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        SMA瀝青瑪蹄脂碎石路面推廣應用中的試驗控制要點

        2020-07-25 08:13:44白玉紅
        工程建設與設計 2020年13期
        關鍵詞:公路局油石張掖

        白玉紅

        (甘肅省張掖公路局,甘肅 張掖734000)

        1 引言

        隨著公路運輸大噸位車輛的不斷增加,公路路面病害呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢,瀝青混凝土路面已不能適應大交通量和大噸位車輛運行的需求,因此,SMA 瀝青瑪蹄脂碎石路面逐步得到了推廣應用,它將高度穩(wěn)定性和長期耐久性完美地結合了起來。目前,SMA 路面在機場跑道、鋼橋面鋪裝、高速公路和城市干線道路上均得到了廣泛應用。

        2 工程概述

        SMA 瀝青瑪碲脂碎石是骨架密實結構,該混合料路面具有以下優(yōu)點【1】:

        1)抵抗永久變形的高性能;

        2)優(yōu)異的抗滑性能;

        3)超強的耐久性;

        4)行駛噪聲低;

        5)使用壽命長;

        6)試用期間中的維護費用低;

        7)可以使用于薄層路面。

        由于SMA 瀝青瑪蹄脂路面具有其卓越的優(yōu)點,2013年,甘肅省張掖公路局在G30 高速公路首次實施了SMA-13 瀝青瑪蹄脂表面層鋪筑。

        3 試驗室目標配合比設計

        SMA 瀝青瑪碲脂碎石混合料配合比設計應遵循下列原則:(1)SMA 必須具有互相嵌擠緊密的粗集料骨架,馬歇爾試件的VCAmix(試件中的粗集料骨架間隙率)必須小于VCADRC(搗實狀態(tài)下粗集料骨架的松裝間隙率)。(2)填充在骨架間隙中的瀝青結合料應符合最小用量的要求,空隙率必須在要求的控制范圍內。(3)鋪筑的壓實厚度不宜小于集料公稱最大粒徑的3 倍。

        3.1 SMA瀝青瑪碲脂原材料試驗

        3.1.1 粗集料

        SMA 瀝青瑪碲脂碎石所用粗集料粒徑單一、量多,約占70%以上,所以,對粗集料的要求很高,應質地堅硬且具有良好的嵌擠能力。張掖公路局2013年實施的SMA-13 中,粗集料選用了石灰?guī)r破碎而成的S10、S122 種碎石,使用效果較好。

        粗集料的壓碎值、洛杉磯磨耗損失、表觀相對密度及堅固性、軟石含量均是石料本身固有的性質【2】,施工中一般不會發(fā)生較大變化,建議進行必要的抽檢即可,而針片狀顆粒含量、含泥量則是石料的生產(chǎn)工藝性指標,在集料的采備過程中,一定要按規(guī)定頻率進行抽檢試驗,以保證碎石的生產(chǎn)工藝不發(fā)生變化。

        3.1.2 細集料

        SMA 瀝青瑪碲脂碎石混合料所用細集料主要有機制砂、石屑。細集料應潔凈、干燥,并且有合適的顆粒級配。張掖公路局2013年實施的SMA-13 中,細集料選用了石灰?guī)r類、規(guī)格為0~5mm 的石屑。

        細集料的表觀相對密度、堅固性是集料本身固有的性質,母料選定后一般不會發(fā)生大的變化。砂當量是評定細集料潔凈程度的指標,在細集料生產(chǎn)過程中可能隨時會發(fā)生變化,一定要按規(guī)定頻率嚴格進行抽檢試驗。

        3.1.3 填料(礦粉)

        SMA 瀝青瑪碲脂碎石混合料使用的礦粉應干燥、潔凈,能自由地從礦粉倉流出【3】。張掖公路局2013年實施的SMA-13中,選用了由石灰?guī)r加工而成的礦粉,各項指標均符合技術要求,使用效果良好。

        3.1.4 纖維穩(wěn)定劑

        纖維穩(wěn)定劑摻加比例以瀝青混合料總量的質量百分率計算,應不低于0.3%。張掖公路局2013年實施的SMA-13 中,纖維選用了鹽城市環(huán)宇工程纖維有限公司生產(chǎn)的木質素纖維,用量為混合料的0.3%。

        3.1.5 瀝青結合料(改性瀝青)

        改性瀝青宜在固定式工廠或在現(xiàn)場設廠集中生產(chǎn)?,F(xiàn)場生產(chǎn)的改性瀝青宜隨配隨用,在不發(fā)生離析的狀態(tài)下使用;工廠生產(chǎn)的改性瀝青到達施工現(xiàn)場使用前必須攪拌均勻,發(fā)生離析的改性瀝青不得使用。張掖公路局2013年實施的SMA-13表面層中,改性瀝青采用的是SBS 類Ⅰ- C 改性瀝青。

        3.2 礦料級配合成及優(yōu)化

        3.2.1 級配合成

        根據(jù)每種集料的篩分結果,通過人機對話方式進行級配合成,為確保試驗的成功率和準確率,級配合成時須合成至少3個級配曲線,分別進行試驗以及級配優(yōu)化。

        3.2.2 級配優(yōu)化選擇

        首先分別測定3 種級配的VCADRC,然后按經(jīng)驗確定的初試油石比6.2%,雙面各擊實50 次成型馬歇爾試件,測定VCAmix(試件中的粗集料骨架間隙率)及VMA(試件的礦料間隙率)等指標,在滿足VCAmix<VCADRC和VMA≥17%及其他體積指標滿足規(guī)范要求的條件下選定最優(yōu)級配。3 種級配的VCADRC與VCAmix測試結果及體積指標【4】分別見表1 和表2。

        表1 3 種級配的VCADRC與VCAmix測試結果

        表2 3 種級配的體積指標

        根據(jù)以上結果,級配1:VCAmix<VCADRC、VMA≥17%、飽和度滿足要求,但空隙率不滿足要求,不能選用;級配3:VCAmix>VCADRC、VMA<17%,空隙率和飽和度均不滿足要求,也不能選用;級配2:VCAmix<VCADRC、VMA≥17%,空隙率和飽和度均滿足要求,可以選用。故最終選定的礦料合成級配為級配2。

        3.3 最佳油石比選定

        3.3.1 馬歇爾試驗

        按選定的級配2 中各種集料的摻配比例進行配料,采用5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0% 5個油石比,按兩面各擊實50 次成型試件,進行馬歇爾試驗。

        3.3.2 確定最佳油石比

        以油石比為橫坐標,馬歇爾試驗的密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度及穩(wěn)定度和流值分別為縱坐標繪制曲線圖,根據(jù)JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》中的技術標準和設計要求,選定a1(密度最大值對應的油石比)=6.3%,a2(穩(wěn)定度最大值對應的油石比)=6.1%,a3(空隙率范圍中值對應的油石比)=6.3%,a4(瀝青飽和度范圍中值對應的油石比)=6.4%,OACmin(各項指標均符合技術標準的油石比范圍最小值)=6.0%,OACmax(各項指標均符合技術標準的油石比范圍最大值)=6.6%,OAC1(a1、a2、a3、a4的平均值)=6.3%,OAC2(OACmin與OACmax的平均值)=6.3%,所以,最終選定的設計油石比OAC(OAC1與OAC2的平均值)=6.3%。

        3.4 瀝青混合料的性能檢驗驗證

        選定了最優(yōu)的礦料級配和最佳油石比后,試驗室目標配合比設計還不能算結束,還須對混合料進行析漏、飛散、浸水馬歇爾、車轍和滲水試驗等性能檢驗,經(jīng)檢驗若混合料的各項性能均滿足規(guī)范要求,則目標配合比圓滿結束,若結果不符合規(guī)范要求,則必須從選料開始,重新進行目標配合比設計,直至全部符合要求為止。

        4 生產(chǎn)配合比設計

        對于常用的間歇式拌和站,應分別對每個熱料倉的材料取樣進行篩分試驗,然后通過人機對話進行級配合成,確定各熱料倉材料的比例,供拌和站控制室操作使用。取OAC、OAC±0.3%3個油石比分別進行拌和,制作馬歇爾試件,通過試驗確定生產(chǎn)配合比的最佳油石比,該值不宜超出OAC±0.2%的范圍。

        5 生產(chǎn)配合比驗證

        拌和機按生產(chǎn)配合比進行試拌、鋪筑試驗段,此時取混合料進行馬歇爾試驗,確定生產(chǎn)用標準配合比,針對確定的生產(chǎn)標準配合比,還須再次進行混合料性能檢驗試驗,各項指標必須符合規(guī)范要求后確定的生產(chǎn)配合比方可用于指導生產(chǎn)。

        6 結語

        通過以上試驗和SMA 瀝青瑪蹄脂碎石混合料的配合比3階段設計,得出以下幾點體會:

        1)SMA 瀝青瑪蹄脂混合料所用細集料首選是機制砂,次之是石屑,天然砂堅決不予使用。

        2)集料相對密度測定值在試驗中必須盡力減小誤差,力求使其盡量接近實際值。

        3)瀝青與礦料的黏附性評定必須由2 名以上經(jīng)驗豐富的試驗人員分別進行評定后取其平均值作為試驗結果。

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