浅析改性沥青及SMA混合料在公路施工中的应用

2011-08-15张媛

黑龙江交通科技 2011年1期

关键词：摊铺机平整度集料

张媛

(衡水公路工程总公司)

1 SMA混合料的优点

(1)高的抗车辙能力。含较高百分率的破碎粗集料组成一个紧密嵌锁的骨架结构，帮助消散对下层的冲击力，有效防止车辙。

(2)优良的抗裂性能。所调查的SMA路面，很少发现温度和反射裂缝，这主要由于SMA采用优良性质的沥青结合料和较厚的沥青膜。

(3)良好的耐久性能，较厚的沥青膜能减少氧化、水分渗透、沥青剥落和集料破碎，从而使面层有较长的使用寿命。

(4)较好的抗滑性能。缺少中等尺寸集料可以产生一个较深的表面构造深度，增加抗滑性能和吸音性，减少雨天水漂现象。

(5)经济显著。由于SMA耐久性好，养护费用较低，只有较高的经济效益。世界各地5亿平方米SMA的使用经验表明，与传统沥青混凝土相比，SMA的使用寿命增加40%左右。

(6)摊铺和压实性能好。SMA是由较多沥青砂胶将碎石骨架结构胶结成整体。传统沥青混凝土中碎石较少，沥青砂胶也较少，不足以填充全部孔隙。

2 改性沥青及SMA混合料的拌和

(1)对于现场制作改性沥青的拌和厂来说，需要在现场设置改性沥青制造设备，拌和厂的沥青贮罐与拌和机之间必须有足够的空旷场地。由于制作改性沥青的基质沥青加热温度一般要求达160℃以上，加热沥青的导热油炉的功率比普通拌和厂的要求大一些。改性沥青制造设备在启动时的电流很大，需特别注意电力符合，要按照设备的说明书事先与电力部门协商，或自备发电机，做好安排。

(2)除了拌和温度因素外，SMA与普通密集配沥青混凝土的最大不同之处是SMA需要5mm以上的粗集料占75%以上，矿粉约10%以上，细集料包括石屑和砂一共才只需15%左右。实际上5mm以上的粗集料中还有相当数量的细集料，实际需要加的细集料数量就更少。这给混合料的拌和带来不少困难。为此应该在料斗、料仓的安排上下功夫。首先是冷料仓，粗集料数量多，一个料斗经常不够，可能会发生冷料仓数量不够的问题。热料仓也存在一些问题，如果按照通常的方法设置振动筛和热料仓，将会发生粗集料仓经常不足，而细集料仓经常溢仓的不正常情况。

(3)SMA所需的细集料数量很少，太少的细集料使冷料仓的开启口控制成为困难。如果细集料是露天堆放的，下雨受潮，冷料仓料门开启口很小时，将无法漏下来，开启口稍大一些就会过量。所以为了使很少的细集料用量保持准确的数量，细集料存贮地要加盖棚顶，防止下雨受潮，使细集料始终保持干燥状态，这一点对多雨潮湿地区特别重要。

(4)SMA必须使用纤维，多一种材料就要多一个供料口，必须考虑添加纤维的方法。近年来我国铺筑的一些SMA工程，基本上都是人工加纤维的。加料口可以采用拌和锅侧面的观察窗，有工人直接将纤维投入拌和锅中。颗粒纤维采用各地容器定量投入，每拌和一锅倒入一桶。松散纤维必须预先加工成塑料小包，每拌和一锅投入一包或两包，聚乙烯塑料袋在集料干拌时融化，本身也是改性剂。必须在粗集料放料的同时投入纤维，利用粗集料拌和的打击力将纤维打散，所以投料员必须密切注意打开粗集料仓的信号，防止错过时间。另一种方法是在下面将纤维包加入集料提升斗，在提升过程中将塑料袋融化，纤维打碎的效果比上面拌和锅投入还要好些。为了使纤维充分分散均匀，一般需要增加干拌时间5～10s，湿拌可不再增加时间。人工投入纤维的缺点是无法保证按时按量投入，如果投晚了，纤维小包就可能分散不均，有时还会发生漏投的情况。实际上在工程现场，确实发现过未拌开的纤维团，也发现铺筑的SMA表面有油斑，油斑往往是玛蹄脂部分缺乏纤维，没有充分分散的结果。

(5)改性沥青及SMA混合料拌和以后，不能像普通沥青混合料那样贮存太长的时间，这是因为贮存时间太长将使混合料表面结硬成一个硬壳。而且SMA的沥青用量要比普通的沥青混合料沥青用量多，时间长了，会发生沥青的析漏，造成沥青用量不均匀。因此一般规定改性沥青或SMA混合料的贮存都不能过夜，即当天拌和的必须当天使用完。为了提高混合料拌和水平，对我国普遍使用的间歇式拌和机，必须配合比和温度的自动检测和记录设备，以便了解到矿料级配和拌和温度的真实数据，这对宏观控制沥青混合料的数量和厚度很有用。改性沥青和SMA要求在较高温度下拌和，不等于温度可以无限制的高，如果温度太高，改性沥青也会严重老化，而失去粘结力，同样会影响沥青混合料的质量。正常的出料温度要根据改性剂和沥青标号的不同做出严格的规定，在拌和过程中，除了温度计自动检测外，观测混合料过程中的冒烟情况非常重要，如果冒白烟则属正常情况，如果冒浓浓的青烟，就要注意检查是否超过了规定温度。

3 改性沥青及SMA混合料的施工温度

改性沥青路面的施工，与普通的热拌沥青混合料路面相比除了在施工温度上应该根据改性沥青的粘度适当提高之外，基本上没有什么区别。至于温度提高多少，要视改性剂的品种和剂量确定。一般情况下，可在普通沥青混合料施工温度的基础上提高了10～20℃。如为改性沥青SMA混合料，由于需要加入较多数量的冷矿粉，则拌和温度需要更高一些。不仅施工如此，室内试验也应该提高温度进行。由于改性沥青的粘度的增大，保证较高的施工温度成了施工的最重要的技术关键。如果温度不够，混合料不可能拌和均匀，摊铺无法平整，碾压不可能达到要求的压实度，施工质量就根本无法保证。适宜的施工温度应该根摘要：将改性沥青及SMA沥青混合料应用于路面，具有抗滑和抗车辙等优点，从而延长路面的使用寿命。针对公路路面施工中使用改性沥青和SMA的现场拌制和施工情况进行了介绍。

据粘温曲线决定，具体做法是，在低温气候条件下施工改性沥青混合料，混合料温度的下降较快将是非常重要的问题。对大多数聚合物改性剂来说，随着温度下降，聚合物开始固化，混合料失去施工和易性，从而不可能充分碾压，尤其是在大风及空旷的工地，混合料降温很快，必须特别注意。

4 改性沥青及SMA混合料的摊铺

改性沥青混合料粘度较高，摊铺温度高，摊铺阻力要比普通混合料大。当下层洒布粘层油时，一般的轮胎式摊铺机可能顶不动运料车，产生打滑现象，所以对改性沥青以一般需要使用履带式摊铺机，而且摊铺机的摊铺宽度也不能像普通混合料那样伸长太多。

对SMA混合料，混合料的可压实余地很小，松铺系数要比普通混合料小得多，混合料的铺筑厚度可以在铺筑厚度可以在摊铺时测量控制好，不必在等钻孔测定。为了保证路面的平整度，要按照规范要求做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿，但是由于改性沥青或SMA生产时拌和机生产率降低等原因，摊铺机供料不足的问题比较突出，很难保证摊铺机不间断均匀摊铺，所以摊铺机的摊铺速度要慢一些，一般不超过3～4m/s左右，这对摊铺机的操作技术要求较高。由于摊铺机停顿时，一方面摊铺机不存留的混合料温度会下降，使摊铺层的压实厚度受到影响;同时摊铺机摊铺时，熨平板都向前倾斜有一个角度，如果速度不均衡，熨平板的倾斜角也跟着发生变化，必然对平整度有影响。为了尽量减少摊铺机的停顿次数，拌和机与摊铺机的能力必须匹配，运料车也要有富余，一般要求在摊铺机前至少要有3台以上的运料车等候，不允许出现摊铺机等候运料车的情况。如果改性沥青混合料的温度降低过多将会使混合料的摊铺作业发生困难，这种情况很可能发生在运料车跟不上，摊铺机不得不停侯等料的过程中。所以，在摊铺过程中，如果不能连续供料时，摊铺机应该将剩余的混合料摊铺完，抬起摊铺机，做好临时接头，将混合料压实，避免出现冷却结硬的情况。因为如果等料时间过长，混合料温度迅速降低，表面会结硬成为硬壳，继续摊铺时冷却的混合料和硬壳不易打碎，只能跟着往前推着走，这将严重影响继续摊铺，如果摊铺过程中，遇到这种情况，必须将硬壳出去才行。改性沥青及SMA混合料大部分使用在表面层，表面层的摊铺对路面的平整度影响极大。摊铺机必须有良好的自动找平功能。为了保证路面的标高，并改善下层的平整度，沥青面层的中、下层一般采用钢丝绳或导梁引导的高程控制方式，只要认真操作，每铺筑一层，大体上上一层平整度可以比下层提高平整度0.4～0.5mm。对表面层，除了高程外，表面层厚度也至关重要，所以常用“雪橇式”的厚度控制方式。此时，应尽量避免下层局部的不平整对雪橇脱杠厚度自动控制的干扰和影响，所以寻找一个较大范围的基准面就显得特别重要。