沥青玛蹄脂碎石混合料 (SMA) 是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量细集料组成的填充间断级配的粗集料骨架间隙的混合料, 因其良好的高温稳定性及表面纹理粗糙、结构密实等特点可在很大程度上提高抗车辙性能和抗滑性能, 随着桥梁数量的增多和桥面破损现象的增大其被广泛应用于桥面铺设中。三江桥属三三零工程附属工程, 其自1981年建成投入运营已二十几年, 长期使用和风雨剥蚀以及疏于维护导致桥梁面层及部分构件处于带病运营工作状态, 该桥桥面原采用水泥混凝土结构, 因其表面出现较为严重的开裂及破损现象严重影响了桥梁行车的舒适性和安全性, 因而采用加铺沥青玛蹄脂混合料 (SMA) 方式进行加固维修。
1 桥面破坏形式
桥梁面层的破坏形式主要分车辙、拥包、拥挤、波浪等变形类;纵横缝、网裂及推移裂缝等开裂类;坑槽、松散及剥落等松散类和由于伸缩缝等导致的接缝类损坏。
2 SMA混合料的优越性能
SMA所用的改性沥青从抗高温变形和低温缩裂方面有很大改善, 并且其耐老化、抗疲劳及抗剥离能力也在一定程度上得到提高;由于混合料是由相互嵌挤在一起的粗骨料和沥青玛蹄脂组成, 其中粗骨料占70%甚至更多, 而细集料则非常少, 玛蹄脂仅将粗集料间缝隙填充因而在交通荷载的作用下则可充分利用集料的嵌挤作用而提高了路面的高温抗车辙能力, 且该种混合料空隙率小因而其水稳性也有很大改善。
与传统AC混合料相比, SMA混合料中结合料及填料用量均高于前者, 且增加了稳定剂, 其施工设备与AC混合料基本相同, 但两者施工特性却有明显差别, 成形后SMA混合料表面粗糙均匀, 其路面抗滑、高温抗车辙、中温抗疲劳、低温抗裂及耐久性均优于AC混合料。
3 SMA桥面铺装施工工艺及质量控制
3.1 下承层施工准备
桥面表层处理。采用PL2100S型路面铣刨机铣刨原桥面水泥混凝土铺装层, 厚度为3cm, 施工中应保证桥面平整度和粗糙度的要求, 铣刨完成后将桥面清扫干净并用水冲洗, 之后晾干封闭以保证工作面清洁、干燥。
裂缝修补。采用化学灌浆方式修补原桥面裂缝, 在灌浆前首先采用高压气体将缝隙内杂质清除干净再进行化灌封闭。
防水层施工。待所浇灌浆液强度达到要求后则进行防水层喷洒, 工程防水层采用DPS防水层, 施工中应保证防水层厚度均匀一致, 无漏喷现象。
洒布粘接层。粘接层采用洒布SBR改性乳化沥青, 首先计算好洒布用量之后将其升温并充分搅拌, 之后装入洒布车, 到达施工现场首先将施工所用压力泵及洒布管道进行充分预热后方可调整喷嘴角度开始洒布, 应保证洒布喷洒均匀, 并应控制洒布量, 对于不宜涉及的边角部位应采用人工补涂, 洒布后在粘接剂冷却前应禁止车辆、行人等进入洒布面内以免破坏洒布层。
3.2 SMA混合料材料要求
沥青结合料。由于沥青玛蹄脂碎石混合料应采用较常规AC混合料粘稠度大的沥青结合料, 因此工程采用SBS改性沥青作为结合料, 所用剂量为6%~7%。
集料。为能更好的发挥粗集料的嵌挤作用, 应采用坚硬、粗糙、耐磨光且外形接近立方体并具备良好的嵌挤能力的粗集料, 同时要求其不仅致密并且粗糙。工程所用粗集料为湖北京山辉绿岩;细集料采用颗粒均匀、质地坚硬等机制砂;填料采用湖北荆门水泥厂磨细石灰石粉, 其质量符合相关规范要求。
纤维稳定剂。该工艺所加入的稳定剂易为木质素纤维、矿物纤维等, 并应保证其质量符合规范要求, 该工程采用西安博赛特公司博尼纤维, 最终确定其纤维用量为0.3%左右。
3.3 拌合及运输控制
拌合质量控制。工程采用混合料为SMA-13混合料, 对混合料的拌合采用强制间歇式拌合楼进行拌合, 其矿料、矿粉及沥青的加入均采用计算机自动计量以保证其准确性, 其对矿料的计量精度可精确到1kg, 沥青的精度可精确到0.1 k g, 由于纤维剂用量较小因而对纤维稳定剂采取机械添加方式, 在干搅拌加入稳定剂使之与矿料同时进行搅拌, 应严格控制拌合时间, 每盘拌合时间不少于60s, 干搅拌20s, 湿搅拌40s, 并应控制搅拌温度, 一般控制在170℃左右, 集料的加热温度应在185℃~195℃范围内, 并应保证整个搅拌过程中温度恒定, 其出场温度宜控制在170℃~185℃范围内。
因SMA为间断级配, 其粗骨料、矿粉和沥青用量较多, 细集料用量较少因而增大了拌合难度, 拌合过程中容易出现供料不均衡甚至料仓待料或溢料现象, 因而应严格控制进料问题, 由于粗集料用量较大因而可采取设置两个冷料仓供料方法加以解决。
混合料的运输应以摊铺机的摊铺能力为准决定输送车辆, 以保证摊铺机可连续、均匀的进行摊铺, 同时也可避免由于运输车辆过多导致混合料温度降低。
3.4 混合料摊铺、碾压及质量控制要点
该工程混合料摊铺采用福格勒1800型摊铺机, 摊铺厚度为4cm, 摊铺前首先将熨平板充分预热, 摊铺应在环境温度及路床温度高于10℃并且处于上升的情况下进行摊铺;摊铺过程中应保证运输车与摊铺机紧密配合, 保证不停机摊铺, 并保证摊铺机匀速、不间断摊铺, 并及时控制混合料的摊铺标高和平整度, 过程中派专人及时检查摊铺厚度和其外观质量, 并利用摊铺机的夯锤进行初步夯实, 过程中发现松铺厚度不足、局部离析以及出现拖痕等现象应趁高温及时进行处理;摊铺过程中摊铺温度宜控制在160℃~170℃, 每天摊铺完成或中途意外停止摊铺后, 应及时作临时接头, 切除端部厚度不足部分。
摊铺过程中若出现析漏现象则首先应降低混合料温度, 并保证一次降低不少于5℃, 若降低温度后析漏现象仍存在则应适当降低结合料含量, 降低值控制在0.20%~0.4%, 若由于纤维量加入不正常导致析漏, 则应变换纤维加入量来控制析漏现象。
S MA混合料的下压量很小, 故其压实系数也相应减小。由于SMA路面设置厚度仅4cm, 因而摊铺后冷却较快, 需尽快压实。采用两台英格索兰双钢轮振动压路机进行碾压操作, 操作宽度应覆盖车道总宽。碾压应以紧跟、慢压、高频和低幅的原则进行, 做到先起步后起振, 先停振后停机。压路机应紧跟在摊铺机后面进行碾压, 并在终压温度前全部消除轮迹, SMA混合料初压温度应保证不低于160℃, 复压温度不低于140℃, 终压温度不低于13 0℃。
4 结语
SMA属具有高温稳定性和水稳定性的优良路面结构混合料, 其拌合过程中应严格控制出厂温度, 并应适当延长拌合时间以保证拌合质量, 在进行桥面摊铺过程中应控制其温度、摊铺厚度和碾压遍数等来保证桥面密实度、平整度和构造深度等, 才能保证其最终施工质量, 实现其经济及社会效益。
摘要：分析了桥梁面层破坏形式, 论述了SMA混合料的优越性能, 从下承层、施工材料、混合料拌合及运输和混合料摊铺及碾压等工艺流程论述了桥面铺装SMA混合料施工工艺及质量控制要点。
关键词：SMA,桥面铺装,施工工艺,质量控制
参考文献
[1] 余叔藩.SMA路面技术在美国的发展.公路科研中心学术交流论文集[D].1998, 6.
[2] 吕伟民.沥青混合料设计手册[M].北京人民交通出版社, 2007.