高速公路SMA沥青混凝土路面配合比设计及施工应用_李景昭.pdf

Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言SMA混合料（Stone Mastic Asphalt）全称沥青玛蹄脂碎石混合料，是一种完整稳定且非连续级配的黏结混合料，利用沥青玛蹄脂将各粒径碎石间的缝隙进行填充，结合各粒径碎石间的互相嵌挤固定作用来确保路面的稳定性和强度，SMA沥青路面具备良好的使用性能，即：（1）耐久性。沥青混合料的耐久性主要表现为抗疲劳性、低温抗裂性、防滑性、水稳定性以及降噪效果。沥青玛蹄脂的含量较多，将粗集料颗粒的表面包裹，温度下降时混合料收缩变形而产生内部拉力，结合柔韧变形能力和黏结力来抵抗低温变形。（2）高温稳定性。SMA混合料为间断级配，填料含量在10%左右，而粗集料含量高达80%，0.075 mm筛孔的通过率约为10%，细集料含量较低，具备良好的抗荷载能力，自身强度较高。（3）平整度。SMA混合料内的骨料密实度高，相比于普通沥青混合料，其整体压缩性较低，经过碾压施工后整体平整度更高。（4）降噪效果。据研究表明，SMA沥青路面结构具备一定构造深度，比一般沥青路面相比，可降低路面行车噪声1.51.7 dB。2工程概况某高速公路建设项目里程桩号为K0+000K61+594，全长约62 km，按照双向4车道标准进行设计，设计行车速度为100 km/h，路基宽度为26.5 m，该高速公路共含有1座服务 区、5处 互 通 式 立 交 以 及2条 连 接 线，全 线 桥 隧 比 为67.5%。该高速公路按照高等级公路设计标准进行施作，路面以沥青混凝土结构形式为主，其中上面层沥青混合料类型为SMA-13，采用高聚物改性沥青作为沥青胶结料，为提高上面层平整度以及使用性能，选择应用橡胶粉/SBS复合改性沥青，现针对SMA-13沥青混合料设计以及施工工艺进行重点研究。3SMA-13 沥青混凝土配合比设计3.1基质沥青本项目结合沥青配伍性试验确定SMA-13沥青混合料选用国产70#沥青作为基质沥青，根据室内沥青性能试验检测研究，所用的国产70#沥青主要技术指标见表1。【作者简介】李景昭（1992），男，山东滨州人，工程师，从事道路与桥梁工程研究。高速公路 SMA 沥青混凝土路面配合比设计及施工应用Design and Construction Application of SMA Asphalt Concrete PavementMix Ratio in Expressway李景昭，董滨，张伟（山东省滨州公路工程有限公司，山东 滨州 256600）LI Jing-zhao,DONG Bin,ZHANG Wei(Shandong Binzhou Highway Engineering Co.Ltd.,Binzhou 256600,China)【摘要】为进一步提升 SMA 沥青路面的使用性能，对 SMA-13 沥青玛蹄脂碎石混合料配合比进行设计，结合具体工程，对SMA-13 沥青玛蹄脂碎石施工工艺研究，对施工准备、沥青混合料拌和、沥青混合料摊铺、沥青混合料碾压、沥青混合料养护等施工要点进行具体阐述。【Abstract】In order to further improve the use performance of SMA asphalt pavement,the SMA-13 asphalt asphalt gravel mixture wasdesigned,combined with the specific project,the construction technology of SMA-13 asphalt asphalt gravel was studied,elaborates theconstruction preparation,asphalt mixture mixing,asphalt mixture paving,asphalt mixture rolling,asphalt mixture maintenance and otherconstruction points.【关键词】高速公路；沥青路面；SMA-13 沥青玛蹄脂碎石；施工技术【Keywords】expressway;asphalt pavement;SMA-13 asphalt macadam gravel;technique of construction【中图分类号】U416.2【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）06-0106-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.032106表 1基质沥青技术指标试验项目检测结果 技术要求 试验方法针入度（25，100 g，5 s）/（0.1 mm）软化点（R&B）/延度（15，5 cm/min）/cm闪点/溶解度/%相对密度（25/25 ）63.847.510027999.71.12960804610026099.5实测记录T 0604T 0606T 0605T 0611T 0607T 0603-0.38565120.8616T 0610T 0604T 0605RTFOT 后残留物质量变化/%残留针入度比（25 ）/%残留延度（10 ）/cm3.2改性剂3.2.1橡胶粉颗粒选用3080目数的橡胶粉，其主要技术指标见表2。表 2橡胶粉主要技术指标试验项目检测结果技术要求加热减量/%丙酮抽出物/%橡胶烃含量/%炭黑含量/%铁含量/%纤维含量/%0.33659320.05未检出1.0848280.10筛余物/%010体积密度/（kg/m3）36527048020 目30 目043.2.2SBS 改性剂选用热塑性丁苯橡胶作为SBS改性剂，其主要技术指标见表3。表 3SBS 主要技术指标试验项目技术要求S/B 比充油率/%挥发分/%灰分/%300%定伸应力/MPa拉伸强度/MPa扯断永久变形/%邵氏硬度/HA熔体流动速率/（g/10 min）30/7000.700.202.216.055850.100.503.3矿料3.3.1粗集料试验选用石灰岩碎石作为粗集料，其相关性能指标检测结果、技术要求及试验方法见表4。表 4粗集料相关技术指标试验项目检验结果 技术要求 试验方法石料压碎值/%21.228T 0316表观相对密度/（t/m3）19 mm16 mm13.2 mm9.5 mm4.75 mm2.7242.6482.6552.6942.6392.50T 0304毛体积相对密度/（t/m3）19 mm16 mm13.2 mm9.5 mm4.75 mm2.6882.6742.6652.6532.619T 0304吸水率/%19 mm16 mm13.2 mm9.5 mm4.75 mm0.230.210.240.290.283.0T 0304针片状颗粒含量/%1020 mm510 mm12.411.51515T 0312与沥青黏附性（湿润区）64T 0616洛杉矶磨耗值/%1020 mm510 mm22.425.930T 0317软石含量/%2.35T 03203.3.2细集料试验选用石灰岩碎石作为粗集料，其相关性能指标检测结果、技术要求及试验方法见表5。表 5细集料相关技术指标试验项目检验结果技术要求试验方法表观相对密度/（t/m3）1.18 mm0.6 mm0.3 mm0.15 mm0.075 mm2.6372.6632.6882.6212.6182.50T 0328砂当量/%棱角性（流动时间）/s亚甲蓝值/（g/kg）72.334.224.9603025T 0334T 0345T 03493.3.3填料选用石灰岩磨细矿粉作为填料，其相关性能指标检测结果、技术要求及试验方法见表6。3.4配合比设计本项目确定出SMA-13沥青混合料的油石比为5.9%，对应的设计级配如表7所示。MunicipalTrafficWater ResourcesEngineering Design市政 交通 水利工程设计107Construction&DesignForProject工程建设与设计表 7SMA-13 设计级配沥青类型级配类型通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率/%16.013.29.5 4.75 2.36 1.18 0.60.3 0.15 0.075SMA-13设计级配上限下限100.0100.0100.092.7100.090.061.875.050.027.132.022.019.127.016.016.524.014.014.820.012.013.416.010.012.213.09.09.912.09.04SMA-13 沥青混凝土上面层施工技术要点4.1施工准备SMA-13沥青混凝土上面层正式施工前，首先对各项施工原材料进行提前准备，选择适合施工的沥青、集料以及填料等，并结合厂家提供的参数根据室内试验进行原材料性能检测，确保原材料性能可满足施工规范要求，严禁使用性能不合格的材料，同时对各项原材料进行分类分批存放，并做好防尘防潮等措施。采用间歇式拌和设备进行混合料拌和施工，提前将拌和设备的参数调试好，准好足量的料仓。4.2沥青混合料拌和首先对所选用的集料以及填料进行水洗筛分并烘干，不得存在多余的杂尘，以免破坏原设计级配，影响混合料路用性能，同时将沥青胶结料和集料进行预热，确保沥青胶结料能达到一定的流动状态。依次将各项原材料倒至拌和设备内，开启制动装置进行混合料拌和施工，现场人员及时对混合料出厂温度和质量进行监测，严禁出现花白料或离析料，且确保出厂混合料温度不得低于140。4.3沥青混合料摊铺运输车辆到达施工现场后，先清洗车轮，以免车轮污染工作面。采用全幅摊铺的方式进行展开，提前将摊铺机熨平板预热至140，预热时间控制在0.5 h左右，同时，控制摊铺机的施工温度应控制在140 之上，采用同型号的两台摊铺机进行梯队形摊铺作业，两台设备之间的间距控制在15 m左右，同时速率为2 m/min，确保可与运输车和拌和设备相协调。4.4沥青混合料碾压待SMA-13沥青混合料上面层摊铺至50 m距离后即可展开面层碾压施工，在碾压施工过程中需严格对碾压温度进行控制和核准。SMA-13沥青上面层的碾压施工可分为初压、复压以及终压3个阶段，初压采用双钢轮压路机进行2遍左右的静压，温度需达到140，速度为1.5 km/h，初压完毕后及时对路拱和平整度进行控制，再采用重型轮胎压路机进行一遍的复压，再采用钢轮振动压路机进行高频低幅碾压，确保表面无任何轮迹存在。复压完毕后采用双轮压路机以3 km/h的速率进行3遍的终压，待终压完毕后混合料的内部温度应大于90。4.5沥青混合料养护SMA-13沥青上面层摊铺碾压施工完毕后，需进行约5 d的养护，采用塑料膜全面覆盖，定期定量洒水养护，现场监理人员做好养护质量管控。养护前对成型路面全面清扫，不得遗留任何杂物或垃圾，在养护周期内，需对工作面出入口加强交通管制，设置好标志牌或隔离墩，避免外界车辆破坏成型路面，养护完成后需报于监理验收，经验收合格后方可开放交通。5结语SMA沥青玛蹄脂碎石混合料形成沥青上面层具备良好的稳定性、耐久性以及降噪效果，本文基于高速公路SMA沥青混凝土路面配合比设计及施工应用进行展开，重点研究了SMA-13上面层配合比设计以及施工工艺，本文研究结果证实了SMA-13沥青上面层应用的可行性和实用性。【参考文献】1张银生,马庆伟,蒋应军,等.成型方法对SMA-13沥青混合料技术性能的影响J.公路,2022,67(7):380-387.2白宏光.SMA-13高黏沥青混合料路用性能研究及应用J.山西交通科技,2022(3):11-14.3周家强.高弹改性沥青及其混合料SMA13高温性能优化研究J.山西建筑,2022,48(9):116-118.4张熙.高速公路SMA-13沥青路面施工技术应用分析J.交通世界,2022(12):118-119.5朱勇强,刘锋,许新权,等.SMA-13沥青混合料合成级配9.5mm筛孔通过率对其抗滑性能影响规律分析J.武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2022(1):1-7.【收稿日期】2022-12-06表 6填料相关技术指标粒度范围/%0.6 mm0.15 mm0.075 mm10095.782.51009010075100T 0351亲水系数塑性指数/%加热安定性外观0.363.12无变质无团粒结块14实测记录无团粒结块T 0353T 0354T 0355试验项目表观密度/（t/m3）含水量/%检验结果2.6280.44技术要求2.501试验方法T 0352T 0103 烘干法108