长沙绕城高速公路SMA沥青面层施工质量控制

长沙绕城高速公路SMA沥青面层施工质量控制第1页/共39页采用SMA-13沥青玛蹄脂碎石:

为了增强路面使用性能，延长道路使用寿命，建设单位采用了SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料铺筑表面层，提高路面的安全性、耐久性和延长使用寿命。该结构为骨架密实型，具有高温抗车辙、低温抗冻裂的优点。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。第2页/共39页二、QC小组概况QC小组成立于2012年12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-2012-12活动时间：2012年12月-2013年12月。小组成员情况如下表：第3页/共39页序号姓名年龄性别职称组内职务接受TQM培训时间备注1邬永飞29男工程师组长48小时2曹冬冬29男助工副组长48小时3王克强34男工程师组员48小时实验指导4王四军41男工程师组员48小时现场指导5张春杰55男工程师组员48小时6彭鹏明29男助工组员48小时7刘恩忠45男工程师组员48小时技术指导QC小组成员表第4页/共39页三、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，已施工项目较少，公司施工此类工程虽然不少，有成熟经验借鉴。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第5页/共39页四、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:邬永飞第6页/共39页SMA沥青面层质量问题排列图

制图:邬永飞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%第7页/共39页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。第8页/共39页六、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，形状欠佳含泥量大第9页/共39页小组成员通过以上分析，共找出了15个影响压实度的因素，对这些原因进行确认如下：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。曹冬冬2013年5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。彭鹏明2013年5月非要因3碾压设备状况差设备进场时均进行过验收，确认状况良好彭鹏明2013年5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。王克强2013年5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。王克强2013年5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。王克强2013年5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。邬永飞2013年5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。邬永飞2013年5月是要因第10页/共39页序原

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。曹冬冬2013年5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。邬永飞2013年5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邬永飞2013年5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。邬永飞2013年5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。邬永飞2013年5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。邬永飞2013年5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，影响不大邬永飞2013年5月非要因第11页/共39页根据调查确认可知，主要影响因素有5个，即：1、粗骨料硬度小、形状欠佳2、玛碲脂含量过高或过低3、混合料保温差导致碾压温度低4、混合料拌合不均匀5、混合料运距远第12页/共39页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。董凯试验室13年6-12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。董凯试验室13年6-12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。高恒拌合站13年6-12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。彭鹏明邬永飞施工现场13年6-12月5混合料运距远温度损失快七、对策措施第13页/共39页根据以上对策，小组成员开始实施。实施一、骨料选择、配合比设计及调整配合比设计的任务就是确定骨架和沥青玛蹄脂部分各种材料的规格和比例，以保证形成的粗集料骨架间隙能恰好被玛蹄脂填充，使玛蹄脂能真正发挥胶结作用。我们的步骤如下：（1）选择材料。SMA之所以有较高的高温稳定性，是基于含量较高的粗集料之间的嵌挤作用。粗集料嵌挤作用的好坏在很大程度上取决于集料石质的坚韧性，集料的颗粒形状和棱角性。因此，小组选择了抗压碎值高，坚韧、粗糙、有棱角的优质石料，严格限制集料的扁平颗粒含量；所采用碎石均为反击破碎石机加工的，使粗集料符合抗滑表层混合料的技术要求，同时，为增加碎石与沥青的粘结性，尽量采用了碱性材料，选择了南京金磊交通工程材料有限公司的优质玄武岩，石料规格为0－3mm，5－10mm，10－15mm三个档。第14页/共39页沥青为江苏宝利沥青股份有限公司生产SBS（Ⅰ-D）改性沥青，技术性能优良。玄武岩与SBS改性沥青的粘附性达不到5级，需添加抗剥落剂。为选择质量好的抗剥落剂，经大量高温稳定性对比试验，我们最终选择了江苏文昌化工的TW-1型液体抗剥落剂。SMA中沥青用量大，为了避免泛油，我们加入了德国产的木质素纤维采用德国瑞登梅尔父子公司（JRS）生产颗粒状纤维，可有效的吸油、裹附混合料。（2）确定初试级配，在《沥青施工技术规范》的级配范围内，以4.75mm通过率为标志选定3个不同通过率的级配。测定3种配比矿料的毛体积相对密度，及各项物理指标。按照确保质量、经济合理、易于控制的原则，选择2#级配，进行后续设计。第15页/共39页合成级配工程设计级配中值下限上限1001001001009795901006062.55075272722322121.5162719191424151612201313101611119131010812第16页/共39页SMA骨架密实结构AC悬浮结构第17页/共39页

我们经过拟订了三组配合比进行试验，最终选定其中的2#配合比进行了生产配合比的设计，并进行300米试验段试铺并进行了检测。筛分结果筛孔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试验段检测结果如下第18页/共39页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98.3标准差0.58偏差系数59.0%代表值98.3

压实度第19页/共39页渗水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：30.776标准差：20.3合格率：82%第20页/共39页压实度刚刚合格，但富余系数较低，不合格的风险较大。渗水值内控指标合格率82%，不合格的风险较大，未达到100%的控制目标。对配合比进行调整，发现通过增加细集料的比例可以有效增加压实度，减小渗水，但是，此措施同时降低了构造深度，降低了摩擦系数，不是有效方案。经数次微调，减小4.75mm的通过率，适当加大0.6mm以下的通过率，有效解决了压实度、渗水和构造之间的矛盾。第21页/共39页实施二、混合料拌和质量控制为了提高混合料的拌和质量，我们选用了JRM4500型间歇式沥青混凝土拌和站，采用电脑控制，能够对沥青温度、矿料加热温度、混合料的温度进行及时红外检测，同时对每一盘的混合料生产情况逐盘记录并打印。SMA沥青混合料需要投放木质纤维素，我们在沥青拌和机组中增加了木质纤维素投料机，根据每盘混合料数量设定添加数量。SMA沥青混合料沥青用量多，为了充分拌和均匀，我们调整了原料添加顺序，采取先添加木质纤维素，后添加沥青，并延长了拌和时间，具体时间如下：第22页/共39页第23页/共39页通过调整加料顺序和拌和时间，木质素纤维被分散的更彻底、均匀。经过对混合料溶解分离后检查，情况如下：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第24页/共39页实施三、混合料温度控制由于SMA沥青混合料温度敏感性较强，并且面层较薄，仅4cm，且项目工段长，沥青混合料运距远，温度损失大，必须保证混合料的碾压温度，才能达到良好的压实效果。为此，我们必须从各个环节采取措施控制温度。1、控制混合料出厂温度：在混合料拌和过程中，业主下发作业指导书要求混合料超过190度必须废弃，我们采用靠近上限的办法，控制混合料出场温度在175~185度左右，这样，保证了初始温度，也是摊铺温度的重要保证。第25页/共39页第26页/共39页2、加强运输过程中保温措施：我们采取在混合料装车后，在运输车周围都用棉被进行覆盖，并且覆盖完全，在车顶部先用双层加厚帆布进行覆盖，用铁丝将帆布紧紧扎牢在车厢上，防止运输过程中被风吹起。棉被包裹帆布覆盖第27页/共39页3、摊铺施工时的温度控制：对现场摊铺速度和运距及拌和站产量进行计算，达到拌和、运输和摊铺匹配，在保证不出现停机待料的情况下，现场不积压料车，保证混合料到场得到及时摊铺。混合料运输到现场时，不揭开蓬布，待卸料完毕后才允许整理蓬布。混合料温度摊铺温度不低于160℃，否则，作为废料处理。

摊铺速度×

每米用量×60分钟=拌和站每小时产量第28页/共39页4、及时跟踪碾压：在摊铺机摊铺完成后，采取跟踪式碾压方式进行碾压，争取沥青混合料在较高的温度状态下及时得到压实。跟踪式碾压第29页/共39页

通过以上保温控制，我们检测得到运输20km距离时候，温度仅下降1-2℃，初压温度均在165℃以上，压实温度得到有力的保证。温度处理效果在按以上步骤实施的同时，对摊铺的平整度、横坡度、厚度和摊铺段接缝均进行的效的控制，确保SMA沥青路面的各项质量指标均满足规范和建设方的要求。其他指标控制第30页/共39页第31页/共39页八、SMA沥青面层效果检查筛孔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筛分结果实施效果检查第32页/共39页压实度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：99.2标准差：0.72偏差系数：0.73%代表值：99第33页/共39页渗水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：10.6标准差：12.5最