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1、精选优质文档-倾情为你奉上SMA沥青路面九江长江大桥公路桥管理局裴庆红一、工程概况： 九江长江大桥公路桥于1993年元月建成通车，随着时间的推移，公路桥面因各种原因（特别是超限车辆的作用）出现不同程度的缺陷和病害，针对这些缺陷和病害，九江长江大桥管委会和九江长江大桥公路桥管理局采取了一些相关措施来进行维修和修复，但是未能根本解决问题。由于九江长江大桥铁路桥是京九大动脉的重大、特大桥梁，而公路桥又是105国道的咽喉要道，所以其重要性不言而喻。如何保证既维修好公路桥面又确保车辆正常通行而且尽可能地延长桥面使用寿命就成为大桥管理者光荣而又艰巨的任务。 2000年在对九江长江大桥公路正桥进行大修时，将
2、原桥面铺装（原桥面铺装为5CM的水泥砼+2CM的沥青砂）全部铲除，改为5CM的粗粒式沥青砼+4CM的中粒式沥青砼+3CM的细粒式沥青砼，经过将近四年的通车运行，总体情况良好，但是正桥面全桥范围内出现大量的纵向裂缝，局部桥面出现了龟状裂缝，因此公路正桥桥面铺装的大修并不十分成功。2003年，九江长大桥公路引桥桥面也出现了不同程度的病害: 北岸公路引桥第6、7、11跨铺装层在桥梁中心线附近靠近曲线内侧存在多条顺桥向的不规则纵向裂缝，铺装层大部裂穿，并且伴有破碎现象，深度大约为20cm左右，部分T梁上翼缘已经有裂缝，深度15cm不等，且全部为顺桥向的纵向裂缝；大部分的T梁顶板底面有纵向裂缝，并且在桥
3、中心线附近的几片梁上裂缝出现较多。对每一孔而言，这些纵向断续裂缝绝大部分距离湿接头1020cm左右，位于曲线内侧方向，另外还有部分蜂窝麻面以及在湿接头附近存在由于渗水引起的锈迹。因此，引桥桥面铺装层的大修也就提上了议事日程。采用何种材料，经过多方案比较、技术咨询和资料查找，最终决定采用SMA沥青砼来重修引桥桥面铺装层。二、 SMA沥青砼技术研究 回顾我国公路沥青路面的发展史，可以看出，沥青路面的发展和变革，实际上是路面材料变革的历史。现在沥青路面的差距最主要是材料上的差距，包括原材料和沥青混合料的差距。 改革开放以后，以京津塘高速公路建设为契机，我国开始进入了高等级公路建设的新时期。随着国外高
4、质量沥青的进入，各种改性沥青砼路面成为高等级公路工程崭新的结构形式。在这个阶段，国家“七五”、“八五”科技攻关，对沥青路面材料、结构、施工工艺、质量控制的研究，得到前所未有的深入。 现在，我国的公路建设又进入了一个新的时期，对沥青和集料都提出了更高的要求。这是相对于目前采用重交通道路沥青和密级配沥青混合料而言的。那就是沥青开始采用改性沥青，沥青混合料采用沥青玛蹄脂碎石混合料即SMA。为什么要采用SMA？这是因为严酷的自然环境对沥青路面有了更高的要求。随着经济的发展，重载、超载现象严重，交通流量也增长得特别快，使有些路段超负荷运转，采用普通的沥青砼路面已经不能满足要求。 SMA是20世纪60年代
5、中期前联邦德国开发的新型沥青混合料。其级配类型为断级配骨架型密实混合料。SMA中由粗集料构建的坚固的骨架结构具有优异的抵抗永久变形能力，而充填粗集料骨架孔隙的丰富沥青玛蹄脂则赋予SMA高度的耐久性，其粗糙的表面构造使路面具有优良的抗滑性和较低的交通噪声。SMA对材料和工艺的要求较高，但其使用寿命较长，铺筑厚度较薄，养护工作量小，具有可持续的社会和经济效益。 由于SMA路面具有优异的面层功能特性和良好的技术经济效益，所以SMA一般只考虑在气候条件恶劣、交通量特别繁重，或者政治经济地位特别重要的路段上采用，使路面既能满足使用需要，保持良好的水平，又能完好地使用较长的时间，同时也能取得长远的经济效益
6、。三、 SMA的技术特点 SMA是一种热拌热铺的断级配骨架型密实沥青混合料。它由大比例碎石（粗集料）构成坚固的骨架结构，并由丰富的沥青玛蹄脂填充骨架空隙进行稳定。在SMA混合料中，粗集料提供骨架结构，而细集料作为玛蹄脂的一部分，基本上不参与构建集料结构的作用。而常规AC密级配沥青混合料中粗集料基本处于悬浮状态，少有石料与石料的相互接触。 SMA路面具有如下特点：（1）高度的稳定性和抗车辙能力。原因为高品质碎石及碎石与碎石的嵌锁；（2）优良的抗滑性。原因为高品质的碎石和SMA的表面构造；（3）降低交通噪声。原因是SMA的表面构造及高结合料含量；（4）增加耐久性。原因是优质集料与高结合料含量；（5
7、）改进低温性能。原因是高结合料含量与结合料改性；（6）改进老化特性。原因是高结合料含量与低空隙特性；（7）减少水雾。原因为SMA的表面构造与排水。此外，SMA是使用高比例粗颗粒骨料所形成的断级配沥青砼，除了骨材外，主要材料还有添加的矿物纤维，其作用是稳定拌合料中所含高量沥青胶泥，藉以增加SMA沥青砼的耐久性，使其比传统的沥青砼有较佳的抗车辙及变形的能力和在施工时不会产生滴油垂流之现象。四、研究的目的 路面是高等级公路的重要组成部分，公路路面相对于路基而言只是薄薄的一层，但其工程造价却占到了公路工程总造价的15%25%。路面作为道路直接与行车发生关系的“界面”，其工程质量具有特殊重要的意义。目前
8、，在我国已建成的高速公路中，约75%采用了沥青砼路面。随着国外技术的引进和消化吸收，我国在公路沥青路面修筑，特别是高速公路的沥青路面修筑方面形成了以路面结构、材料、设计、施工和检测为核心的成套技术，基层和面层的工艺水平都有了明显提高。 但是随着高速公路里程的逐年增长，沥青路面普遍存在的技术和质量问题也逐渐暴露出来，其主要表现在两个方面，即沥青路面的耐久性（使用寿命）和路面的早期破坏。一方面，现有道路的实际使用寿命（58年）普遍短于设计使用寿命（1520年）；另一方面，随着交通流量的迅速增长，车辆大型化和严重超载，使路面质量面临新的严峻考验。在新路开放交通一二年内就出现了坑槽、开裂、车辙、抗滑性
9、能不足等早期破坏现象已十分普遍，个别路段早期破坏现象甚至十分严重，不得不过早地进行修复，由此带来巨大的直接和间接的经济损失。 因此，在一些气候条件恶劣和交通负荷特别大的路段（包括桥梁）或一些政治经济特别重要的路段（尤其是桥梁），在使用通常的道路沥青砼仍不能满足使用要求时，为使沥青砼路面达到更长的使用寿命，可以考虑采用SMA路面。 所以研究的目的是：通过深入分析SMA路面材料组成和特性及SMA路面的结构特性和受力特点，对SMA具有抗车辙、抗裂、抗滑、泌水和耐久的优点进行全面阐述，同时，结合实际工程（九江长江大桥公路桥桥面改造），详细论述SMA沥青砼路面施工技术和施工工艺。SMA是一种较新型的沥青
10、砼材料，有其优点和长处，但其卓越品质与性能的代价主要表现在以下三个方面： 较高的材料成本。因其采用了优质集料和添加剂（矿物纤维、改性剂）； 较高的生产成本。表现为较低的生产率（生产复杂性增加）；严格的温度控制和混合料控制；要获得SMA路面的最佳性能并减少养护工作量，SMA混合料须精心设计，并做到精心生产和精心铺筑。五、SMA材料采用SMA沥青砼这种新型材料，直接影响其质量的关键因素是SMA沥青砼的组成材料和材料的性能。所以，下面分别对沥青、集料和矿物纤维进行研究。1沥青和改性沥青尽管各国沥青结合料的规范有着明显差别，但都是以针入度或粘度来划分沥青等级的，再以软化点、不同温度粘度、针入度指数、法
11、拉斯脆点来确定温度敏感性，并经过老化试验，保证上述特性在容许限度的范围内。世界上大多数国家，包括我国、欧洲各国、日本均采用25针入度指标进行沥青结合料分级。SMA混合料需要采用比常规AC混合料粘度（稠度）更大的沥青结合料，而且选择改性沥青的越来越多。SMA沥青结合料的质量必须满足沥青玛蹄脂的性能需要，要有较高的粘度，符合一定的要求，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性。根据设计要求,九江长江大桥公路桥桥面改造所采用的沥青其三大技术指标如表1所示,且该沥青须符合”重交通道路沥青技术要求”(应用于炎热地区)。沥青三大技术指标 表125针入度/0.1mm5延度/mm软化点/513075最终选定的沥青为
12、鄂州科氏沥青产品有限公司生产的改性沥青，其主要技术指标如表2：沥青(聚合物改性沥青)主要指标 表2项 目单位检测结果要求针入度,25,100g,5smm6540针入度指数,PI0.40.2延度,5cm/min,5cm4020软化点(R&B)8660闪点(COC)315230离析试验,软化点差02.5弹性恢复,(25,10cm,60min)%9870旋转粘度,135Pa.s1.73溶解度(三氯乙烯)%99.599旋转薄膜烘箱后残留物质量损失%0.011.0延度,5cm/min,5cm2515针入度比,25,100g,5s%80652.集料 由于SMA沥青砼路面（桥面）优良的抗车辙性能主要来源于集
13、料体高度的内摩阻力,故对粗细集料提出了比常规沥青砼更高的要求。粗集料：粗集料是构成SMA混合料骨架结构的主体材料。要求选用质地坚硬、表面粗糙、抗磨耗、形状接近立方体的碎石料。SMA混合料不得使用易磨光或相对纯的碳酸盐集料。采用的集料可为花岗岩、玄武岩、片麻岩和石英岩等，即要求集料要有足够的硬度和耐久性，最终选定采用玄武岩碎石作为粗集料。针对上述要求，选择了两处料场的碎石进行对比试验，这两处料场分别是湖北阳新和江苏花山，其碎石均为玄武岩。经检验，两处玄武岩碎石试验结果及对比如下表3、表4和表5所示：湖北阳新玄武岩碎石试验结果 表3检验项目计量单位检验结果检验项目计量单位检验结果表观密度g/cm2
14、.912针片状颗粒含量%76堆积密度g/cm1.501压碎指标值%287紧密密度g/cm1.643坚固性%含泥量%178有机物含量泥块含量%14岩石强度Mpa972含水量%16SO3含量吸水率%221碱活性江苏花山玄武岩碎石试验结果 表4检验项目计量单位检验结果检验项目计量单位检验结果表观密度g/cm针片状颗粒含量%堆积密度g/cm压碎指标值%125紧密密度g/cm坚固性%含泥量%有机物含量泥块含量%岩石强度Mpa172含水量%磨耗率%136吸水率%08碱活性玄武岩碎石主要力学性能对照表 表5项 目技术规范要求湖北阳新产江苏花山产岩石强度120MPa972172压碎值指标28%287125吸水
15、率2%22108磨耗率30%-136通过试验检测和对比，最终选定采用江苏花山生产的玄武岩碎石。其集料筛分试验数据如表69所示： 江苏花山玄武岩碎石集料筛分试验记录 表6集料名称：玄武岩集料规格：16.09.5集料试验前干燥质量m1（g）2000集料水洗后干燥质量m2（g）1994.0P0.075(%)0.3干筛法筛分结果筛号（mm）各号筛上的筛余量（%）分计筛余（%）累计筛余（%）通过量（%）筛分曲线图19000O100通过量%160168070799313244501741818199518870738919814519487699505筛底460299703玄武岩碎石集料筛分试验记录 表7
16、集料名称：玄武岩集料规格： 9.54.75集料试验前干燥质量m1（g）2000集料水洗后干燥质量m2（g）1994.1P0.075(%)0.3干筛法筛分结果筛号（mm）各号筛上的筛余量（%）分计筛余（%）累计筛余（%）通过量（%）筛分曲线图19000O100通过量%160000100132385.319.219.280.8951512.275.494.65.44596.64.899.40.6筛底5.30399.703玄武岩碎石集料筛分试验记录 表8集料名称：玄武岩集料规格： 4.752.36集料试验前干燥质量m1（g）2000集料水洗后干燥质量m2（g）1996P0.075(%)0.2干筛法筛
17、分结果筛号（mm）各号筛上的筛余量（%）分计筛余（%）累计筛余（%）通过量（%）筛分曲线图13.200O100通过量% 9.58.804049964.751892.194.494.85.22.3696.14.899.60.4筛底3.00299.802 玄武岩碎石集料筛分试验记录 表9集料名称：玄武岩集料规格2.361.18集料试验前干燥质量m1（g）1000集料水洗后干燥质量m2（g）1000P0.075(%)0.3干筛法筛分结果筛号（mm）各号筛上的筛余量（%）分计筛余（%）累计筛余（%）通过量（%）筛分曲线图9.500O100通过量%4.7527.327279732.36914.191.1
18、93.86.21.1854.45.499.20.80.61.10.199.3070.30099.30.70.150099.30.7筛底2.903996043细集料 细集料是指2.36mm筛孔以下的集料。细集料应采用专门制砂机生产的机制砂。当采用普通石屑代替时，宜采用与沥青粘附性好的石灰岩石屑，且不得含有泥土、杂物。本次SMA沥青砼采用的是玄武岩细集料，其筛分试验结果如表10： 表10集料名称：玄武岩集料规格：2.360.075试验次数集料试验前干燥质量m1(g)集料水洗后干燥质量m2(g)P0.075(%)P0.075(%)平均值细度模数Mx平均细度模数Mx1500448.710.310.52
19、.472.472500446.610.72.46水洗法筛分结果筛号(mm)筛余量(g)分计筛余(%)累计筛余%)通过量(%)筛分曲线图121212平均值4.750000000100100.090.080.070.060.050.040.030.020.010.00.0 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.0752.3610.715.62.13.12.13.12.697.41.18154.3150.030.930.033.033.133.166.90.6110.4104.622.120.955.154.054.645.40.391.592.318.318.573.472.
20、573.027.00.1552.053.110.410.683.883.183.516.50.07529.630.85.96.289.789.389.510.54填料磨细天然石灰岩粉末，是各国SMA沥青砼混合料最通常采用的填料。本次SMA沥青砼采用的填料为由石灰石等碱性岩石磨细的矿粉。作填料的矿粉必须保持干燥，能从石粉仓自由流出，其技术要求如下所示：表11指标单位技术要求视密度t/m2.50含水量%1粒度范围0.6%1000.159010060003000增强型SMA-161.556000 浸水残留试验:两种沥青混合料分别采用最佳油石比成型的试件,在60恒温水槽中的一组保温时间为48小时,一组
21、保温45min。浸水马歇尔试验结果见表19： 表19沥青混合料类型未浸水稳定度（KN）浸水稳定度（KN）残留稳定度(%)残留稳定度技术要求（%）SMA-1610.18.98880增强型SMA-1610.08.686 冻融劈裂试验:两种沥青混合料分别采用最佳油石比成型的试件,随机取出一组经抽真空后放入-18的低温箱中冻16小时再经60恒温水槽中的保温时间为24小时,与另一组同时放入20的水中一起保温2小时。两组沥青混合料冻融劈裂强度试验结果见表20： 表20沥青混合料类型RT2（Mpa）RT2（Mpa）TSR(%)技术要求（%）SMA-166.55.787.780增强型SMA-166.05.49
22、0.0 飞散试验:两种沥青料分别采用最佳油石比成型的试件,20恒温水槽保温20小时分别放入洛杉矶磨耗机旋转。两组沥青混合料飞散试验结果见表21： 表21沥青混合料类型实测值（%）技术要求（%）SMA-163.820增强型SMA-162.520 析漏试验:两种沥青料分别采用最佳油石比拌和后进行析漏试验,析漏试验结果见表22:表22沥青混合料类型实测值（%）技术要求（%）SMA-160.150.2增强型SMA-160.120.2最终目标配合比如下:油石比:6%,1#碎石(9.516mm):39%,2#碎石(4.759.5mm):27%,3#碎石(2.364.75mm):6%,4#碎石02.36mm
23、):20%,矿粉:8%,矿物纤维:0.4%（弯道处：矿物纤维：0.3%,杜拉纤维:0.35%）。（6）生产配合比设计生产配合比设计阶段:按目标配合比作为供拌和机确定各冷料仓供料比例,为达到供料平衡反复调整冷料仓进料比例,经拌和机冷料二次筛分后进入各热料仓,取四个热料仓混合料进行筛分,矿料级配满足9.5mm、0.075mm、2.36mm、4.75mm筛孔通过率,接近要求级配的中值。经配合比设计确定各热料仓的材料比例如下：4#仓：32%，3#仓：35%，2#仓：9%，1#仓：14%，矿粉：10%，油石比为5.9。制做马歇尔试件经试验各项指标均合格，经析漏试验为0.09%小于0.2%,油石比合格,由
24、此确定生产配合比供拌和机控制室使用。七、SMA施工（1）施工前准备 承层处理：由于使用年限较长，桥面荷载大，原桥面水泥砼表面不平整，平整度差，在将原沥青砼清除干净后，对水泥砼挂线找平。为保证面层能一次压实，用第一车料对标高明显偏低的段落找平，并迅速用小型压路机压实，以确保SMA沥青砼施工时厚度均匀。 对伸缩缝处高出的水泥砼部分,用人工凿出两条摊铺机履带宽的槽,以便摊铺机能平稳通过伸缩缝。对于检查井、泻水孔等排水设施位置作好记录，以便摊铺沥青砼后立即凿出，并进行修整。 在面层施工前,将防水层表面清扫干净。 施工现场交通管制:设置好安全标志。 拌和站试生产，混合料指标控制：在试生产过程中，按照目标
25、配合比进冷料，拌和站按生产配合比出料后立即检验混合料温度应不低于185，检验混合料油石比、级配、马歇尔试验应符合设计要求。为保险起见确定干拌时间为20秒，加入沥青后拌和40秒；两种纤维一起加时，干拌时间20秒，湿拌时间50秒，保证混合料拌合均匀。施工过程中，试验员随机取样检测混合料。（2）测量放样 工路段每隔10m断面放样，在放样施工的半幅标出中心桩和边缘桩两点，并分别标出各点标高，做好记录。经压实后检测松铺系数为1.06,以人行道边缘为导向线使摊铺机行走顺直。 架好钢丝支架，在钢钎上标出应铺筑的松方高度。弯道施工时用钢丝挂出两条纵向的高度线，直线段边缘挂线控制横坡度。（3）热拌沥青混合料的拌
26、制热拌沥青混合料采用意大利玛连尼间歇式拌和机，拌和机有防止矿粉飞扬散失的密封性能及除尘设备，在拌和过程中通盘打印沥青及各种矿料的用量和温度。添加纤维采用人工添加方式，根据拌和机每锅生产能力1.1吨，设专人通过拌和机观察窗加入两袋（4Kg），加料要快，应在粗集料加入之前投入拌和锅内，矿料加热温度在190-200之间，沥青加热温度为160-180之间，出厂温度185-195之间。根据试验段施工过程中的温度测量，出场温度185，到达施工现场时温度为179，中途损失约6。摊铺温度为168，初压温度为168，复压温度为165，终压温度为126。（4）沥青混合料的装卸与运输拌和厂拌和沥青混合料直观鉴定合格
27、后（鉴定的方法：均匀一致，无花白料、无结团成块或严重的粗集料分离现象）即可装车，装车前将运输车辆（大吨位自卸汽车）车箱内清扫干净，晒干后用1：3的柴油水将车箱的侧板底、板涂一薄层，防止沥青与车板粘结，装料时通过前后移动运料车来消除粗细料的离析现象，一车料最少应移动三次。运输过程中为了防止污染和降温太快，设三人专职加盖保温篷布覆盖，保证混合料到场温度在175以上。（5） SMA混合料摊铺防水层在监理工程师检测合格后，将表面的尘土和杂物用空压机吹干净后，再用水冲洗，干燥后方可摊铺。把半幅摊铺机的摊铺宽度调整为7米，边缘留出10 cm，摊铺机熨平板外侧设置挡板，纵向不切缝。在摊铺机受料斗内壁涂刷1：
28、3的油水混合物以免粘结。料车停放在摊铺机右前方，以便已卸车辆左侧驶离现场，对已压坏的防水层，使用人工及时涂刷。根据试验得到松铺系数为1.06，将摊铺机用木块垫好，一切就绪后加热熨平板约20分钟左右，且摊铺机前有4辆以上自卸车时开始摊铺，摊铺速度约为2-2.5m/min，摊铺温度在160以上。摊铺机按挂线高度匀速前进。 摊铺过程中，两侧人工配合摊铺。摊铺时人力配备充足且摊铺人员要固定不变，设专人在受料斗前向履带中间清理散落料，坚决杜绝履带位置有散料，并设专人测量温度和松铺厚度。整个施工过程有机组合，保持连续匀速不间断施工。（6） SMA沥青混合料的压实与成型 压实分初压、复压、终压三阶段进行。先
29、轻后重、先慢后快、先低后高、紧跟慢压。 初压采用10t双钢轮压路机静压一遍，行驶速度2.5km/h，由低处向高处碾压，碾压时错1/3轮宽，第二台双钢轮压路机（11t）静压第一遍（开始复压），行驶速度为2-3km/h。第三台双钢轮压路机（12t）进行复压第二遍，然后各自进行第二遍碾压，压路机碾压段落每轮错1.5m左右，且不应超出前一台压路机的碾压段落。第一台压路机在第二遍前先由低到高错开轮迹，保证混合料碾压六遍以上，保证压实度达到98%以上。由于是在桥梁上铺筑沥青砼应严禁振动压实。保证初压温度在160左右，复压温度为140以上，终压温度在120以上。凡压路机不能作业的地方，采用皮锤进行击实，直至获得规定的压实度为止。（7）沥青砼面层技术标准：压实度98% 平整度=1.2 构造深度1.0mm 稳定度6.0KN 动稳定度3000次 浸水马歇尔试验80% 析漏试验0.2%（8）接缝处理每天施工的横向接缝设在伸缩缝处，料车里多余的料用于其他人工找平部位。施工结