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      2. 热门关键词:建桥,龙建,第四工程,工程案例

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        寒冷地区改性沥青SMA路面施工工法

        龙建路桥股份有限公司   黑龙江省畅捷桥梁隧道工程有限公司

        田玉龙  杨士杰      崔云财  孙志利

        1  前言

        黑龙江省地处中国最北部,冬季寒冷八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,最低气温达-37℃,温度骤降和温度反复升降现象经常发生八戒体育平台|官方登录入口,使路面产生温缩裂缝,随着使用年限的增加八戒体育平台|官方登录入口,沥青老化,裂缝数量不断增加。水分从裂缝进入,导致基层甚至路基软化八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,导致路面承载力下降八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,产生唧浆八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、台阶八戒体育平台|官方登录入口、网裂八戒体育平台|官方登录入口,加速路面破坏,大大降低了路面的使用性能和使用寿命八戒体育平台|官方登录入口,普通沥青混凝土路面低温裂缝破坏严重,养护费用很高八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,大修时间较短,造成很大经济损失八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        改性沥青SMA路面八戒体育平台|官方登录入口,能较好地解决寒冷地区沥青路面低温裂缝严重的问题。自2000年以来八戒体育平台|官方登录入口,黑龙江省相继铺筑了几条SMA路面八戒体育平台|官方登录入口,龙建路桥股份有限公司、黑龙江省畅捷桥梁隧道工程有限公司在哈尔滨至绥化高速公路、哈尔滨机场高速公路八戒体育平台|官方登录入口、京哈(哈尔滨至双城段)高速公路改性沥青SMA路面施工中,通过增加改性沥青用量八戒体育平台|官方登录入口、纤维稳定剂八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、矿粉改善混合料配合比八戒体育平台|官方登录入口,针对寒冷地区施工期平均气温较低特点八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,对施工温度采用高限控制,形成一套适合于寒冷地区改性沥青SMA路面施工工法八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,提高了路面的使用性能和使用寿命八戒体育平台|官方登录入口。采用该工法施工的改性沥青SMA路面,经7年多的使用八戒体育平台|官方登录入口,低温裂缝数量明显减少,裂缝间距加长,无车辙八戒体育平台|官方登录入口、无坑槽八戒体育平台|官方登录入口、无水损害八戒体育平台|官方登录入口、耐久性好八戒体育平台|官方登录入口、抗滑性能好,路面质量和使用性能经过实践检验效果良好八戒体育平台|官方登录入口,养护费用大大降低八戒体育平台|官方登录入口,大修时间明显延长八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,解决了寒冷地区普通沥青混凝土路面低温裂缝多八戒体育平台|官方登录入口、裂缝宽度大、养护费用高八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、大修时间短等问题八戒体育平台|官方登录入口,为寒冷地区修建使用性能更好的沥青路面奠定了基础,取得了较好的经济效益和社会效益八戒体育平台|官方登录入口。该工法2003年经黑龙江省交通厅科技成果鉴定,达到国内领先水平,2003年荣获了黑龙江省交通厅科技进步三等奖八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。本工法经科技查新处于国内领先地位。

        2  工法特点

        2.1针对寒冷地区低温裂缝病害严重特点八戒体育平台|官方登录入口,主要考虑低温抗裂性能。在改性沥青SMA混合料配合比设计中八戒体育平台|官方登录入口,改性沥青用量八戒体育平台|官方登录入口、纤维稳定剂掺量八戒体育平台|官方登录入口、矿粉用量采用高限八戒体育平台|官方登录入口,提高混合料中改性沥青马蹄脂数量八戒体育平台|官方登录入口,增强结合料拉伸性能,提高混合料的低温抗裂性能八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        2.2寒冷地区施工期间平均温度较低,温度散失较快,改性沥青SMA用于表面层八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,厚度较薄,温度散失快。施工过程中保证混合料温度处于较高状态很关键八戒体育平台|官方登录入口,沥青加热温度、集料加热温度采用高值八戒体育平台|官方登录入口,混合料运输严密覆盖八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,减少混合料温度损失,使混合料摊铺时处于高温状态八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,压路机紧跟摊铺机碾压八戒体育平台|官方登录入口,使混合料在高温条件下快速成型,确保SMA路面整体质量八戒体育平台|官方登录入口。

        3  适用范围

        本工法适用于寒冷地区高等级公路八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、城市干道、机场跑道等使用热拌改性沥青SMA路面施工八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        4  工艺原理

        改性沥青、矿粉、纤维稳定剂采用高限,SMA中改性沥青马蹄脂数量增加八戒体育平台|官方登录入口,使改性沥青马蹄脂的韧性和柔性更好,混合料低温变形性能增强,结合料的拉伸性能提高八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,大幅提高混合料的低温抗裂性八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        寒冷地区施工期平均气温相对较低八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,SMA一般用于表面层八戒体育平台|官方登录入口,温度散失快八戒体育平台|官方登录入口,混合料温度较低时,影响路面平整度及碾压质量八戒体育平台|官方登录入口,在拌和八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、运输八戒体育平台|官方登录入口、摊铺八戒体育平台|官方登录入口、碾压过程中强调温度控制八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,使混合料在高温下快速成型,确保SMA路面的施工质量八戒体育平台|官方登录入口。

        5  施工工艺流程及操作要点

        5.1施工工艺(流程如图5.1所示)









































        图5.1  改性沥青SMA路面施工工艺流程图

        5.2施工准备

        5.2.1混合料配合比设计

        SMA混合料配合比设计方法与热拌沥青混合料配合比过程大致相同,区别在于SMA混合料马歇尔试验的稳定度八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、流值并不作为配合比设计接受或者否决的唯一指标八戒体育平台|官方登录入口,还必须进行谢伦堡析漏试验和肯特堡飞散试验, 室内试验要注意提高温度进行八戒体育平台|官方登录入口。寒冷地区路面早期破坏主要为低温产生的裂缝,在配合比设计中,沥青八戒体育平台|官方登录入口、矿粉八戒体育平台|官方登录入口、纤维稳定剂用量要采用高限八戒体育平台|官方登录入口,沥青用量采用5.8-6%,矿粉用量采用12%,纤维稳定剂用量0.3%八戒体育平台|官方登录入口。石料质量八戒体育平台|官方登录入口、抗剥落剂应严格要求,采用改性沥青八戒体育平台|官方登录入口,增加沥青玛蹄脂与集料间的粘附性八戒体育平台|官方登录入口,减小空隙率八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,提高混合料的低温抗裂性能八戒体育平台|官方登录入口,减少低温产生的裂缝八戒体育平台|官方登录入口。另外对构造深度八戒体育平台|官方登录入口、渗水性能严格检测,保证路面抗滑性能及渗水指标八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        改性沥青SMA路面与改性沥青砼路面比较

        检测指标

        改性沥青路面

        改性沥青SMA路面

        备注

        动稳定度 (次/mm)

        1583

        4500

        高温稳定性

        浸水马歇尔试验

        83.2

        89.3

        水稳性

        低温抗裂

        3114

        3334

        低温抗裂性能

        构造深度mm

        0.56~0.80

        1.02~1.39

        抗滑

        平整度(均方差mm)

        0.44~0.60

        0.35~0.45

        行车舒适性

        透水情况

        透水

        透水

        水损害

        低温抗裂性能检测结果

        试 验 项 目

        试验结果

        规范要求

        破坏强度(mpa)

        6.57

        破坏应变(ε)

        3334

        ≥3000

        破坏劲度(μpa)

        2300.2

        采用烘干法进行沥青析漏损失八戒体育平台|官方登录入口,谢伦堡析漏损失为0.07%八戒体育平台|官方登录入口,符合要求八戒体育平台|官方登录入口,肯特堡飞散损失为5.6%八戒体育平台|官方登录入口,符合要求八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        5.2.2拌和站选址及建设

        选址合理,具有较好运输条件,能连续拌和供料满足现场摊铺要求八戒体育平台|官方登录入口。场地应有足够大的空间,符合国家有关环保八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、安全八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、环境八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、消防等规定的要求。防雨设施齐备,保证集料八戒体育平台|官方登录入口,尤其是细集料八戒体育平台|官方登录入口、填料的防潮八戒体育平台|官方登录入口;料场、道路采用粒类材料硬化,保证矿料不被污染八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,各种集料间要砌筑隔离墙八戒体育平台|官方登录入口,保证不同规格材料不相互混杂八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        5.2.3下承层检查及验收

        应对下承层进行检查验收,其各项技术指标均应合格后方可进行摊铺工序八戒体育平台|官方登录入口。摊铺改性沥青混合料结构层时,应对下层进行认真清理、打扫干净,喷洒透层油或粘层油后进行八戒体育平台|官方登录入口。在铺筑上层时应对下承层喷洒粘层油八戒体育平台|官方登录入口,喷洒时严格控制油质和用油量,路面不干净八戒体育平台|官方登录入口、潮湿八戒体育平台|官方登录入口,气温低于10℃时禁止喷洒八戒体育平台|官方登录入口,喷洒与涂刷粘层油时都要均匀八戒体育平台|官方登录入口,并防止污染八戒体育平台|官方登录入口,采用乳化沥青粘层油时须等待乳化沥青破乳水分蒸发后八戒体育平台|官方登录入口,才能进行上面层摊铺八戒体育平台|官方登录入口。

        5.2.4施工放样

        改性沥青结构层多为表面层,放样只需控制平面轮廓或行走路线即可八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。在摊铺机上将摊铺厚度和横坡度控制准确。

        5.2.5机械准备

        施工前均应对机械设备进行检查和准备八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,保证机械设备的完好率八戒体育平台|官方登录入口。

        5.3混合料的拌和

        5.3.1在满足施工的前提下八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,沥青的加热温度尽可能不要太高,一般控制在170℃-175℃,防止沥青老化的影响八戒体育平台|官方登录入口。

        根据当时施工现场实测的气温八戒体育平台|官方登录入口、地温、风速等情况八戒体育平台|官方登录入口,综合确定集料加热温度为205℃,改性沥青混合料的出厂温度180-190℃八戒体育平台|官方登录入口,高于200℃废弃八戒体育平台|官方登录入口。

        5.3.2 SMA与普通沥青混凝土不同在于SMA为间断级配八戒体育平台|官方登录入口,5mm以上粗集料占75%以上八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,通过试验确定粗集料仓的数量八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,保证粗集料的供应八戒体育平台|官方登录入口;SMA矿粉使用比例是普通混凝土的两倍,采用两个螺旋升送器供料八戒体育平台|官方登录入口,通过试验确定矿粉供料设备和人力安排八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口;废粉通过管道连接到预设水塘后清除八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,提高拌和机的工作效率;纤维稳定剂在粗集料放料的同时投入纤维八戒体育平台|官方登录入口,利用粗集料拌和的打击力将纤维打散八戒体育平台|官方登录入口,同时增加干拌时间10s,纤维稳定剂的投放要专人负责八戒体育平台|官方登录入口,保证投入的数量八戒体育平台|官方登录入口、时间准确八戒体育平台|官方登录入口。

        5.3.3拌和机配备配合比和温度的自动检测和记录设备,了解矿料级配和拌和温度的真实数据。

        SMA混合料储存不能过夜八戒体育平台|官方登录入口,当天拌和当天必须使用完毕八戒体育平台|官方登录入口。

        5.4混合料的运输

        5.4.1改性沥青混合料的运输应考虑拌和能力、运距八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、道路情况八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、车辆吨位等因素八戒体育平台|官方登录入口,合理确定车辆数量八戒体育平台|官方登录入口,使用40T以上自卸翻斗车八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        5.4.2运输车辆的车厢应严密干净八戒体育平台|官方登录入口,因SMA的沥青玛蹄脂粘性较大八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,应在车厢内涂刷或喷洒防粘液(油:水=1:3)八戒体育平台|官方登录入口,喷涂后不能有多余液体聚集于车厢底。每次卸料后八戒体育平台|官方登录入口,安排专人检查八戒体育平台|官方登录入口,车厢内必须保证卸料干净八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        5.4.3装车时八戒体育平台|官方登录入口,应尽量缩小混合料的出口与车厢的距离,装车时按前八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、后八戒体育平台|官方登录入口、中三次装满八戒体育平台|官方登录入口,每装一次移动一次车位,以减少离析八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        5.4.4从拌和站到施工现场八戒体育平台|官方登录入口,无论运距远近八戒体育平台|官方登录入口,无论气温高八戒体育平台|官方登录入口、低八戒体育平台|官方登录入口,都采用两层帆布中间夹棉毯覆盖运料车八戒体育平台|官方登录入口,混合料摊铺时八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,不掀开覆盖,以减少运输温度损失八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        5.4.5混合料现场等候待摊铺时,现场施工人员应对每车目测检查和温度测量,签收运料单八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,发现问题立即废弃八戒体育平台|官方登录入口。

        5.5混合料摊铺

        5.5.1选择大功率摊铺机(DF145CS)八戒体育平台|官方登录入口,按工程要求选择确定摊铺机熨平板宽度八戒体育平台|官方登录入口、设定摊铺厚度和拱度八戒体育平台|官方登录入口,并将其调整准确。

        5.5.2摊铺速度一般不超过3m/min八戒体育平台|官方登录入口。

        5.5.3自卸汽车中的混合料经检查符合要求后,卸料车缓慢后退至机前卸料八戒体育平台|官方登录入口,摊铺机边授料,边将混合料分送到分料室八戒体育平台|官方登录入口,并按事先选定的摊铺速度推动料车前进八戒体育平台|官方登录入口、摊铺,卸完混合料立即驶离摊铺机八戒体育平台|官方登录入口,第二台料车应立即倒至摊铺机前20-30cm八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,挂空挡等候卸料八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,以保证摊铺机匀速不停地摊铺八戒体育平台|官方登录入口,摊铺温度控制在170℃以上八戒体育平台|官方登录入口。

        5.6混合料碾压成型

        5.6.1混合料碾压成型是保证改性沥青混凝土路面质量的关键,改性沥青SMA使用在表面层八戒体育平台|官方登录入口,厚度一般较薄八戒体育平台|官方登录入口,混合料温度下降较快,高温碾压尤为重要八戒体育平台|官方登录入口;要特别注意,改性沥青SMA路面只能用钢轮压路机碾压八戒体育平台|官方登录入口,因为轮胎压路机碾压时的揉搓作用将使玛蹄脂上浮八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,使构造深度降低八戒体育平台|官方登录入口,造成泛油,影响路面的抗滑性能八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口;在碾压过程中要严格贯彻“紧跟八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、慢压八戒体育平台|官方登录入口、高频、低幅”原则八戒体育平台|官方登录入口;严格控制碾压速度和碾压遍数八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,严防过压八戒体育平台|官方登录入口,造成粗集料棱角的破损。压实标准宜采用马歇尔试验密度97%-98%和最大理论密度93%-97%控制八戒体育平台|官方登录入口。

        5.6.2混合料碾压按照初压、复压八戒体育平台|官方登录入口、终压三阶段进行八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        初压时的温度宜控制在155-165℃的范围内八戒体育平台|官方登录入口,低温施工时八戒体育平台|官方登录入口,应提高5-10℃八戒体育平台|官方登录入口。宜用激振力180KN双钢轮、双振动压路机紧跟碾压,前进时关闭振动装置静压八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,以2-3km/h的速度碾压八戒体育平台|官方登录入口,返回时沿前进轮迹振动碾压八戒体育平台|官方登录入口,速度3-4km/h。

        复压宜紧跟初压八戒体育平台|官方登录入口,与初压交织在一起(无明显界限)在较高温度下进行八戒体育平台|官方登录入口,利于碾压密实。复压温度控制在145-155℃。通常使用双钢轮八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、双振动压路机碾压八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,碾压参数参照试铺段结果,通常2-3遍八戒体育平台|官方登录入口,碾压速度可以控制在3-4km/h。

        终压紧跟复压之后,一般双钢轮静碾1遍八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,终压结束时温度宜不低于140℃八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

        为保证不漏压八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,宜安排专人对压路机进行管理八戒体育平台|官方登录入口,并设置明显标志八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,划分出初压八戒体育平台|官方登录入口、复压八戒体育平台|官方登录入口、终压区八戒体育平台|官方登录入口。

        5.7接缝处理

        SMA接缝处理十分重要八戒体育平台|官方登录入口,直接影响路面的平整度和外观八戒体育平台|官方登录入口,施工中要严格控制,保证接缝质量八戒体育平台|官方登录入口。

        5.8开放交通。

        SMA路面应待摊铺层完全自然冷却八戒体育平台|官方登录入口,混合料表面温度低于50℃后八戒体育平台|官方登录入口,方可开放交通八戒体育平台|官方登录入口,需要提早开放交通时八戒体育平台|官方登录入口,可洒水冷却降低路面温度八戒体育平台|官方登录入口。

        6  材料与设备

        6.1材料

        6.1.1改性沥青

        改性沥青是混合料胶凝材料,其品质优劣对改性沥青混凝土路面质量至关重要八戒体育平台|官方登录入口。成品改性沥青在到达现场储存时八戒体育平台|官方登录入口,改性沥青罐中必须加设搅拌设备,使用前搅拌均匀八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,在施工过程中要定期取样检验产品质量,发生质量不合格时不得使用八戒体育平台|官方登录入口。SMA路面宜采用比当地常用沥青更硬标号的沥青八戒体育平台|官方登录入口。改性沥青的要求应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中表4.6.2的要求八戒体育平台|官方登录入口。

        6.1.2粗集料

        从料源入手八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,选择优质碱性石料为原料八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,破碎机采用锤式破碎机破碎,选用酸性石料时要考虑粘附性的要求,掺加适量消石灰或抗剥落剂。粗集料宜用石质坚硬八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口、粗糙、清洁、不易风化的颗粒。严格控制集料的含泥量及表面粉尘量,减少拌和过程中废粉数量八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口,提高拌和机的工作效率八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。其技术指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中表4.8.2的要求八戒体育平台|官方登录入口八戒体育平台|官方登录入口。

                                SMA使用粗集料质量要求                 表6.1.2

             

        单位

        技术要求

        试验方法

               石料压碎值     不大于

        %

        25

        T0316

            洛杉矶磨耗损失    不大于

        %

        30

        T0317

                 视密度       不小于

        t/m3

        2.60

        T0304

                 吸水率       不大于

        %

        2.0

        T0304

             与沥青的粘附性   不小于

        4

        T0616

                 坚固性       不大于

        %

        12

        T0314

             针片状颗粒含量   不大于

        %

        15

        T0312

        水洗法<0.075颗粒含量 不大于

        %

        1

        T0310

                 软石含量     不大于

        %

        1

        T0321

                石料磨光值    不小于

        BPN


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