SMA沥青路面施工碾压温度与气温的关系.doc

浅谈SMA沥青路面施工碾压温度与气温的关系

许金德
（福建省龙岩市公路局，龙岩）

摘要 SMA路面施工过程中，其摊铺及碾压温度与当日的气温条件相关联，在保证路面施工质量前提下，通过施工记录，总结日气温与混合料摊铺及辗压的关系。
1 工程概况
漳龙高速公路沥青路面施工起止桩号K60+ 000～K79+612.5，扣除隧道后施工长度为18.277km（不包括匝道）。路基段沥青面层结构：左幅为7cmACS20+6cmACS16（改性沥青）+5cmSMA13，右幅为7cmACS20+5cmACS16（改性沥青）+4cmSMA13，桥面及隧道段沥青面层结构为4cmACS13+ 4cmSMA10。其中路基段长14.253km，桥面3.806km，隧道0.218km。沥青路面设计采用旋转压实法制作试件，检测体积参数以最大理论密度作为空隙率控制依据。经室内试验按5%空隙率控制指标，允许误差在+1%范围。上面层施工时间2001年9月底至2002年元月。
2 施工情况
2．1 施工配合比
经现场采备材料室内多次试验确定SMA13混合料级配组成见表1。其中：
表1 SMA13混合料配组成
集料规格（mm）
比例
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
5～10
71
100
97.4
13.0
0.4

0～5
10
100
100
100
73.5
46.9
32.3
26.1
18.5
10.4
砂
10
100
100
98.6
88.5
63.1
41.8
17.0
5.4
2.0
填料
9
100
100
100
100
100
100
100
99.6
94.4
合成级配（%）

100
98.2
38.1
25.5
20.0
16.4
13.3
11.4
9.7
级配范围（%）

100
91-100
30-50
20-30
14-22
13-19
12-16
/
8-12
吸水率，%
0.60
Gse
2.861
（1）设计改性沥青用量6.1%，采用壳牌AH-70加6%SBS现场制备的改性沥青。改性剂SBS为岳阳石化厂791H牌号的线型SBS。生产的改性沥青性能优良，多项指标超过我国改性沥青规范I-D级改性沥青的质量要求。改性沥青性能试验结果见表2。
表2 改性沥青性能试验结果
指标
试验结果
I—D级要求
针入度，25ºC，0.1mm
46
≥40
针入度指标PI值
+0.1
+0.2
延度，5ºC，cm
42.6
≥20
软化点ºC
95.0
≥60
软化点TR&BºC
5.0
≥2.5
运动粘度135ºC（pa·s）
2.95
≥3
闪点（ºC）
340
≥230
溶解度（%）
-
≥99
离析、软化点差（ºC）
5.0
≥2.5
弹性恢复，25ºC，%
99.8
≥70
TFOT后残留物
质量损失，%
0.02
≤1.0
针入度比，25ºC，%
84.8
≥65
延度，5ºCcm
38.8
≥15
　（2）集料采用当地优质辉绿岩轧制的粗细集料，主要来源为上杭西山下料场石料。洛杉矶磨耗率为11.8%，压碎值为9.8%，石料磨光值为46.3BPN。按10～15mm、5～10mm分开场地堆放。天然砂为洁净的石英质中砂。其分堆集料的级配范围见表3。
表3 分堆集料的级配范围
集料类型
10～15mm
5～10mm
<0.5mm
砂
通过
右列
筛孔
百分
率，
%
16mm
100
100
100
100
13.2mm
93.6
100
100
100
9.5mm
20.5
97.4
100
100
4.75mm
1.0
13.0
100
98.6
2.36mm
0
0.4
73.5
88.5
1.18mm
0
0
46.9
63.1
0.6mm
0
0
32.3
41.8
0.3mm
0
0
26.1
17.0
0.15mm
0
0
18.5
5.4
0.075mm
0
0
10.4
2.0
吸水率，%
0.38
0.56
0.57
1.50
针片状颗粒，%
7.2～8.4
6.4～8.6
-
-
粗集料棱角性，%
一个以上破裂面
100
100
-
-
二个以上破裂面
100
100
-
-

（3）填料采用石灰岩矿粉与消石灰粉的组合填料，其中石灰岩矿粉与消石灰粉的质量比为80：20。组合填料的特性见表4。
表4 组合填料特性
筛孔尺寸，mm
通过率，%
要求
0.6
100
100
0.15
99.6
90～100
0.075
94.4
75～100
Gsa
2.627
-
（4）木质素纤维采用吉林省长春市汇源木质素纤维公司的松散木质素纤维，其特性见表5。
表5 汇源牌木质素纤维特性
指标
试验结果
美国NCAT标准
纤维长度，μm
4850～5500

纤维含量，%
87

灰分含量，%
20.7
18±5
PH值
8.0
7.5±1
吸油率，倍
5.4
5.0±1
含水率，%
4.8
<5
2 施工要求
（1）设计推荐施工温度如下：
    改性沥青加热温度： 170～180oC；
    集料加热温度： 190～210oC；
    混合料出料温度： 180～190oC，最高200oC
    混合料摊铺温度： 170～185oC；
    混合料碾压起始温度： 165～180oC；
    混合料碾压终结温度： ≥135oC。
（2）下卧层的处理。
① 在上面层SMA混合料摊铺之前，应用扫帚或其他方法彻底清除下卧层（Acs-16中面层）表面的泥土和杂物。
② 在下卧层表面上均匀洒布乳化改性沥青粘层，用量为0.25～0.45kg/m2。为保证SMA上面层与下卧层粘结良好，采用雾状均匀洒布，用量不得超过规定。待破乳后进行SMA上面层铺筑。一般情况下，下卧层处理在SMA面层铺筑前一天完成，对处理后的下卧层加强保护。
（3）拌和：采用西安M-3000型沥青混合料拌和设备。
    （4）摊铺：用德国产ABG-423摊铺机全幅摊铺。
    （5）碾压：2台英格索兰DD-130碾压6～8遍，1台BW161振动路机碾压2～3遍，进行找平。
3 施工过程中的温度控制
该施工地段地处龙岩及漳州交界，施工时间为 2001年9月～2002年1月，日气温变化较大，特别是石崆山隧道（龙岩端）与乌石山隧道（漳州端）之间与其它地段日气温相差5oC以上。施工过程中， 在保证路面的压实度，平整度及外观无油斑、麻面前提下，随时掌握每日开始混合料出料时的温度，到达工地后的温度，摊铺时的温度及开始碾压时的温度。如果碾压发现出现油斑时立即通知降低（或升高）出料温度，控制碾压起始温度。经过多日观察及取芯试验，发现日气温与起始碾压温度有密切联系，日气温高碾压起始温度相对较低，通过每日施工观察记录，整理了施工中每日气温与起始碾压温度记录表（表6）。
表6 施工气温与碾压温度记录表
日气温ºC
碾压初始温度ºC
芯样压实度%
外观
备注
32
165
96.3
少许油斑
晴
31
161
95.1
平整
阴
30
162
95.1
平整
晴,有风
29
161
95.4
平整
晴
28
165
95.7
少许油斑
晴
27
163
95.3
平整
晴
26
163
94.3
平整
阴,有风
25
165
95.3
平整
晴,有风
24
166
94.8
平整
阴
23
167
94.6
平整
晴
22
168
94.6
平整
晴
20
167
94.7
平整
晴
19
169
94.7
平整
晴
18
170
94.8
平整
阴
16
173
95.2
平整
阴
15
175
95.2
少许油斑
晴
14
174
95.2
平整
晴
13
173
95.3
平整
晴
12
174
95.4
平整
晴
10
177
94.2
平整
晴
8
179
94.0
平整
晴
6
179
94.0
平整
晴
3 结果与建议
（1）根据表6记录，绘制气温与碾压起始温度的坐标图，得出气温与碾压起始温度成线性反比关系。根据施工过程中的观察，气温越高碾压起始温度就较低，但混合料的起始碾压最高温度一般不超过175oC，最低温度应不低于160oC，否则将产生局部油斑或密实度达不到设计要求指标。该直线有关数据可代今后施工作业参考。
（2）施工过程中需掌握如下几个事项：
    ①气温较低时（约10～15oC），混合料摊铺过程中冷却较快，需边摊铺边碾压，才能保证碾压的初始温度。但由于压路机紧跟摊铺机，需注意压面衔接，以免产生平整度差的问题。气温低于10oC时，钻取芯样密实度较差，建议不予施工。
    ②气温高于20oC时，应随时测定混合料的温度，待达到初始碾压温度时再进行碾压，否则宜出现油斑现象。一般气温较高还需控制出料温度，出料温度过高，等待时间较长。
    ③在阴天或有风的情况下，摊铺初始碾压温度可适当提高2～3oC。隧道施工时由于空气较不流通，里面温度下降较慢，且混合料的热气散发不出，需降低2～3oC，有条件最好施工时配备通风机械，以保证施工人员的工作环境。