摘要:
随着科技的高速发展与人民生活水平的日益提高,私家车数量也随之增加,这对道路路面强度提出更高要求。相较于普通沥青混合料,SMA-13沥青混合料具有抗老化性、高温稳定性和抗水损害性,在道路施工中具有巨大优势,对提升道路强度有着积极作用,已得到广泛应用。结合工程实例,详细讲解SMA-13沥青混合料在道路施工中的应用,包括配合比设计、路面垫层施工、路面下封层施工、沥青混凝土面层施工,以对我国道路施工提供一定的理论支持和现实指导沥青网sinoasphalt.com。
关键词:道路路面强度 SMA-13沥青混合料 道路施工 工程实例
沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)的构成具备高度的精准性,基于特定的级配设计,其主要由沥青、经过精细研磨的矿粉(通常来源于石灰石等碱性岩石)、纤维稳定剂与适量的细集料构成。这种设计旨在利用沥青玛蹄脂填充粗集料骨架的间隙,形成高性能的沥青混合料[1]。
SMA-13 路面具有强度高、耐久性好、抗车辙、抗裂、抗水损、抗滑等特点,在我国多个地区的高速公路、国道和省道等重要交通路段上得到了广泛应用,具有良好的应用前景。为更好地促进SMA-13沥青混合料在道路施工中的应用,本文结合工程实例,详细讲解SMA-13 沥青混合料在道路施工中的应用,包括配合比设计、路面垫层施工、路面下封层施工和沥青混凝土面层施工,以期为道路施工提供更加高效、安全的操作方案,推动我国道路施工工程的发展与进步。
1 工程概况
福建省莆田市仙游县菩提路延伸段(南三环路—极乐寺)市政道路工程是一项位于仙游县赖店镇的新建市政道路工程。该项目全长460 m,道路红线宽度规划为18 m,呈近南北走向,北起南三环路,南至极乐寺附近。道路设计考虑了超高和加宽因素,超高横坡比率为2%,旨在提高行车的安全性和舒适性。道路横断面布局精心规划,包括两侧各 4.0 m 宽的人行道、0.25m宽的路缘带、两条各4.5 m宽的机动车道与0.5 m宽的双黄线分隔带,总计18 m宽。这一设计不仅确保了道路的高效利用,也充分考虑了行人和车辆的通行安全,是连接南三环路和极乐寺的重要交通枢纽。图 1是截断面示意图。
2 SMA-13沥青混合料
2.1 SMA-13配合比设计
坚固的骨架结构和优质的粘结性能是粗集料和沥青玛蹄脂胶结料相互作用的核心所在,这一特殊构造为 SMA 带来了卓越的性能,包括其显著的耐久性、抗高温变形稳定性、对低温开裂的抵抗性、抗滑安全性与高效的排水功能。表1是SMA-13沥青混合料的材料组成。
(1)粗集料。粒径超过4.75 mm的集料被称为粗集料,SMA-13的高温稳定性在很大程度上得益于这些粗集料之间的嵌挤作用,粗集料需要选择具备低压碎值、低针片状含量、粗糙表面和显著棱角特性的石料。
(2)细集料。粒径小于 4.75 mm 的集料被归类为细集料,填充粗集料骨架间的空隙,增强了路面的防渗性能,需要选择表面粗糙、洁净、具有一定棱角性和嵌挤能力的机制砂作为细集料[2]。
(3)填料。一般使用由石灰石等碱性岩石精细研磨而成的矿粉作为填料,能够与沥青和纤维紧密结合,形成强大的黏结剂。
(4)沥青。在品种选取时,必须权衡其高温抗车辙能力和低温抗裂能力,结合本工程需求,更侧重于高温抗车辙能力的提升。
2.2 SMA-13性能优势
(1)抗车辙能力强。SMA-13沥青混合料因其独特的骨架结构而表现出优良的抗车辙能力。这种能力相比传统沥青混凝土提高了1.5~4倍。(2)SMA道路寿命长。较厚的沥青膜能够减少氧化、水分渗透、沥青剥落和集料破碎,从而延长路面的使用寿命。与传统沥青混凝土相比,SMA的使用寿命增加了约40%。(3)水稳定性高。SMA-13沥青混合料在浸水48 h后,其稳定度保持较好,残留稳定度高达91.6%。这表明SMA-13具有优异的水稳定性,能够抵抗水分对路面的侵蚀。
综上所述,SMA-13 沥青混合料在抗车辙、耐久性、水稳定性等方面均表现出显著的优势,相较于其他材料,能够更好地满足本工程道路施工需求。
3 SMA-13沥青混合料的路面施工技术
本研究以福建省莆田市仙游县菩提路的延伸段(南三环路—极乐寺)市政道路工程面层施工工程为例,将 SMA-13 沥青混合料的路面施工技术细分为路面垫层施工、路面下封层施工、沥青混凝土面层施工3个环节。接下来,对每个环节的具体施工流程展开论述。图2为道路路面结构层。
3.1 路面垫层施工
路面垫层的施工流程如下。
(1)精确测量放样。运用全站仪作为测量工具,在道路施工的关键环节中,对于级配碎石的铺设,采用了精确的基准线标定策略,每10 m距离内清晰标定级配碎石铺设的基准线,以确保道路横向铺设宽度严格遵循设计标准,并引入边桩控制模式来精确设定铺设的标高。放样工作完成后,在施工过程中,为了确保水稳碎石基层顶面标高的精准控制,在施工现场的布局上,精心选取了钢筋桩的位置,并通过张拉钢丝绳建立了稳定的控制基准线。为了实现对水稳碎石基层顶面标高的精确控制,在与摊铺机相连的钢丝绳上安装了先进的传感器系统[3]。
(2)在SMA-13沥青混合料的制备过程中,严格遵守行业规范,采用集中拌制的方式,确保道路水稳碎石层的稳定性。使用载重范围在15~20 t之间的货运汽车进行运输,并在料斗上方覆盖篷布,以防止混合料在运输过程中受到污染或损坏。为确保施工现场的连续性,预先储存了足够的混合料,至少相当于3台满载运输车的容量。在摊铺前,严格检查基层表面的湿润状态,并使用ABG432型专业摊铺设备进行高效作业。
(3)在碎石基层的压实工作中,采用了一系列先进的压实设备和技术。首先,使用YZ18型压实机进行初步静压实。其次,选择LSS220型压实机进行复压,并进行两次压实作业,以确保碎石层的密实度和稳定性。最后,利用XP261型设备进行强夯后的检测压实。如果前两次压实后的指标达标,则进行最终压实;若未达标,则重新进行振动压实并检测,直至达标。在整个施工过程中,严格执行 SMA-13 沥青混合料路面垫层施工相关的检测指标(如表2所示)。
3.2 SMA-13 沥青混合材料路面下封层施工
沥青混合材料路面下封层的施工流程如下:(1)按照流程进行准备工作,使基层表面保持清洁和湿润,并检测基层表面的均匀性、密实性和平整度等关键指标,必须确保所有指标均达到规定标准,以满足封层铺设的要求;(2)在封层铺设过程中,使用封层摊铺机,全程把控设备的运行速度,保持相对较慢且匀速的状态,以确保封层铺设的均匀性和厚度一致性,避免出现厚度不均或局部过厚、过薄等问题,影响封层的整体质量和性能;(3)实时观测 SMA-13 沥青下封层的厚度,本工程设定了明确的范围,即最小厚度为10 m,最大厚度可扩展至15 m。
3.3 SMA-13沥青混凝土面层施工
SMA-13 沥青混凝土路面面层的施工流程如图 3所示。
3.3.1 选择沥青混凝土面层施工材料
(1)基质沥青选择。为确保路面温度稳定性,选用SMA-13基质沥青作为主体材料。
(2)粗粒径集料标准。粗粒径集料需满足“大粒径”要求,并且质地坚硬,具备良好的抗腐蚀和抗磨损性能。
(3)碎石集料特性。严格把控碎石集料的选择标准,确保其具有良好的沥青黏附性,能够在与SMA-13沥青混合时被基质沥青完全裹覆;同时,严禁在集料中混入软质碎石或砾石,以确保拌和料的整体质量和道路的使用寿命[4]。
(4)细粒径集料质量控制。细粒径集料的选择需关注其表面状况,剔除风化严重或污染明显的材料,最佳粒径区间为3~5 mm,符合《建设用砂》(GB/T 14684—2011)标准。
(5)填料选择。优先选择磨细后的矿粉材料,并确保其表面清洁干燥,禁止使用已凝结成块的矿粉。
(6)增强材料选择。为提高 SMA-13 沥青混合料的抗拉强度,可以添加具有良好分散性和强吸附力的纤维材料。
3.3.2 SMA-13沥青混合料摊铺作业
(1)施工前的质检与筹备工作。当 SMA-13 沥青混合料运抵工地后,须由施工人员对其温度和各项性能指标进行严格的检测,同时对道路基层进行细致的检查,以确保之前施工阶段未留下任何瑕疵。
(2)设备校准与参数配置。在 SMA-13 沥青混合料的铺设前,必须对摊铺设备进行精确的调平,并将大粒径沥青混凝土的松铺系数设定在 1.10~1.25 的范围内。
(3)全面铺设与精细调整。为了减少水平接缝的数量,采用全宽度摊铺工艺,并针对细节问题辅以人工精细调整。
(4)多层施工的接缝管理。在进行多层摊铺作业时,应确保上下层的接缝错开,保障道路的最终质量[5]。3.3.3 SMA-13沥青混合料路面压实作业
(1)压路机与摊铺机的联合作业机制。在作业过程中,压路机与摊铺机须保持合适的距离,并以相同的速度推进。它们应从道路的一端连续作业到另一端,其间不得停机或改变行进方向。
(2)静压与振动压的组合应用。压实工作将分为3个阶段进行,首尾两阶段采用静压法,中间阶段则使用振动压法。首次静压须进行2轮,行进速度不得超过2km/h并且沥青混合料的温度须维持在140 ℃以上。
(3)振动压实技术与平整度的优化。在首次静压之后,立即进行至少4轮、最多6轮的机械振动压实(可辅以静压)。最后一次静压旨在消除振动压痕,以进一步提升路面的平整度。
4 结语
本文结合工程实例详细讲解了SMA-13沥青混合料在道路施工中的应用,包括配合比设计、路面垫层施工、路面下封层施工、沥青混凝土面层施工。相较于普通沥青混合料,SMA-13 沥青混合料具有提高道路质量、减少维护成本、提升行车安全的优点,并且普适性较强,能够适用于各种天气状况。
参考文献:
[1] 潘正中,孙克强,赵国云,等.降黏剂对高弹沥青及SMA-13混合料性能的影响研究[J].公路,2020,65(11):17-21.
[2] 刘渊博.高速公路SMA-13沥青路面施工技术应用[J].中国公路,2021(18):114-115.
[3] 朱金波,刘飞,曾波存,等.沉管隧道沥青路面施工技术重难点及应对措施探讨[J].隧道建设(中英文),2023,43(S2):550-557.
[4] 李烨宏.SMA-13沥青混合料在湿热地区高速公路路面中的应用[J].广东公路交通,2021,47(4):49-55.
[5] 王英帅,万超.基于SMA-13级配的重载交通沥青路面设计及性能分析[J].粉煤灰综合利用,2023,37(6):70-75.
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原创作者:邵聃,中铁十五局集团城市建设工程有限公司 河南洛阳 471023。