺
　　1、沥青混合料的拌制：
　　本施工中所使用的拌和设备是德基4200型拌和楼，拌和楼的全部生产过程均由控制式电子计算机控制。在正式拌和前，对拌和楼进行多次调试，对计量和测温装置以及木质素纤维添加设备都进行了校核和检查，各种仪表都处于正常的工作状态。在拌和过程中注意以下事项：
　　（1）严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温度。沥青加热温度设定为170～175℃之间，矿料加热温度设定为190℃。
　　（2）拌和时间由试拌确定。试验段中设定拌和过程中每盘的拌和时间为61s，干拌16s，湿拌45s。
　　（3）派质检人员目测检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。如混合料有无花白、冒青烟、离析和析漏等现象。
　　（4）拌和楼控制室逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度，并定期对拌和楼的计量和测温进行校核。经检测，出厂温度均在175~185℃，满足指导意见要求。
　　2、混合料的运输：
　　根据行驶距离及拌和能力，此次试验段配备25辆25T自卸车，车辆数量能满足拌和和施工要求。车辆在装料前车厢挡板涂隔离剂防止粘结。运输过程中控制以下几点：（1）在运料卡车侧面中部设专用检测孔，孔口距车箱底面约300mm，温度计插入深度要大于150mm。（2）拌和楼向运料车放料时，汽车应前后移动，分三堆装料，先装车厢前部，再装车厢尾部，最后装车厢中间部位，以减少粗集料的分离现象。（3）运料车应有良好的覆盖设施。
　　3、混合料的摊铺：
　　（1）采用2台ABG423摊铺机前后错开成梯队进行摊铺，错开距离在不影响后台摊铺机摊铺的情况下尽可能短。（2）摊铺前熨平板应提前0.5~1h预热至不低于100℃，并在熨平板底部涂色拉油。铺筑过程中两台摊铺机夯锤压实装置调至5级，以保证摊铺均匀性及提高路面的初始压实度（初始压实度应大于85％）（3）在摊铺好的混合料未压实前，严禁施工人员进入踩踏。（4）在摊铺过程中，摊铺机料斗应在刮板尚未露出，尚有许多热料时，应及时进行下一辆料车的卸料，做到连续供料并避免粗集料集中而造成离析。
　　4、混合料的碾压
　　（1）碾压应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅、少水”的原则#p#副标题#e#进行；（2）采用振动压路机压实时，压路机轮迹的重叠宽度不应超过20cm，当采用静载压路机时，压路机的轮迹应重叠1/3～1/4碾压宽度；同时控制好双钢轮压路机的喷水量，避免由于喷水量过大而造成混合料温度降低过快。（3）为了在高温状态下进行及时碾压，把碾压段的长度一般控制在30m以内，并配备了7台大吨位的双钢轮压路机和一台BW80AD-2小的双钢轮压路机。在碾压过程中，现场派专人负责指挥协调各台压路机的碾压顺序、碾压路线、碾压遍数，严格控制压路机的碾压速度，使摊铺面在短时间内达到规定的压实度，压路机折返应呈梯形，不应在同一断面上。在碾压过程中如果发现有沥青马蹄脂上浮或石料压碎、棱角明显磨损时，就停止碾压。同时派专人对摊铺后混合料表面的小坑洞、小的油饼及时进行处理，确保上面层的外观质量满足要求。
　　5、纵向施工缝的处理：
　　由于采用两台摊铺机成梯队联合摊铺作业，在前面一台摊铺机已摊铺混合料部分留下10～20cm宽暂不碾压作为后一台摊铺机的高程基准面，并有5～10cm左右的搭接宽度，并以热接缝的形式在最后作跨缝碾压以消除缝迹。
　　五、试验检测
　　(1)马歇尔试验:检测混合料试件的密度和空隙率等指标,以确定能否满足SMA的构成必要条件。同时,检查马歇尔稳定值和流值,检测试件质量的稳定性。(2)现场取芯:要求压实度不小于马歇尔密度的98%,相当于最大理论密度的94%,或现场钻孔时按试件的空隙率不大于6%来控制。(3)SMA表面构造深度和透水性的检测:构造深度可用铺砂法检测,应控制在0.8mm~1.1mm。渗水性检测方法:直接往路上倒一些水,目测渗水情况,良好的SMA结构在碾压成型后应该是不透水或透水很慢,亦可用渗水仪检测。
　　六、结语
　　1、从混合料的拌和情况来看，均匀一致、无花白料、无明显的粗细集料离析现象发生，纤维在混合料中的分散情况较好，沥青拌和楼的计量系统准确。
　　2、根据现场检测的结果，松铺系数确定为1.19。从现场摊铺、碾压后的混合料表面情况来看，整体情况良好，外观均匀，但以后大规模应加强对小油饼的处理，以及小坑洞的修补，确保路面的外观质量。
　　3、应加强对施工现场的管理，严禁任何人员在初压未结束前，在摊铺好的沥青混合料上面行走，防止对混合料表面造成小坑洞，从而影响外观质量。
　　4、应加强对木质素纤维的管理，纤维的存放应具有良好的防雨、防潮措施。根据试验段混合料拌和中木质素纤维投放速度较慢的情况，为了提高拌和设备的生产能力，可增加一台投放器。
　　5、通过对试验段的各项检测所得出的试验数据分析来看，该试验段在混合料的拌和、运输、摊铺和碾压方面完全满足业主下发的《杭浦高速公路与杭州湾大桥北岸连接线沥青路面施工指导意见》的要求，只是两种碾压方案的结果，在压实度方面、渗水方面存在差异，两种方案的比较见表。
　　
　　两种碾压方案现场检测的结果表37
　　    压实度（马氏）
　　平均值    压实度（理论）
　　平均值    渗水系数
　　（ml/min）    构造深度
　　（mm）
　　碾压方案Ⅰ
　　（K8+330~K8+430）    100.0    96.1    2.2    1.0
　　碾压方案Ⅱ
　　（K8+430~K8+575）    101.0    97.0    2.0    1.0
　　根据现场检测结果，以及对两种碾压方案的比较，建议在大面积施工中，采用第二种碾压方案，能够缩短碾压所需的时间，能更好的保证现场的压实度以及其它各项指标。
　　6、在施工过程中，对拌和楼筛网要进行经常性检查，发现破损的网#p#副标题#e#片要及时更换。
　　通过试验段的摊铺，为杭浦路面工程大规模地开展沥青混凝土上面层施工提供了各项指导性技术指标和理论数据。
　　
　　
　　参考文献：
　　（1）《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）
　　（2）《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052—2000）
　　（3）《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）
　　（4）《沥青玛蹄脂碎石混合料施工指南》（SHCF40-01-2002）
　　（5）《杭浦高速公路与杭州湾大桥北岸连接线沥青路面施工指导意见》