浅谈SMA沥青混凝土路面平整度控制技术

来源：职称驿站所属分类：材料科学论文
发布时间：2011-04-29浏览：85次

　　摘要：介绍了SMA沥青混合料的特性，分析了影响SMA沥青混凝土路面不平整的主要原因，并制定了相对应的主要措施。使得道路路面平整度得到了有效的控制和提高，同时对以后的现场施工具有一定的指导作用。
　　
　　关键词：SMA，沥青混凝土路面，平整度，控制，措施
　　
　　路面平整度是衡量高级道路路面好坏的重要指标。路面不平顺，会增大行车的阻力，并使车辆产生附加振动，直接影响行车的安全性、舒适性；同时附加振动以及不平整路面所滞积的雨水，也将加速对路面的破坏。随着社会经济的发展，人们对路面行车的安全性、舒适性以及路面的耐久性提出了更高的要求；交通部在修订《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)中也相应对路面评定指标进行了修订，采用了更高更严格的指标。下面结合泰安开发区6﹟、9﹟、10﹟、12﹟道路12公里的沥青混凝土路面施工，谈谈如何对SMA路面的平整度进行有效控制。
　　1、 SMA沥青混合料的特性
　　SMA也叫沥青马蹄脂碎石混合料，通过采用矿物纤维稳定剂、增加矿粉用量、改性沥青等技术手段，组成沥青马蹄脂后，填充间断级配的粗集料骨架间隙，使SMA沥青混合料既能保持开级配沥青混合料表面功能好的优点，又能克服耐久性差的缺点，尤其是高温抗车辙能力，低温抗裂性能、耐疲劳性能和水稳定性能等各种路用性能大幅度提高。SMA是一种新型路面结构，具有如下的特性：
　　1)SMA是一种间断级配的沥青混合料，粗集料多，细集料减少。
　　2)沥青结合料用量多，高达6.5﹪—7.0﹪，粘结性要求高，采用稳定性好的改性沥青，本工程采用的是掺加SBS改性剂的改性沥青。
　　3)SMA采用的粗集料必须特别坚硬，针片状颗粒少，以便嵌挤良好；细集料采用良好的河沙；矿粉采用细磨的石灰石粉，且不得使用回收的粉尘。
　　4)SMA的拌和时间要适当延长，施工温度要提高，只有在高温状态下碾压才能达到密实效果，切不产生推拥，这是SMA的一个重要特征。
　　综合SMA的特点，可以归纳为三多一少，即粗集料多，矿粉多，沥青多，细集料少。
　　2、影响SMA路面平整度的因素
　　SMA的特性决定了其施工与普通沥青混凝土相比具有特殊性，所以要加强施工中每一环节的检测控制和管理，从其特性入手，对其特殊的施工工艺进行分析，影响路面平整度的因素主要有：
　　1)下承层的施工质量。依照平整度的传递理论，下承层的平整度以及高程误差都会自下而上层层积累，影响到SMA路面的平整度。
　　2)原材料和混合料的质量。只有保证原材料和混合料的质量，才能保证SMA面层的完整性的强度，路面平整度才有保障。
　　3)施工工艺和施工机械的配置。路面要保证密实度和平整度，只有采用合理的施工工艺及机械配置才能实现。
　　4)SMA沥青混合料的摊铺、碾压和接缝处理。影响平整度的因素很多，只有控制好每一个环节，才能保证路面的平整度。
　　3、SMA路面平整度控制的措施
　　3.1加强路基和下承层施工质量
　　对于路基，应确保路基填土的均匀性及路基整体的密实度和强度，采用合适的涵、台背、墙背回填和软基处理方案，并减少其过渡段的工后沉降差；采取相应的措施，减少水对路基产生的病害，确保路基稳定。
　　下承层平整度控制措施:
　　3.1.1基层施工采用集中厂拌混合料，采用有精确计量系统和控制系统的拌合设备，确保拌制高质量的混合料。
　　3.1.2严格控制集料的最大粒径。混合料中集料粒径过大，会使铺筑层表面出现离析，甚至局部会刮出沟槽，影响基层及沥青混凝土层的平整度。
　　3.1.3控制底基层、基层摊铺速度，并与拌合、运输、碾压工序相匹配，确保连续不间断作业，是保证基层平整度的有效措施。
　　3.1.4基层、底基层施工采用大功率摊铺机铺筑，每层的压实度严格控制在允许范围内，尤其应控制好上基层的平整度。
　　3.1.5严格控制底基层、基层施工标高，保证面层厚度，以提高面层平整度。
　　3.1.6纵坡仪、基准钢丝有专人负责，基准钢丝张力不小于800N。
　　3.1.7基准钢钎固定要保证竖直，钢钎横杆要有支架，确保在钢丝张紧时不会在横杆处出现下凹。
　　采用不同的控制方式对不同的基层进行控制，使基层的平整度控制在较好的水平上。SMA一般只使用于上面层结构，若在下、中面层不重视平整度和高程误差控制，想在上面层取得好的平整度是不可能的。
　　3.2原材料及混合料的质量控制
　　每一批原材料的进场都得按相关规定和标准进行试验，并加强施工中试验自检和抽检的力度，保证原材料的稳定。
　　SMA混合料质量直接影响沥青面层的施工质量和使用品质，一旦出现不合格的花料、焦料、过油料铺筑到路面上都应彻底铲除重铺，经人工修补后的路面是不可能有良好的平整度。混合料生产要严格把关，不合格混合料严禁使用。通过抽提试验和马歇尔试验对矿料级配、沥青用量、混合料的密度和孔隙率等指标进行调控，同时检测其稳定度和流值；通过温度检测，对SMA的四大温度(沥青加热温度160℃—165℃，改性沥青制作温度165℃—170℃，改性沥青最高加工温度175℃，集料加热温度190℃—200℃)进行控制，做到不合格材料严禁进场，确保混合料的质量。
　　3.3加强机械配置和施工工艺控制
　　3.3.1机械配置
　　3.3.1.1科学合理的机械配置和先进的机械设备，是路面施工连续作业与提高平整度的重要保证，本工程所采用的沥青拌合设备为Teltomat260沥青拌合楼1座，在施工过程中，其对所有的参数控制都采用电脑自动化控制，保证了混合料生产的连续性和混合料的稳定性；摊铺机为进口的具有高精度自动找平的ABG423沥青混凝土摊铺机2台；压路机采用BW202双驱双待压路机4台。
　　3.3.1.2机械设备的检查，施工前应对工作装置及调节机构进行专门检查，即刮板输料器、闸门和螺旋摊铺器的状况是否良好，有无粘附沥青混合料，振捣梁底面及其前下部是否磨损过大，行程及运动速度是否恰当，它与熨平板底面的高低是否合适，熨平板底下是否磨损、变形或粘附混合料，其加热装置是否正常。[!--empirenews.page--]
　　3.3.1.3机械设备的调试，对摊铺机组要进行精确检验和校正，根据施工要求需要调整和选择摊铺机的结构参数，使熨平板在同一水平面，以免造成横坡不一致。摊铺机起步时工作仰角调整得当，保证摊铺机正常摊铺。平衡梁安装要牢固。调平基准钢丝张紧力，严禁挠度过大。压路机起步、停车要平稳。
　　3.3.2运输环节控制措施
　　3.3.2.1在施工中，运输车辆装料方法必须得当，防止混合料产生离析，以免引起摊铺层的离析，造成路面平整度的下降。
　　3.3.2.2运输车辆的保温措施得当，不能使表面的混合料因温度下降形成硬壳，以免碾压成型后出现表面不平整。
　　3.3.2.3驾驶员在给摊铺机卸料时，是否碰撞摊铺机，以及刹车操作技术及工作的责任心均直接影响路面平整度。
　　3.3.2.4运输能力一定要大于拌合能力。运料车辆采用多次挪动装料法，确保混合料不产生离析；运料车辆有很好的保温措施，确保运料过程中料温补产生较大的温度差异。
　　3.3.3摊铺环节控制措施
　　3.3.3.1摊铺机要匀速行走，连续摊铺。因为在以往的施工中发现，摊铺机停顿的地方出现不平现象较多，所以确定摊铺速度时要考虑拌合楼出料能力及运输能力，同时还要考虑到熨平板和夯锤自振频率。因此，合理的摊铺速度V∕(m•min―1)可根据混合料供给能力、摊铺宽度和厚度按下式求得：
　　V﹦100Q∕60Hbγ(1)
　　式中：Q――混合料供给能力，t∕h；
　　H――压实后的摊铺厚度，cm；
　　B――摊铺宽度，m；
　　γ――沥青混合料压实后的密度，一般取2.35t∕m³。
　　如以γ﹦2.35t∕m³代入式(1)，则式(1)可改为：
　　V﹦Q∕1.4BH。
　　根据摊铺机的标准宽度或加宽后的宽度B和沥青混合料搅拌设备的生产能力Q，以不同的摊铺厚度H值代入V﹦Q∕1.4BH中，就可以列出一张摊铺速度的关系表，以供摊铺时查阅。
　　由于SMA生产时拌和机生产率降低，为保证其匀速、不间断的连续摊铺，摊铺速度一般不超过3m∕min，甚至可以放慢到1―2m∕min，这就要求机手应有较高的操作水平，以保证摊铺机匀速、连续工作，既能保证压实度又能保证平整度。
　　3.3.3.2ABG摊铺机两侧各安装了一台移动式基准梁找平装置。该装置总长16m，在摊铺机前端的基准梁有24(2×12)个可上下自由伸缩的“雪橇”板，在下层表面拖动滑行，构成下层基准面。在摊铺机后端的基准梁有32(2×16)个可上下伸缩的橡胶轮，行驶在摊铺后的混合料表面，构成摊铺后的上基准面。摊铺机的自动找平装置是根据两个基准面的高差控制摊铺厚度。由于“雪橇”板和橡胶轮都能自由伸缩，可以消除局部不平整对控制厚度的影响。
　　3.3.3.3摊铺机预热温度要达到规定要求，避免造成摊铺层出现大范围的粗糙面，严重影响路面的平整度和外观质量。
　　3.3.3.4摊铺机刮料输送器通过闸门后供料和螺旋摊铺器向两侧布料，两者的工作效率要匹配。在发生暂时性断料时，摊铺机要保持继续运转，停止振捣，并接通熨平板加热器，保证SMA混合料摊铺和碾压符合高温条件的要求，这是控制平整度的又一关键所在。
　　3.3.3.5提高摊铺中的预压密实度，SMA混合料在高温作用下主要是靠粗集料的嵌挤作用，可适当提高夯锤的振捣频率，在摊铺机夯锤振捣和熨平板的共同作用下，一般可达到85％以上的预压效果。这样，剩余的压实系数很小，所以初压的痕迹也极小，进而保证了路面的最终平整度。
　　3.3.4碾压环节控制措施
　　SMA路面采用双钢轮压路机碾压，BW202双钢轮压路机，振动力大，幅度宽。碾压过程中严格控制好温度，初压(温度不低于150℃)、复压(温度不低于130℃)、终压(温度不低于120℃)都采用此种压路机，碾压4遍，一气呵成。按照以下原则碾压，充分解决了平整度和压实度的矛盾。
　　3.3.4.1按照“慢压、紧跟、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压，这是与一般沥青混合料碾压方式最大的区别。压路机必须紧跟在摊铺机后面，只有在高温条件下碾压才能取得最佳效果，碾压终了温度不低于120℃；慢压是对现在碾压普遍过快来说的，一般来说碾压速度不超过5km∕h；高频和低幅方式对提高SMA的压实度、防止石料损伤、保持石料有良好的棱角性和嵌挤作用具有重要意义，大振幅很容易造成碾压过度，使石料压碎或马蹄脂上浮，产生“过碾压弹簧”现象。所以碾压八字方针也是保证SMA路面平整度的重要环节。
　　3.3.4.2碾压时要均衡的进行，倒退时关闭振动，方向要渐渐地改变，不许拧着弯行走，一般可采用欧式碾压，对每一道碾压起点或终点稍微扭弯碾压，消除碾压接头轮迹。
　　3.3.4.3压路机不允许在新铺混合料上转向、调头、左右移动位置、突然刹车和停车休息；其它机械不能在未冷却结硬的路面上停留。原则上所有机械，尤其是压路机从开始碾压进入角色后便不能停机，直至该段路面施工结束，否则产生局部波浪。
　　3.3.4.4碾压应纵向进行，并由摊铺路幅的低边向高边低速行进碾压，相邻碾压重叠至少30㎝，初压始终让从动轮在后，避免由于温度高轮前容易留下波浪，影响平整度，终压后，压路机轮迹应完全消除。
　　3.3.4.5在涵洞、桥梁和通道等构造物的接头处，以及匝道、紧急停车带等摊铺机难以操作部位，要辅助小型机械或人工操作施工，保证其施工温度。如果主车道安装了路缘石，要小心碾压，不要破坏路缘石的美观。
　　3.3.4.6施工现场人员不能在刚铺完未进行碾压的面层上行走，特别是上面层，以免留下脚印，影响平整度。
　　3.3.5接缝环节处理措施
　　3.3.5.1接缝平整度要求：3m直尺检测，最大间隙小于2mm。
　　3.3.5.2桥面铺装层的上面层的横向接缝，全部强制预留在桥梁伸缩缝内，减少永久性接缝的道数。在路基段施工时，通过增加每日摊铺长度减少横向接缝设置次数。
　　3.3.5.3不断总结接缝施工经验。每天收工时，记住摊铺机的工作仰角，供第二天起步时参考，使接缝断面的虚铺厚度得到精确控制，为提高平整度，一般采用切割成垂直面的方法，SMA路面完工后，稍停一停，在其尚未冷却之前，就切割好。具体做法：将3m直尺沿路线纵向靠在已施工段的端部，伸出端部的直尺呈悬臂状；以已施工路面与直尺脱离点定出接缝位置，用切割机切齐后铲除废料，并用水将切缝处清理干净；在下一次施工就位前，涂刷粘层油，即可接下去摊铺。[!--empirenews.page--]
　　4、平整度的检测结果
　　经过精心控制，本项目沥青混凝土面层平整度均方差实测值见表1.
　　表1沥青混凝土路面平整度均方差实测值汇总

　　5、结束语
　　要提高SMA路面的平整度，应确保路基的施工质量，并从下承层的高程、横坡、厚度等施工参数控制，特别是松铺系数的控制，严把平整度验收关；控制原材料及混合料的质量、施工工艺和机械配置以及施工人员素质，加强质量管理，严格按规范施工，制定科学合理的施工方案，改进施工工艺和采用科学的施工方法，才能提高平整度，保证路面的质量。
　　参考文献：
　　[1]JTGF40―2004，公路沥青路面施工技术规范[S]。