高速公路SMA沥青面层施工质量控制QC

合六高速公路SMA沥青面层施工质量控制中铁四局一公司高速公路SMA沥青面层施工QC小组发表人：王圣胜2007年12月一、概述合六叶高速公路全长104.438公里，分合六段和六叶段，于2005年3月开工建设，2007年11月28日建成通车。本项目部承建的是合六段二标，位于合肥市肥西县和六安市金安区境内，双向四车道,设计时速120km/h,全长28.751Km，开工前，建设单位和本项目部对合六高速公路建成后的通车情况进行了联合调查，在原312国道通往合肥的半幅道路破坏严重,而从合肥到六安的半幅车道破坏轻微,原因是六安产大量优质河砂,而六安是合肥建设用砂主产地,运砂车辆超载严重，并且黄沙里含有大量的水，滴在路面上，路面长期处于水饱和状态；运砂车辆沿路洒落砂粒，路面受“砂粒-车轮”的组合式磨耗，所以，合六路面建成后将长期受超重载、水饱和、砂粒的不利作用。提出变更意见:

为了增强路面使用性能，延长道路使用寿命，我项目部提出将合六叶高速公路的合肥至六安段上面层AC-13细粒式沥青砼结构，变更为SMA-13沥青玛蹄脂碎石结构，建设单位接受我们的意见。该结构为骨架密实型，具有高温抗车辙、低温抗冻裂的优点。变更后路面结构为38cm水稳基层+AC-25下面层+AC-20中面层+SMA-13上面层。二、QC小组概况QC小组成立于2007年7月。小组活动课题：SMA沥青面层施工质量控制。小组类型：技术攻关型注册号：YGS-2007-05活动时间：2007年7月-11月。小组成员情况如下表：序号姓名年龄性别职称组内职务接受TQM培训时间备注1宋昌宜32男工程师组长48小时2张飞29男助工副组长48小时3吴子秋36男工程师组员48小时4王圣胜26男助工组员48小时5代政30男工程师组员48小时6伍汉34男技术员组员48小时7杨家林45男高工组员48小时技术指导QC小组成员表三、选题理由1、SMA沥青面层施工技术在国内正处在前期实践阶段，已施工项目少，公司首次施工此类工程，无成熟经验借鉴。2、SMA沥青面层施工技术控制要求高，其混合料骨架结构属于断级配结构，很难压实，对施工压实度是一重大挑战。3、建设单位对渗水系数的要求远高于行业规范。以下是路面质量检查项目和控制指标。检查项目规范指标业主要求指标项目部自控指标压实度%≥98≥98≥98平整度（σ）mm≤1.2≤1.1≤1.0渗水系数(ml/min)≤200≤50目标0-40（合格率≥80%）抗滑摩擦系数Fb(BPN)≥45≥45≥45构造深度(mm)≥0.55≥0.60.7~1.0四、现状调查

为了掌握SMA-13沥青上面层容易出现的质量问题，我们按照常规施工方法和掌握的关于SMA-13的特点，做了300

m长的试验段，小组成员对试验段进行检查，抽查了50处，其中23处存在问题，具体情况如下：序号项目频次频率累计频率备注1渗水系数大939.10%39.10%

2压实度不足834.70%73.80%

3平整度较差28.60%82.40%

4构造深度不合格14.40%86.80%

5油斑14.40%91.20%

6混合料离析14.40%95.60%

7其它14.40%100%

合计23100%

统计汇总:王圣胜SMA沥青面层质量问题排列图

制图:王圣胜渗水压实度平整度构造深度油斑离析其它9821111100%80%23问题数N（处）频率95.6%82.4%39.1%73.8%86.8%91.2%从以上调查情况可以看出，影响SMA沥青面层施工质量的主要问题是渗水和密实度不够。而渗水问题主要是由不密实引起的，也就是说，只要解决了压实度问题，渗水问题也就解决了。五、目标设定压实度达标，渗水系数达到建设方要求。目标可行性分析：1、控制配合比的临界点,找到最佳级配，使沥青玛蹄脂充分填充；2、控制沥青混合料出料温度，控制碾压温度，达到在高温状态下充分压实。六、原因分析压实度不合格人料环法机环境温度低风大运距远操作经验不足责任心不强骨料不合格混合料级配不合理流动压路机配备不合理碾压设备状况差混合料拌合不均匀碾压轮迹重复不够配合比不合理混合料松铺过厚碾压遍数少、速度慢级配不连续玛碲脂含量过高或过低压路机配备不足或性能不匹配混合料保温差导致碾压温度低粗骨料硬度不够，形状欠佳含泥量大小组成员通通过以上分分析，共找找出了15个影响压压实度的因因素，对这这些原因进进行确认如如下：序原因调查确认调查人调查时间结论1作业人员操作经验不足；责任心不强SMA沥青面层施工前，对操作人员进行了培训，同时制定了奖惩制度，员工的作业水平和责任心都不存在问题。宋昌宜2007年7月非要因2压路机配备不足或性能不匹配项目部配备了足够的碾压设备，设备的型号及性能均能满足碾压要求。代政2007年7月非要因3碾压设备状况差设备进场时均进行过验收，确认状况良好吴子秋2007年7月非要因4骨料含泥量大材料进场均进行了进货检验，不合格地材严禁进场使用。伍汉2007年8月非要因5粗骨料硬度小、形状欠佳SMA沥青混合料结构本身要求粗骨料多，粉料多，细骨料少，骨料是断级配的，如果骨料硬度不够和颗粒形状棱角少，骨料间的嵌锁力就小，会导致SMA面层不密实，不而磨。张飞2007年8月是要因6骨料级配不连续SMA沥青混合料结构本身要求粗骨料多，粉料多，细骨料少，骨料是断级配的，骨料间空隙不易填充紧密，但这是结构要求。王圣胜2007年8月非要因7混合料保温差导致碾压温度低SMA混合料的碾压温度比一般沥青砼所需的碾压温度更高，保温不好料温过低快将难以压实。宋昌宜2007年8月是要因8混合料拌合不均匀混合料拌合不均匀将导致粗骨料少的地方密实度不够。张飞2007年8月是要因序原因调查确认调查人调查时间结论9玛碲脂含量过高或过低理论配比确定后，由于骨料为断级配，矿用量大，在实际施工中，粉料的含粉水量控制不好，较难做出最佳施工配比，粉料和木质纤维素用量多，需油量也就大，压实时易出油；而粉料和油量少了，粗骨料空隙又难充分填充，也影响密实度。代政2007年8月是要因10松铺过厚松铺过厚不易压实，但实际摊铺厚度控制良好。王圣胜2007年8月非要因11碾压轮迹重复不够操作工人在碾压时轮迹重复宽度符合要求王圣胜2007年8月非要因12碾压遍数少、速度慢操作工人能够按照规定的速度和遍数实施碾压。王圣胜2007年8月非要因13混合料运距远混合料运距远，温度损失大，可能导致碾压温度不够。张飞2007年8月是要因14环境温度低环境温度低，料温下降快，不易压实，但施工时环境温度尚可，影响不大。王圣胜2007年8月非要因15风大沥青混合料散热快，温度低难压实，施工时天气较好，影响不大王圣胜2007年8月非要因根据调查确确认可知，，主要影响响因素有5个，即：：1、粗骨料料硬度小、、形状欠佳佳2、玛碲脂脂含量过高高或过低3、混合料料保温差导导致碾压温温度低4、混合料料拌合不均均匀5、混合料料运距远对策表序原因对策目标措施责任人施工地点完成时间1粗骨料形状、硬度不好精选骨料骨料合格在规定范围内合理选择粗骨料级配、形状和硬度，力求合理。代政试验室07年7-10月2玛碲脂含量过高或过低加强试验的精确性确保配比合理精确粗骨料、石粉、木质纤维素和沥青油的用量，通过反复试验确定最佳施工配合比。代政试验室07年7-10月3混合料拌合不均匀调整机械、改进拌和工艺拌合均匀往拌合机加料时，增加纤维投放机，改进矿粉添加装置，增加拌合时间。宋昌宜拌合站07年7-10月4混合料保温差导致碾压温度低采取保温措施。确保碾压温度满足要求保证混合料的拌合温度，运输过程中，采取双层帆布覆盖，加快摊铺速度和碾压速度，确保施工时SMA混合料温度满足要求。张飞王圣胜施工现场07年8-10月5混合料运距远温度损失快七、对策措措施根据以上对对策，小组组成员开始始实施。实施一一、骨骨料选选择、、配合合比设设计及及调整整配合比比设计计的任任务就就是确确定骨骨架和和沥青青玛蹄蹄脂部部分各各种材材料的的规格格和比比例，，以保保证形形成的的粗集集料骨骨架间间隙能能恰好好被玛玛蹄脂脂填充充，使使玛蹄蹄脂能能真正正发挥挥胶结结作用用。我我们的的步骤骤如下下：（1））选择择材料料。SMA之所所以有有较高高的高高温稳稳定性性，是是基于于含量量较高高的粗粗集料料之间间的嵌嵌挤作作用。。粗集集料嵌嵌挤作作用的的好坏坏在很很大程程度上上取决决于集集料石石质的的坚韧韧性，，集料料的颗颗粒形形状和和棱角角性。。因此此，小小组选选择了了抗压压碎值值高，，坚韧韧、粗粗糙、、有棱棱角的的优质质石料料，严严格限限制集集料的的扁平平颗粒粒含量量；所所采用用碎石石均为为反击击破碎碎石机机加工工的，，使粗粗集料料符合合抗滑滑表层层混合合料的的技术术要求求，同同时，，为增增加碎碎石与与沥青青的粘粘结性性，尽尽量采采用了了碱性性材料料，选选择了了安徽舒舒城产产玄武武岩碎碎石，石料料规格格为0－3mm，5－10mm，，10－15mm三三个档档。沥青为为业主主直供供材料料，用用SK-70沥青青加工工的SBS改性性沥青青，技术术性能能优良良。玄武岩岩与SBS改性性沥青青的粘粘附性性达不不到5级，，需添添加抗抗剥落落剂。。为选选择质质量好好的抗抗剥落落剂，，经大大量高高温稳稳定性性对比比试验验，我我们最最终选选择了了江苏文文昌化化工的的TW-1型液液体抗抗剥落落剂。。SMA中沥沥青用用量大大，为为了避避免泛泛油，，我们们加入入了德德国产产的XCEL牌牌木质质素纤纤维，可有有效的的吸油油、裹裹附混混合料料。（2））确定定初试试级配配，在在《沥沥青施施工技技术规规范》》的级级配范范围内内，以以4.75mm通过过率为为标志志选定定3个个不同同通过过率的的级配配。测测定3种配配比矿矿料的的毛体体积相相对密密度，，及各各项物物理指指标。。按照照确保保质量量、经经济合合理、、易于于控制制的原原则，，选择2#级级配，进行行后续续设计计。合成级配工程设计级配中值下限上限1001001001009795901006062.55075272722322121.5162719191424151612201313101611119131010812SMA骨架架密实实结构构AC悬悬浮结构我们经经过拟拟订了了三组组配合合比进进行试试验，，最终终选定定其中中的2#配配合比比进行行了生生产配配合比比的设设计，，并进进行300米试试验段段试铺铺并进进行了了检测测。筛分结结果筛孔1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075控制目标100976027211915131110抽提筛分10095.858.826.820.618.514.111.910.79.2试验段段检测测结果果如下下98.498.297.599.198.497.697.898.498.697.598.697.398.999.398.398.698.799.498.398.897.698.997.598.497.39898.498.398.298.8平均值值98.3标标准差差0.58偏偏差系系数59.0%代代表表值98.3压实度度渗水水53.68.8022.145.36.913.848.213.855.353.781.520.85.336.6022.430.442.823.460.326.468.434.649.12537.939.403243.3045.143.360.218.650.533.33223.930.240.364.157.223.627.96.8017.20平均值值：30.776标标准差差：20.3合合格格率：：82%压实度度刚刚刚合格格，但但富余余系数数较低低，不不合格格的风风险较较大。。渗水值值内控控指标标合格格率82%，不不合格格的风风险较较大，，未达达到100%的的控制制目标标。对配合合比进进行调调整，，发现现通过过增加加细集集料的的比例例可以以有效效增加加压实实度，，减小小渗水水，但但是，，此措措施同同时降降低了了构造造深度度，降降低了了摩擦擦系数数，不不是有有效方方案。。经数数次微微调，，减小小4.75mm的通通过率率，适适当加加大0.6mm以下下的通通过率率，有有效解解决了了压实实度、、渗水水和构构造之之间的的矛盾盾。实施二二、混混合料料拌和和质量量控制制为了提提高混混合料料的拌拌和质质量，，我们们选用用了JRM4500型间间歇式式沥青青混凝凝土拌拌和站站，采采用电电脑控控制，，能够够对沥沥青温温度、、矿料料加热热温度度、混混合料料的温温度进进行及及时红红外检检测，，同时时对每每一盘盘的混混合料料生产产情况况逐盘盘记录录并打打印。。SMA沥青青混合合料需需要投投放木木质纤纤维素素，我我们在在沥青青拌和和机组组中增增加了了木质质纤维维素投投料机机，根根据每每盘混混合料料数量量设定定添加加数量量。SMA沥青青混合合料沥沥青用用量多多，为为了充充分拌拌和均均匀，，我们们调整整了原原料添添加顺顺序，，采取取先添添加木木质纤纤维素素，后后添加加沥青青，并并延长长了拌拌和时时间，，具体体时间间如下下：木质纤纤维素素的添添加打印每每盘添添加重重量通过调调整加加料顺顺序和和拌和和时间间，木木质素素纤维维被分分散的的更彻彻底、、均匀匀。经经过对对混合合料溶溶解分分离后后检查查，情情况如如下：：拌和工艺每5公斤混合料中，含未拌开的>2cm木质素团块（块数）每5公斤混合料中，含未拌开的>1cm木质素团块（块数）调整前310调整后03加矿料加纤维干拌20秒湿拌50秒加矿粉加沥青出料实施三三、混混合料料温度度控制制由于SMA沥青青混合合料温温度敏敏感性性较强强，并并且面面层较较薄，，仅4cm，且且项目目管段段长，，沥青青混合合料运运距远远，温温度损损失大大，必必须保保证混混合料料的碾碾压温温度，，才能能达到到良好好的压压实效效果。。为此此，我我们必必须从从各个个环节节采取取措施施控制制温度度。1、控控制混混合料料出厂厂温度度：在混合合料拌拌和过过程中中，业业主下下发作作业指指导书书要求求混合合料超超过190度必必须废废弃，，我们们采用用靠近近上限限的办办法，，控制制混合合料出出场温温度在在175~185度度左右右，这这样，，保证证了初初始温温度，，也是是摊铺铺温度度的重重要保保证。。检验出出厂温温度2、加加强运运输过过程中中保温温措施施：我们采采取在在混合合料装装车后后，在在运输输车周周围都都用棉棉被进进行覆覆盖，，并且且覆盖盖完全全，在在车顶顶部先先用双双层加加厚帆帆布进进行覆覆盖，，用铁铁丝将将帆布布紧紧紧扎牢牢在车车厢上上，防防止运运输过过程中中被风风吹起起。棉被包包裹帆帆布覆覆盖3、摊摊铺施施工时时的温温度控控制：：对现场场摊铺铺速度度和运运距及及拌和和站产产量进进行计计算，，达到到拌和和、运运输和和摊铺铺匹配配，在在保证证不出出现停停机待待料的的情况况下，，现场场不积积压料料车，，保证证混合合料到到场得得到及及时摊摊铺。。混合合料运运输到到现场场时，，不揭揭开蓬蓬布，，待卸卸料完完毕后后才允允许整整理蓬蓬布。。混合合料温温度摊摊铺温温度不不低于于160℃℃，否否则，，作为为废料料处理理。摊铺速速度×每米用用量×60分分钟=拌和和站每每小时时产量量4、及及时跟跟踪碾碾压：：在摊铺铺机摊摊铺完完成后后，采采取跟跟踪式式碾压压方式式进行行碾压压，争争取沥沥青混混合料料在较较高的的温度度状态态下及及时得得到压压实。。跟踪式式碾压压通过以以上保保温控控制，，我们们检测测得到到运输输20km距离离时候候，温温度仅仅下降降1-2℃℃，初初压温温度均均在165℃以以上，，压实实温度度得到到有力力的保保证。。温度处处理效效果在按以以上步步骤实实施的的同时时，对对摊铺铺的平平整度度、横横坡度度、厚厚度和和摊铺铺段接接缝均均进行行的效效的控控制，，确保保SMA沥沥青路路面的的各项项质量量指标标均满满足规规范和和建设设方的的要求求。其他指指标控控制八、SMA沥青青面层层效果果检查查筛孔1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075控制目标100976026211916141211抽提筛分10095.858.826.120.919.115.814.612.711.1筛分结结果实施效效果检检查压实实度度99.198.798.999.298.998.399.298.899.299.1100.599.799.510098.798.498.4101.198.299.410099.899.898.199.599.5平均值值：99.2标标准准差：：0.72偏偏差差系数数：0.73%代代表值值：99渗水水4.636.7009.124.221.70027.135.60024.1260036.437.80039.50021.5024.3004.510014.810021.92.511.302.315.7012.710.625.214.30012.1011.80300020.9平均值值：10.6标标准准差：：12.5最最大值值：39.5合合格率率：100%10月月份，，交通通厅质质量监监督站站、建建设单单位、、监理理单位位对已已施工工结束束的SMA沥青青面层层的质质量进进行验验收检检测结结果统统计如如下:项次检查项目规定值或允许偏差值实测值或实测偏差代表值1压实度≥9899.62平整度（标准偏差σ）≤1.10.753抗滑摩擦系数≥45（摆度仪）64.2构造深度