SMA路面施工技术讲座.ppt

,SuperpaveSMA路面 施工技术讲座,SMA路面的设计与施工,一、SMA的概念与特点,1、SMA的概念与特点SMA（Stone Mastic Asphalt）即沥青玛蹄脂碎石混合料，它是按照内摩擦角最大的原则，以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架;然后按照空隙率较小的原则，以沥青玛蹄脂填充骨架的空隙，形成一种骨架密实结构的沥青混合料。SMA的组成特点：三多一少粗集料用量多：7080%沥青用量多：6%左右矿粉用量多：10%左右细集料用量少：1520%,普通密级配沥青混凝土SMA结构,密级配沥青混凝土与SMA的横断面比较,SMA的特点嵌挤的骨架高温稳定性好,抗车辙能力强粗集料用量多路表粗糙抗滑、行车安全空隙率较小抗水害、耐老化沥青用量多抗裂性好，耐久性好,二、原材料情况：集料岩性,二、原材料情况：材料堆放,1、不同规格、不同岩性的碎石材料严格分档、隔离堆放，严禁混堆。各档材料间设置高于2m的硬分隔墙，2m以上部分采用软隔离；分隔墙顶面高于料堆坡脚至少50cm以上，料堆形状为梯形2、上面层材料分三档，其中02.36mm集料设雨棚。3、拌和场地施工标牌结合监理规程有关原材料及混合料报验制度的规定，在材料堆放处设立原材料品名牌及报验牌，在拌和设备前设混合料配合比标牌，并严格按施工配合比施工。4、不同规格的材料设置明显的标识牌，原材料报验牌上注明材料品名、用途、规格、产地、检验时间、检验结果、监理工程师是否同意使用等内容。,二、原材料情况：材料堆放,二、原材料情况：材料要求,1、沥青：采用改性沥青 SBS改性沥青技术指标（表1）,二、原材料情况：材料要求,2、粗集料：采用反击式破碎机轧制的碎石，石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，进场后按标化工地的要求分档堆放，并满足表2的质量技术要求。粗集料质量技术要求（表2）,二、原材料情况：材料要求,3、细集料：采用坚固、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的石灰岩细集料，且不得含有泥土杂物，不能采用山场的下脚料。细集料质量技术指标见表3。细集料质量技术指标（表3）,二、原材料情况：材料要求,4、填料：采用石灰岩经磨细得到的填料。填料必须干燥、清洁，填料质量技术要求见表4。填料质量技术要求（表4）,二、原材料情况：材料要求,5、木质素纤维：采用优良的原生木材生产的絮状木质素纤维，技术指标应满足表5的要求。絮状木质素纤维质量要求（表5）,三、机械设备要求,沥青上面层施工机械使用表（表6）,三、机械配合情况,机械设备改造情况（1）、运输设备：采用大吨位的运料车辆进行运输，在运料车的侧面中部设高温专用检测孔，孔口距车厢底部约30cm。运料车尾部加设挡板，以车辆顶升后不接触摊铺机底板并能有效的防止混合料外漏为度。（2）、摊铺设备：a、摊铺机螺旋布料器叶片在支撑处应时行反装。b、摊铺机受料斗采用高强度耐热橡胶挡板。c、摊铺机螺旋布料器前挡板加钢板挡板，避免挡板离地面过高造成混合料离析。,沥青摊铺机改装,按省厅指导意见要求，对沥青摊铺机尾端螺旋进行改装，以防止混合料离析现象的产生,沥青摊铺机改装,摊铺机受料斗加装耐热橡胶挡板 摊铺机螺旋布料器前挡板加挡板，避免挡板离地面过高造成混合料离析。,四、SMA-13改性沥青混合料配合比设计,改性沥青SMA-13混合料配合比设计包括：根据规定的材料和混合料指标要求，通过试验选取合适的集料和改性沥青、确定合理的集料配合比例、沥青用量、混合料的最大理论密度、空隙率和沥青饱和度。SMA沥青混合料必须满足稳定度、流值、车辙试验动稳定度的要求。,(1）配合比设计的原则选择适当的级配保证粗集料间相互嵌挤使用强度高、立方体状集料较多地使用沥青，空隙率为4%VMA 16.5%析漏、飞散满足要求满足高温稳定性要求满足水稳性要求,四、SMA-13改性沥青混合料配合比设计,1、改性沥青SMA-13上面层的设计标准 上面层改性沥青SMA-13集料级配通过率范围（表7）,四、SMA-13改性沥青混合料配合比设计,改性沥青SMA-13马歇尔试验配合比设计技术要求（表8）,四、SMA-13改性沥青混合料配合比设计,改性沥青SMA-13配合比设计检验指标技术要求（表9）,(4)配合比设计的步骤a初拟级配:选择初试级配，按照下表的级配范围拟定3个试验级配，使其4.75mm的通过量分别为表中级配范围的中值、中值3%。b测定VCA(粗集料间隙率)按照T0309-2000或AASHTO TP19的试验方法，测定各试验级配粗集料骨架部分的粗集料间隙率VCADRYc选择初试沥青用量在满足最小沥青用量要求的情况下，拟定一个初试沥青用量。根据我省玄武岩的状况，集料的合成毛体积密度约为2.9g/cm3左右，因此最小沥青用量为5.7%(油石比为6.04%)。,SMA最小沥青用量要求,d确定设计级配对三个试验级配，采用初试沥青用量，成型马歇尔试验，测试混合料的VMA、VCAmix，比较三组试验级配，选择满足：VCAmix VCAdry，且4.75mm通过率较大的一组级配为设计级配。,e确定设计沥青用量根据设计级配在初试中空隙率的大小，拟定35个沥青用量（一般间隔0.3%），成型马歇尔试件;马歇尔击实为75次/面；沥青混合料的拌合、击实温度根据沥青的粘温曲线确定，相应的粘度分别为0.170.02PaS、0.280.03PaS。对于改性沥青，拌和温度与击实温度应征询沥青供应商的意见；根据4%(毛体积密度)的空隙率确定设计沥青用量。,(5)马歇尔试验检验根据合成级配拌和的SMA-13沥青混合料，采用马歇尔试验方法成型试件，得到对应的马歇尔指标(6)水稳定性检验为了检验SMA-13沥青混合料的水稳定性能按照有关规范进行了冻融劈裂试验，试验结果汇总于表4-3。(7)车辙试验检验为了检验SMA-13沥青混合料的高温稳定性能，按照有关规范进行了沥青混合料车辙试验，试验结果汇总于表4-4。,(8)飞散与析漏试验检验为检验SMA-13沥青混合料的综合性能按照有关规范进行了飞散与析漏试验。析漏是关键指标，由于SMA沥青含量高，该指标可以检验混合料的沥青用量是否超标,(3)水稳定性检验方法 研究表明，SMA的空隙率大于6%时，水损害较多发生，路面的压实空隙率应小于6%AASHTO T283试验采用6%空隙率的试件进行冻融循环，测定其劈裂强度比TSR，作为评价SMA混合料水稳定性的指标。由于试件与路面通车早期的空隙率比较接近（约6%），因此T283试验较浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验更能反映混合料的水稳定性情况。T283试验方法的主要控制指标：6%空隙率；饱水率6075%；-18 冷冻16h后浸泡到60 的热水中24h后检验其劈裂试验结果。,6、混合料的检验沥青混合料的矿料级配检验，应参照沥青路面施工技术规范中的要求进行。1、矿料级配与油石比检验应一天检验两次，并与设计级配和设计油石比相对照；对于SMA混合料，最大粒径筛孔、9.5mm、4.75mm筛孔、0.075mm筛孔的通过率偏差不宜超过3%；,由于SMA混合料中含有大量的矿粉，还有一定量的纤维，因此在进行油石比检验时试验结果容易出现一定的偏差，必须提高试验精度或增加试验次数以获得正确的试验数据；SMA混合料的油石比是否偏高，可以以析漏试验的结果进行参考，如果析漏试验结果过大，则SMA 的油石比肯定偏高。SMA混合料中还掺加一定量的纤维，正常情况下这些纤维会和矿料分离，很容易除去，其质量应从矿料中扣除；如果纤维和矿料无法顺利除去，则表明混合料中的沥青未完全从矿料中分离，必须采取措施继续试验或放弃该组试验结果；,五、SMA-13改性沥青混合料上面层施工工艺,1、拌和（1）、严格控制沥青和集料的加热温度以及改性沥青SMA-13的出厂温度。改性沥青SMA-13的施工温度范围见表10，目前出厂温度控制在180185。改性沥青SMA-13的施工温度（）,五、SMA-13改性沥青混合料施工工艺,（2）、拌和楼具有二级除尘装置，具有防止矿粉飞扬散失的密封性能及除尘设备，符合国家有关环境保护、安全的要求。（3）、拌和楼控制室要逐盘打印改性沥青及各种集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；每天用拌和总量检验各种材料的配比和改性沥青SMA-13油石比的误差。（4）、拌和时间由试拌确定。改性沥青SMA-13拌和时间及加料次序为集料纤维矿粉沥青。纤维与加集料、矿粉同步。改性沥青SMA-13拌和时间及加料采用次序（表11）,五、SMA-13改性沥青混合料施工工艺,（5）、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、冒青烟和离析、析漏等现象。（6）、严格控制油石比和集料级配，避免油石比不当而产生泛油和松散现象。（7）、混合料不得在储料仓中长时间储存，以不发生沥青析漏为度，且不得储存过夜。（8）、每天结束后，用拌和楼打印的各料数量，进行总量控制，以各仓用量及各仓筛分结果，在线检查集料级配。（9）、每天生产结束后，应对拌和楼筛网进行检查，防止因筛网堵塞或破漏影响沥青混合料质量,(10)SMA拌和5mm以上的颗粒占70%以上,矿粉占10%以上,细集料包括石屑和砂一共才只15%左右,会发生粗料仓经常不足,而细料仓经常溢仓的情况,应安排特殊方法设置振动筛和热料仓;(11)细集料应始终保持干燥状态，防止受潮；(12)改性沥青或SMA混合料的储存都不能过夜；(13)观察混合料放料过程中的冒烟情况，如果冒白烟属于正常，如果浓浓的青烟，就要检查是否超过了规定温度。(14)正确拌和的SMA混合料应保持一种粘聚状态，而与普通沥青混合料有所不同。,沥青拌和楼,盐官工区德基4200型沥青拌和楼主要生产上面层SMA-13沥青混合料,沥青拌和楼,料斗上方安装雨棚,7）、在沥青混合料中添加木质素纤维时的工艺要求：a）纤维的状态和保存、运输方法：絮状的木质素纤维，采用20公斤的防潮包装，在使用前应在干燥的室内环境中架空存放。其他状态，比如颗粒状或者粉末状的木质素纤维经我们室内小型拌和研究在拌和时比较难以均匀分散到混合料当中去。b）纤维的添加方法：控制木质素纤维的添加时机，以充分保证拌和时间，干拌时间延长1020S。添加纤维时必在粗集料放料的同时加入纤维，利用粗集料拌和的打击力将纤维打散；,c）采用专用设备添加纤维，必须对上料装置进行检定，确定合适的上料速度以保证纤维在混合料中的添加量，并应该保证纤维充分打散。d）拌和楼添加纤维的顺序：拌和场拌和完成的沥青混合料均匀一致、无花白料、无结团成块或严重离析现象。拌和时间由试拌确定。改性沥青SMA-13拌和时间及加料次序为集料纤维矿粉沥青。纤维与加集料、矿粉同步。,纤维投放,为保证纤维掺量准确，采用纤维打散计量称重投料机投放。搅拌系统先在料仓把木质纤维打散搅碎，再在落料桶内把料搅匀，充分打碎使并出料均匀。,纤维打散计量称重投料,SMA-13出料检测,拌和楼人员注意目测检查混合料的均匀性、有无花白、结团成块、冒青烟和离析等现象。沥青混合料出厂时逐车检测沥青混合料的重量和温度，记录出厂时间签发运料单，并覆盖好蓬布。,SMA-10出场温度检测,五、SMA-13改性沥青混合料上面层施工工艺,2、运输（1）、采用温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度要大于150mm。在运料车设专用检测孔，孔口距车箱底面约300mm。（2）、由于SMA的沥青玛蹄脂的粘性较大，运料车的车厢底部要涂刷较多的油水混合物。拌和楼向运输车辆放料时，汽车应前后移动，分三堆装料，以减少粗集料的分离现象。,SMA-13改性沥青混合料上面层施工工艺,（3）、沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余，摊铺机前方应有五辆运料车等候卸料。（4）、运料车应用完整无损的双层篷布覆盖，以此保温防雨或避免污染环境。（5）、连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前1030cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。,沥青混合料运输车,运料车尾部加设挡板,沥青混合料运输车,对沥青混合料运输车车厢外侧进行保温改装，对车厢内喷洒乳化柴油,沥青混合料装车,为了减少沥青混合料的离析，运输车装料时分前、后、中三次装料,运输车卸料,运输车卸料过程中，为了减少沥青混合料温度的损失，油布始终进行覆盖,防止散料措施,摊铺机加装橡胶挡板,运输车尾部加装挡板,5、沥青混合料的运输,运输车辆保温措施,五、SMA-13改性沥青混合料上面层施工工艺,3、摊铺（1）、摊铺前将下结构层喷洒粘层。（2）、连续稳定的摊铺，是提高路面平整度最主要措施。采用两台摊铺机梯队摊铺，以提高摊铺层均匀性和压实度。摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度，按2.5m/min左右予以调整，通常不超过3m/min，做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。不得应任意以快速摊铺几分钟，然后再停下来等下一车料。切忌停铺用餐，争取做到每天收工停机一次。,五、SMA-13改性沥青混合料上面层施工工艺,（3）、用机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。只有在特殊情况下，在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料（4）上面层采用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。由两台摊铺机联合作业实施摊铺，前摊铺机过后，摊铺层纵向接缝上应呈斜坡，后面摊铺机跨缝510cm摊铺。两台摊铺机距离控制在36m。保证两台摊铺机速度一致、摊铺厚度一致、路拱一致、摊铺平整度一致、振动频率一致。,SMA-13改性沥青混合料上面层施工工艺,（5）、摊铺前应将熨平板预热0.51个小时至温度（不低于100），摊铺时熨平板采用中强夯等级，夯级为5级，使铺面的初始压实度不小于85%。（6）、摊铺机集料斗应在刮板尚未露出，尚有约10cm厚的热料时，下一辆运料车即可卸料，做到连续供料，并避免粗料集中。积极采取相应措施，尽量做到摊铺机不拢料，以减少面层离析。（7）、在互通区主线路面拼宽路段施工时，边部用木板立模，使边部形成一个垂直面，在后面拼宽作业可以减少切边的工作，以及减少混合料的浪费。,摊铺机在易离析部位的改装,倒三角钢板焊接,螺旋布料器叶片反装,钢板档板,五、SMA-13改性沥青混合料上面层施工工艺,4、碾压（1）、对SMA路面来说，在所有检测项目中，施工工艺中的压实度是最重要的施工质量管理项目。为保证路面平整度和压实度，采用以下碾压组合方式：每台摊铺机后各紧跟一台悍马HD130压路机，前静后振一遍，再用四台戴纳派克CC622压路机，每两台压路机跟一台摊铺机前振后振各两遍，最后一台宝马BW202进行终压。,SMA-13改性沥青混合料上面层施工工艺,（2）、改性沥青SMA-13初压、复压宜用钢轮振动压路机碾压，碾压应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行。混合料摊铺后必须紧跟着在尽可能高温状态下开始碾压，不得等候。不得在低温状态下反复碾压，防止磨掉棱角、压碎石料，破坏石料嵌挤。碾压段的长度控制在20m30m，改性沥青SMA-13严禁使用轮胎压路机。,五、SMA-13改性沥青混合料上面层施工工艺,3）严格控制压实遍数，一般初压采用两台10吨钢轮跟在摊铺机后压1-2遍，复压用13吨以上振动压路机振压3-4遍，最后用较宽的钢轮压路机光面碾压1-2遍即可；4）“能否在高温状态下用振动压路机碾压而不产生推拥”是鉴别是不是SMA的重要标志，如果产生推拥现象，说明粗集料没有充分嵌挤好，或者嵌挤作用没有充分发挥，那就未能达到真正的SMA效果,碾压参数,压路机加装限速装置,轮胎压路机改进装置,压路机上增设围裙,沥青路面碾压,5）由于在沥青混合料中掺加了路用纤维，因此对碾压工艺的要求比较高。在碾压过程中要注意碾压温度及碾压方法，特别要遵循紧跟、慢压、低幅、高频、小水的原则。碾压过程中压路机有沥青混合料碾轮现象时，可向碾压轮洒少量水；6）压路机的折返点要随着摊铺进程向前移动，这样既保持了碾压温度，又不影响平整度。,沥青路面碾压,压路机并列碾压方式,成型后的SMA沥青路面,沥青路面芯样剖面,上面层芯样横向剖面,SMA路面的人工处理,(1)尽量把人工操作降低到最低限度；(2)应供应足够的未离析的混合料到接缝上；(3)必须注意在人工操作时，不要做多余的工作；在摊铺机离析的部位人工洒一些细料来补平是正常和必要的，但是如果在未出现离析的部位也洒上细料那将是画蛇添足，尤其对于SMA来说，将导致碾压成型的路面出现油斑。,六、工程实例及典型病害案例,(一)甬台温高速公路台州院桥试验段99年(二)320国道嘉兴段 2000年（三）甬台温高速公路平苍段试验路段（四）杭金衢高速公路常山段试验路段（五）丽龙高速公路莲都段试验路段（六）杭浦高速公路（七）02省道余杭段,（一）甬台温高速公路平苍段2005年、2006年均出现深度车辙，最大车辙达5-10cm且出现松散现象；2006年8月，实施试验段，中面层SUP-20，上面层SMA-13；经2006年、2007年度两个最不利季考验，2007年10月再次观测，车辙最深部位只有0.5cm左右。,（二）杭金衢高速公路常山段：2006年出现车辙，最深部位达5-8cm；2006年11月实施试验段，中面层SUP-20，上面层SMA-13；经2007年最不利季节考验，2007年10月再次观测，车辙最深部位只有0.6cm左右。,（三）丽龙高速公路莲都段试验路段：下面层AC-25使用50号沥青，中面层SUP-20使用岩沥青等四种结构，上面层采用SMA-13添加木质素纤维；SMA-13主要技术指标：渗水系数：基本不渗水构造深度：1.1-1.4摩擦系数：55-65油石比6.2%，孔隙率4%,间隙率17.8%，饱和度77.5%；4.75mm通过率27%；0.075mm通过率11%左右；,（五）02省道余杭段路面共进行了8次试验段，其中地方道路上5次，主线上3次，其中两次返工处理；调整了5种不同配合比；,案例1：为追求大的构造深度，4.75mm通过率控制在27%，9.5mm通过率控制在52%(下限50%)，0.075mm通过率控制在10%左右；结果：级配偏粗，表面构造深度过大（1.3-1.5），渗水系数不合格；结论：该级配9.5mm通过率偏小，导致构造深度偏大；单独调整9.5mm通过率不可行；,案例2：为追求大的构造深度，4.75mm通过率控制在25%，9.5mm通过率控制在55%(下限50%)，0.075mm通过率控制在11%左右；结果：级配偏粗，表面构造深度过大（大于1.3），渗水系数仍然不合格；结论：该级配4.75mm通过率偏小，导致构造深度偏大；单独调整4.75mm通过率也不可行；,案例3：4.75mm通过率控制在27%，9.5mm通过率控制在52%(下限50%)，0.075mm通过率控制在11.3%左右；结果：表面构造深度大（1.1-1.3），基本不渗水,各项技术指标均符合要求；结论：4.75mm通过率不变，调整9.5mm与0.075mm通过率，相当于增加矿粉填充9.5mm以上增加的孔隙；使用效果比较满意；该配比属于适用的粗型；,案例4：4.75mm通过率控制在27%，9.5mm通过率控制在55%左右(下限50%)，0.075mm通过率控制在10%左右；结果：表面构造深度适中（1.0-1.2），基本不渗水，各项指标均符合要求；结论：各筛孔均按照目标配合比设计的结构来控制，使用效果最理想；该配比属于适用的中型（传统型）。,案例5：采用粗型级配，但是纤维添加时间控制不严，干拌时间不足，矿粉和纤维添加次序颠倒结果：路面摊谱后开始碾压时出现油量离析，导致路面出现条状翻浆；结论：纤维在SMA中起到吸油、加筋、增密作用，对SMA的使用效果影响很大，必须保证纤维的质量与添加工艺及效果；,案例6：采用粗型级配，但是为防止再次泛油，盲目减低沥青用量，盲目降低施工温度；结果：路面压实度不足，孔隙偏大，渗水系数大于500，局部达到1000多；结论：SMA对沥青用量敏感，最佳沥青用量最大只有0.2%的可调整余地；SMA对温度敏感，如果温度不能保证，就不能称做SMA，使用效果甚至比一般的沥青混凝土还要差；,试验结论：SMA路面的施工，必须做到以下几点，才能保证施工质量：1、严格控制9.5mm、4.75mm、0.075mm筛孔的通过率；2、保证矿粉的添加量，掌握合适的添加时机；3、保证纤维的质量、添加工艺、添加设备与添加效果；4、保证准确的沥青用量，保证足够的施工温度；,成功的SMA,1）增加压路机数量，缩短压实时间；保持初压紧跟摊铺机，最好使用两台压路机进行初压；2）建议对压路机进行加水增重，并遵循“紧跟、慢压、高频、低幅、少水”原则在高温状态下完成施工；施工温度按施工规范要求进行。3)参考压实工艺：初压：两台钢轮压路机，半静半振碾压2遍（往前静往后振）最大限度上减少初压间隔时间；复压：先双钢轮压路机振压35遍后用轮胎压路机碾压3遍联合作业，复压保持混合料温度在115度以上；终压：用双钢轮压路机静压2遍，碾压完成温度保持在90度以上。,Superpave混合料碾压要点研究,