改型沥青混合料的施工与质量检验.docx
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改型沥青混合料的施工与质量检验
改性沥青混合料的施工与质量检验
天津第一市政公路工程有限公司冯春生
1原材料质量情况
津港高速一期工程改性沥青混合料的生产由两个单位完成。
在改性沥青混合料生产与施工过程中，为保证原材料质量的一致性和混合料性能的稳定性，两家改性沥青混合料生产的原材料均有业主单位制定统一进料。
1.1矿料情况
矿料包括粗、细集料和矿粉三部分。
生产改性沥青混合料所使用的粗集料以及细集料中的石屑均为河北省承德地区的玄武岩；细集料中的砂为辽宁省绥中地区的天然砂；矿粉为天津蓟县的石灰岩矿粉。
矿料粒度组成筛分结果见表1.
表1AK-16A型改性沥青混合料所用原材料
矿料
种类
下列筛孔通过百分率（%）
26.5
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
10mm～20mm碎石
100
98.1
87.3
55
9.3
0.6
5mm～10mm碎石
100
96.7
8.3
4.6
2.3
石屑
100
94.3
20.6
3.2
1.6
1.3
1
0.1
砂
100
95.3
88.2
70.8
30.8
10
3.7
1.3
矿粉
100
94.5
88
79.9
从生产施工期间对原材料的巡查情况来看，矿料级配与目标配合比设计用料相差不大，砂含泥量小，分堆堆放明确，基本无混料（由于料堆之间无隔离设施）现象。
原材料的质量稳定。
1.2改性沥青
改性沥青为美国壳牌公司生产的SBS改性沥青。
由于改性沥青路面施工是在底中面层沥青混合料全部施工完成后开始的，且各厂为津港高速公路一期工程表面层改性沥青混合料施工专门确定了储存和升温油罐，因此，不存在混油的可能性。
改性沥青基本上是按计划边进料边生产，使得改性沥青的存放时间短，避免了因长期存放造成的离析现象。
改性沥青的储存温度为140℃以下，使用温度起初是在160℃以下，后来随季节、气温的变化提升到170℃以下。
改性沥青的部分检验结果见表2.
表2改性沥青材料试验结果
技术指标
单位
SBS-Ⅰ-C级标准要求
样品试验结果
9月20日取样
9月24日取样
针入度（25℃，100g，5s）
0.1mm
≥60
62
66
针入度指数PI
≥-0.2
-0.42
-0.46
延度（5℃，5cm/min）
cm
≥30
57.5
70.5
软化点TR＆B
℃
≥55
60.6
81.0
运动粘度（135℃）
Pa.S
≤3
1.2
1.1
闪点
℃
≥230
330
332
溶解度
%
≥99
99.7
99.6
离析，软化点差
℃
≥2.5
0.9
1.0
弹性恢复（25℃）
%
≥65
96
94
RTEOT后残留物
质量损失
%
≤1.0
0.18
0.13
针入度比
%
≥60
76.1
75.8
延度（5℃，5cm/min）
cm
≥20
30.5
42.2
由两次不同时间取样的检验结果可见，除针入度指数（PI）外，改性沥青的其他各项技术指标满足JTJ036-98《公路改性沥青路面施工技术规范》中的技术要求，改性沥青质量较为稳定。
2生产配合比设计
生产配合比是目标配合比实际应用的具体体现，也是沥青混合料配合比设计不可或缺的一个阶段。
我公司成立专项科研小组，该小组对进行试验路生产混合料的沥青厂的生产配合比设计进行了监查，其结果如下：
①该厂的拌和设备为间歇式拌和机。
冷料仓进料比例靠进料速度控制，对于初配要求是可行的。
②从热料仓取样筛分后，以目标配合比设计的矿料级配为标准进行试配。
在本小组人员的帮助和指导下，通过调整热料仓的用料比例，配合后的矿料级配能够较好地接近目标配合比设计的矿料级配。
③按目标配合比确定的最佳油石比进行试拌和后，取样进行矿料级配与含油量试验后表明，生产配合比的级配合理，含油量控制准确。
④经小组监督检查认为，该厂生产配合比可用于修筑试验路，并经试验路进行进一步验证。
3试验路情况
试验路施工的目的：
一是确定生产设备的生产参数；二是检验生产配合比的可行性；三是确定正常施工时的施工程序控制参数。
3.1改性沥青混合料的生产参数
改性沥青混合料拌和效果直接影响到混合料的外观质量，在生产配合比确定的情况下，混合料的拌和效果主要受拌和温度与拌和时间控制。
特别是对于改性沥青混合料的生产，用于改性沥青的粘度普遍高于常规沥青，其拌和温度与拌和时间等生产主要控制参数必须经过试生产加以确定。
3.1.1改性沥青混合料的拌和温度
在沥青混合料生产过程中，沥青混合料的成品温度受集料温度与沥青温度影响，而集料温度是控制沥青混合料温度的主要因素。
集料加热温度与改性沥青混合料的成品出料温度密切相关，试拌的结果表明，当集料混合料的加热温度为180℃～190℃时，改性沥青混合料的成品出料温度为165℃～175℃之间，显然集料混合料的加热控制在180℃～190℃范围内较为合理。
3.1.2改性沥青混合料的拌和时间
在适宜温度条件下，对拌和时间与拌和效果进行了考察，结果如下：
拌和时间（包括干拌时间）成品混合料温度成品混合料外观效果
45S181有花白料
50S172℃℃有少量花白料
55S174℃无花白料
可见，对于改性沥青混合料来说，拌和时间控制在55S～60S是较为适宜的。
3.2生产配合比检验
生产配合比是目标配合比实际应用的具体体现，但也须经过试验路的检验，才能作为后续施工过程中沥青混合料矿料级配的检验标准。
经试验路施工过程中取样检验，改性沥青混合料的矿料级配见表3.
表3AK-16A型改性沥青混合料检验结果
项目
通过下列筛孔（mm）百分率（%）
油石比
（%）
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
检测结果
100.0
98.0
79.1
63.7
38.0
25.9
18.3
13.7
8.7
6.3
5.9
3.86
生产配合比
100.0
95.6
82.1
66.4
40.9
27.0
20.4
15.4
10.8
7.7
6.5
3.8～4.0
设计配合比
100.0
97.2
82.0
64.5
38.2
26.4
19.0
14.2
9.2
7.0
6.1
3.8～4.0
由表中改性沥青混合料矿料级配对比可见，生产配合比与试验路施工混合料的矿料级配都能较好底接近目标配合比矿料级配，因此，改性沥青混合料的生产配合比可以作为生产上的控制依据和该产品的质量检验标准。
3.3运输情况
由于施工季节处于秋季，温度变化较大，运输过程中的保温相当重要，目前的措施是在成品料表面覆盖单层麻袋布，成品料温度降低较多。
统计结果表明，由滨海沥青厂运到施工现场后，成品料温度平均降低20℃以上，因此，小组提出建议并要求各改性沥青混合料生产厂家在成品料车上设置具有保温效果的覆盖物品，直到施工结束。
3.4施工程序控制参数
试验路施工的另一个目的是确定后续施工的施工控制参数。
施工控制参数主要包括摊铺温度、摊铺机速度与压实温度、压路机类型、压实工艺及压实遍数等。
3.4.1施工设备
①摊铺机改性沥青混合料的主要摊铺设备为进口“VOGELE”2500型自动摊铺机；当遇有加宽路段时，配以进口“VOGELE”1800型自动摊铺机。
.
②碾压设备改性沥青混合料路面施工的碾压设备，在底、中面层施工能力的基础上，又增加了两台碾压设备。
碾压设备有：
SW850、SW100双钢轮振动压路机各一台，YL16轮胎压路机两台，7.5t双钢轮压路机一台。
3.4.2摊铺
改性沥青混合料的施工温度通常比普通沥青混合料施工温度要提高10℃～20℃。
在试验段施工摊铺时经过检测统计，摊铺温度在140℃～160℃之间不等，摊铺速度为4m/min。
从现场施工情况来看，在秋季施工改性沥青混合料，由于早晚温差大，多风，摊铺后的混合料温度降低很快，到碾压设备初压时，路面温度已降低10℃～20℃，很难保证后续碾压在正常温度下进行，因此在后续施工中有必要提高混合料的摊铺温度。
从碾压与摊铺速度的关系看，碾压设备跟不上摊铺机的摊铺速度，除非减少碾压遍数，显然摊铺机的摊铺速度过快，在后续施工中应严格控制摊铺速度在3m/min以下。
3.4.3路面压实
在试验路工程中，碾压程序基本是按规范要求完成的，现场统计的结果见表4。
表4试验路碾压参数统计结果
碾压工序
碾压设备
碾压遍数（遍）
路面温度（℃）
碾压前
—
—
147
初压
SW850,SW100
1
134
SW850,SW100
2
124
复压
YL16
3
118
YL16
4
113
YL16
5
107
YL16
6
102
终压
7.5t双钢轮
7
98
7.5t双钢轮
8
92
从现场施工情况和统计结果看，有几种不利于改性沥青混合料压实成型的现象：
①碾压设备配置不尽合理。
在复压过程中使用的YL16型轮胎压路机，在加完配重及加满水的情况下，才有16t重，对于改性沥青混合材料来讲，重量略显得轻了。
②碾压过程喷水量过大，使得前两遍碾压时，每遍碾压后路面温度平均降低10℃以上，显然对保证在较高温度下完成碾压是不利的；由于喷水量过大，也常常因为碾压设备加水而造成了有的路段碾压遍数不够，或碾压设备因赶工而行走速度过快，造成压实效果不佳的现象。
③YL16型轮胎压路机与前面碾压设备距离较大，跟进速度较慢。
④季节温差大、多风，对路面在较高温度下完成碾压作业不利。
针对以上试验段施工情况，结合施工单位施工设备的能力，稽查小组向业主项目经理部及施工单位提出如下整改建议：
①根据改性沥青粘温关系曲线确定的施工温度参数，建议提高改性沥青混合料的成品出料温度175℃～185℃，从而提高改性沥青混合料的摊铺温度近10℃。
②在降低摊铺速度及碾压设备行走速度的同时，缩短碾压段长度在20m以内，碾压设备紧跟摊铺机进行，以便在较高的路面温度下尽快完成碾压作业。
③碾压设备的喷水设施由于短时间内无法改变，稽查小组建议改一直喷水为间断喷水，特别是YL16型轮胎碾可停水碾压。
④在可能的情况下，紧跟前面压路机进行碾压，并尽可能的增加轮碾的配重。
4改性沥青混合料的生产
津港高速公路一期工程改性沥青混合料的生产是由两个厂家完成的。
这两个厂家的拌和设备均为美国进口的“巴伯格林”LB-2000型间歇式拌和机，冷料仓配置均为5个，靠进料速度调整初配，配料计量采用计算机控制，由于设备性能较高，生产的改性沥青混合料产品质量也较为稳定。
同样由于各厂在沥青混合料生产过程中，都能做到设专人检查沥青混合料的外观和温度，做到这两项不合格的场品不能出厂，因此，本报告仅就小组人员在各厂进行的矿料级配、油石比检验的部分结果进行了汇总分析，见表5。
通过对两个沥青拌和厂生产过程的跟踪及检验结果表明，各厂生产的改性沥青混合料成品温度满足施工要求，外观均匀无成团结块现象。
矿料级配与生产配合比标准级配较为接近，油石比较为准确，产品质量稳定。
5改性沥青混合料的施工
改性沥青混合料施工，主要是指将改性沥青混合料摊铺碾压形成路面面层的过程。
在改性沥青混合料成品质量稳定的前提下，路面质量主要受摊铺与碾压工艺控制情况的影响。
为此，在改性沥青混合料施工过程中，稽查小组对改性沥青混合料的施工全过程进行了跟踪监察。
通过对改性沥青混合料施工全过程的考察认为，摊铺温度主要受改性沥青混合料成品料温度的限制，只要生产加工时间与摊铺时间的配好，避免长时间压车，摊铺温度基本上是能够保证的。
摊铺机由于性能较先进，摊铺出来的混合料，除了开始时因熨平板连接处较凉而容易出现粗集料集中现象外，在正常摊铺时，混合料表面基本上比较均匀；摊铺厚度由于采用了能保持前后相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式，很少出现薄厚不均的情况。
唯一的问题是摊铺速度稍微快了一点，摊铺机与碾压设备质检的配合不够默契。
当总的来讲，改性沥青混合料的摊铺作业是正常的。
表5改性沥青混合料施工过程中取样的检验结果
项目
19
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.0757575
0
油石比
油石比
检测日期（（月（月日）
第三沥青厂拌合站
检测结果
100.0
98.0
79.1
63.7
38.0
25.9
18.3
13.7
8.7
6.3
5.9
3.96
9.12
100.0
96.6
81.0
62.3
37.7
25.8
18.1
13.0
9.0
7.0
5.5
3.87
9.16
100.0
93.7
79.8
62.1
34.7
25.0
19.3
15.1
10.0
7.6
6.3
3.81
9.19
100.0
92.8
78.3
60.1
35.3
23.7
17.7
14.0
9.7
7.8
6.9
3.85
9.23
100.0
98.8
81.2
64.5
37.2
25.3
16.7
12.9
8.6
6.2
5.4
3.84
9.27
100.0
96.2
81.0
57.2
36.8
25.7
17.0
11.2
8.3
6.6
5.4
3.86
10.2
100.0
94.7
79.4
61.3
35.7
24.4
18.8
15.6
10.2
8.4
7.2
3.93
10.7
100.0
97
82.9
58.6
34.3
25.6
17.8
13.4
11.0
8.2
6.0
3.92
10.12
检测级配范围
100
93~99
79~83
57~65
34~38
23~26
16~20
11~16
8~11
6~9
5~7
3.8~4.0
检测级配均值
100.0
96.0
80.3
61.2
36.2
25.2
18.0
13.6
9.4
7.3
6.1
3.9
第一沥青厂拌和站
检测结果
100.0
98.2
79.3
56.7
33.9
21.9
18.3
13.3
10.7
8.1
6.6
3.84
9.16
100.0
97.6
84.9
62.6
37.1
28.4
18.5
16.3
11.4
9.0
6.3
3.92
9.18
100.0
95.8
85.5
67.1
41.9
25.4
18.8
14.4
10.3
7.9
6.7
3.93
9.21
100.0
97.3
79.4
64.5
40.5
29.6
22.6
15.9
9.6
7.3
5.9
3.91
9.24
100.0
95.2
84.3
65.6
40.1
28.3
19.4
16.3
9.8
8.7
6.3
3.88
9.28
100.0
97.7
85.5
63.9
42.4
26.5
20.3
14.0
9.3
7.1
6.0
3.92
10.2
100.0
93.4
81.2
58.7
41.1
28.4
21.9
13.5
10.7
8.4
7.2
3.86
10.6
100.0
94.2
79.5
62.8
40.7
29.5
21.2
17.4
10.6
8.8
6.5
3.85
10.9
100.0
96.1
83.5
65.2
43.5
30.0
24.2
16.3
12.2
7.5
6.1
3.87
10.12
检测级配范围
100
93~99
79~83
57~65
34~38
23~26
16~20
11~16
8~11
6~9
5~7
3.8~4.0
检测级配均值
100.0
96.2
82.5
62.7
39.7
27.3
20.1
15.1
10.3
8.2
6.4
3.9
规范级配均值
100
90~100
60~82
45~70
25~45
15~35
10~25
8~18
6~13
4~10
3~7
3.5~5.5
设计级配
100.0
97.2
80.9
64.5
38.2
26.4
19.1
14.2
9.2
7.0
6.1
3.9+0.1
在本工程改性沥青混合料施工中，改性沥青混合料施工质量主要受碾压工艺控制情况的影响。
在施工过程中，碾压设备在碾压路段不长（约20m～40m）的条件下，基本上做到了紧跟摊铺机进行，碾压方式基本上也是按规范要求进行的；而最突出的问题是碾压温度与碾压遍数。
现将不同时期统计的碾压设备、碾压温度，碾压时间与碾压遍数的关系列表见6。
通过表中的结果可以看出，由于施工单位碾压设备能力有限，经过稽查小组与你施工单位的共同努力，碾压工艺不断的改进。
主要体现在以下几个方面：
①在施工中发现SW850压路机性能好，其喷水设施可以脉冲阀控制间隔一定时间喷水一次，受其启发，稽查小组向施工单位建议：
只要能人工控制的其它碾压设备，视碾压轮湿度情况均采用间断喷水方式；YL16轮胎碾严禁喷水。
这样做不仅减少了水对路面成型的破坏，同时也减少了水对料温的影响。
②由于施工单位对改性沥青混合料的施工缺乏经验，常以普通沥青混合料施工碾压为参考，因而起初施工时的碾压遍数较少，后在稽查小组的一再坚持下，才逐渐增加了碾压遍数。
③施工单位碾压设备能力不足，缺乏重量级碾压设备，虽然经过多次努力增加了碾压遍数，但由于在终压阶段路面温度以降到100℃以下，压实效果已不显著，这应是今后改性沥青混合料特别是SMA混合料施工时要引以为戒的重要经验。
④在施工过程中，为保证能在较高的温度下完成碾压作业，稽查小组与施工单位通过探讨，共同确定了在复压时采用两台胶轮碾前后一字排列共同进退的碾压方式，这样不仅缩短了碾压遍数之间的时间间隔，也为在多机组情况下碾压作业时的错车提供了方便，施工考证表明是可行的。
碾压
遍数
（遍）
9月18日
9月23日
9月25日
碾压设备（型号）
路面温度（℃）
碾压时间（min）
碾压设备（型号）
路面温度（℃）
碾压时间（min）
碾压设备（型号）
路面温度（℃）
碾压时间（min）
压前
143
148
155
1
SW850
126
SW850
126
SW850
148
2
TW100
115
SW850
114
4
SW100
130
8
3
SW100
104
TW100
102
3
SW850
120
5
4
YL16
92
YL16
91
5
YL16
116
2
5
YL16
86
YL16
84
11
YL16
116
0
6
7.5t双钢轮
80
7.5t双钢轮
81
3
TW100
111
3
7
7.5t双钢轮
78
4
SW100
109
2
8
YL16
102
4
9
YL16
102
0
10
TW100
95
6
碾压
遍数
（遍）
9月29日
10月2日
10月8日
碾压设备（型号）
路面温度（℃）
碾压时间（min）
碾压设备（型号）
路面温度（℃）
碾压时间（min）
碾压设备（型号）
路面温度（℃）
碾压时间（min）
压前
152
159
151
1
SW850
148
SW850
144
SW850
147
2
SW100
133
5
SW100
131
3
SW100
130
4
3
SW850
121
4
YL16
118
5
YL16
117
5
4
TW100
108
3
YL16
118
0
YL16
117
0
5
SW100
105
5
TW100
107
4
TW100
107
4
6
YL16
102
2
SW850
102
3
SW850
104
1
7
YL16
102
0
SW100
99
1
SW100
97
5
8
TW100
92
5
YL16
96
6
YL16
93
4
9
YL16
87
4
YL16
96
0
YL16
93
0
10
YL16
87
0
TW100
94
3
TW100
85
6
注：
表中温度为每遍压实后的路面实际温度，时间为后一遍碾压与前一遍碾压之间的时间间隔
6结论
改性沥青混合料的生产与施工在天津地区还处于尝试阶段，即便如此，在津港高速公路一期工程沥青表面层－改性沥青混合料施工过程中，经过研究院与业主单位及施，工单位的共同努力，还是较好地完成了施工任务，并在改性沥青混合料施工过程中积累了许多宝贵的经验，今后改善和提高改性沥青混合料施工质量提供了可靠保证。
2007年5月
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