瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)的應用和施工技術

陳 瀧

(上海黃浦市政養護管理有限公司，上海 200011)

1 瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)形成背景和在中國的應用

上世紀60年代的德國交通十分發達，根據該國的氣候特點(夏季氣溫20℃左右，冬季不太冷)，習慣修筑“澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結構中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使用中發現路面的車轍十分嚴重，另外當時該國的汽車為了防滑的需要，經常使用帶釘的輪胎(包括歐洲一些國家亦如此)，其結果是路面磨耗十分嚴重(1 a可減薄4 cm左右)。為了克服日益嚴重的車轍，減少路面的磨耗，公路工作者對瀝青混合料的配合比進行調整，增大粗集料的比例，添加纖維穩定劑，形成了SMA結構的初形。1984年德國交通部門正式制定了一個SMA路面的設計及施工規范，SMA路面結構形式基本得以完善。這種新型的路面結構先后在德國及歐洲一些國家逐漸被推廣、運用。90年代初，美國公路界認為其公路路面質量不如歐洲國家的路面質量好。經考察發現存在兩個方面的差距：(1)在改性瀝青的運用上；(2)在路面的結構形式上(即SMA)。為此，美國于1991、1992年開始加以研究、推廣SMA這種結構形式，最典型的是：1995年亞特蘭大市為舉辦奧運會對公路網進行改建和新建，全部采用了SMA這種結構形式做路面。

1992年，我國在首都機場高速公路首次采用SMA。至今首都機場高速公路使用情況良好。1996年在首都機場東跑道和八達嶺高速公路、1997年在北長安街，也修建了SMA路面。另外，上海、河北、遼寧、山西、江蘇等省也先后修建了SMA路面。

2 瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)的組成原理

瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)是一種以瀝青、礦粉及纖維穩定劑組成的瀝青瑪蹄脂結合料，填充于間斷級配的礦料骨架中，所形成的混合料。其組成特征主要包括兩個方面：(1)含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩定性(抗變形能力強)的結構骨架；(2)細集料礦粉、瀝青和纖維穩定劑組成的瀝青瑪蹄脂將骨架膠結一起，并填充骨架空隙，使混合料有較好的柔性及耐久性。

SMA的結構組成可概括為“三多一少，即：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少”。具體講：(1)SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，5 mm以上的粗集料比例高達70%～80%，礦粉的用量達7%～13%，(“粉膠比”超出通常值1.2的限制)。由此形成的間斷級配，很少使用細集料。(2)為加入較多的瀝青，一方面增加礦粉用量，同時使用纖維作為穩定劑。(3)瀝青用量較多，高達6.5%～7%，粘結性要求高，并希望選用針入度小、軟化點高、溫度穩定性好的瀝青(最好采用改性瀝青)。

3 瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)的特點和適用范圍

瀝青瑪蹄脂碎石混合料是當前國際上公認(使用較多)的一種抗變形能力強，耐久性較好的瀝青面層混合料。由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能力，同時由于瀝青瑪蹄脂的粘結作用，低溫變形性能和水穩定性也有較多的改善。添加纖維穩定劑，使瀝青結合料保持高粘度，其攤鋪和壓實效果較好。間斷級配在表面形成大孔隙，構造深度大，抗滑性能好。同時混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好，從而全面提高了瀝青混合料的路面性能。

適用于交通流量和行駛頻度急劇增長，客運車的軸重不斷增加，嚴格實行分車道單向行駛的城鎮主干道和城鎮快速路。

4 瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)的施工技術

SMA路面在使用上雖有很大的優勢，但在其施工工藝和控制上也提出了更高的要求和標準，要想鋪出一條高性能的SMA路面，就必須在每一個環節對施工技術進行嚴格的要求。

4.1 生產和運輸

4.1.1 生產

改性瀝青混合料的生產除遵照普通瀝青混合料生產要求外，尚應注意以下幾點：

(1)改性瀝青混合料生產溫度應根據改性瀝青品種、黏度、氣候條件、鋪裝層的厚度確定，改性瀝青混合料的正常生產溫度通常宜較普通瀝青混合料的生產溫度提高10℃～20℃。瀝青的加熱溫度到160℃以上，一般不超過瀝青軟化點以上100℃；集料的加熱溫度一般在210℃～220℃；總拌和時間控制在60 s～70 s之間；混合料的出廠溫度不宜低于180℃；高于195℃的混合料應廢棄。

(2)改性瀝青混合料宜采用間歇式拌合設備生產，這種設備除塵系統完整，能達到環保要求；給料倉數量較多，能滿足配合比設計配料要求；且具有添加纖維等外摻料的裝置。

(3)改性瀝青混合料拌合時間根據具體情況經試拌確定，以瀝青均勻包裹骨料為度。間歇式拌合機每盤的生產周期不宜少于45 s(其中干拌時間不少于5～10 s)。改性瀝青混合料的拌合時間應適當延長。

(4)間歇式拌合機宜備有保溫性能好的成品儲料倉。貯存過程中混合料溫降不得大于10℃，且具有瀝青滴漏功能。改性瀝青混合料的貯存時間不宜超過24 h；改性瀝青SMA混合料只限當天使用；OGFC混合料宜隨拌隨用。

(5)添加纖維的瀝青混合料，纖維必須在混合料中充分分散，拌合均勻。拌合機應配備同步添加投料裝置，松散的絮狀纖維可在噴入瀝青的同時或稍后采用風送裝置噴入拌合鍋，拌合時間宜延長5 s以上。顆粒纖維可在粗骨料投入的同時自動加入，經5～lO s的干拌后，再投入礦粉。

(6)使用改性瀝青時應隨時檢查瀝青泵、管道、計量器是否受堵，堵塞時應及時清洗。

4.1.2 運輸

改性瀝青混合料運輸應按照普通瀝青混合料運輸要求執行，還應做到：運料車卸料必須倒凈，如有粘在車廂板上的剩料，必須及時清除，防止硬結。在運輸、等候過程中，如發現有瀝青結合料滴漏時，應采取措施糾正。

4.2 施工

4.2.1 攤鋪

(1)改性瀝青混合料的攤鋪在滿足普通瀝青混合料攤鋪要求外，還應做到：攤鋪在噴灑有粘層油的路面上鋪筑改性瀝青混合料時，宜使用履帶式攤鋪機。攤鋪機的受料斗應涂刷薄層隔離劑或防粘結劑。SMA混合料施工溫度應經試驗確定，一般情況下，攤鋪溫度不低于160℃。

(2)攤鋪機必須緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪，不得隨意變換速度或中途停頓，以提高平整度，減少混合料的離析。改性瀝青混合料的攤鋪速度宜放慢至1～3 m/min。當發現混合料出現明顯的離析、波浪、裂縫、拖痕時，應分析原因，予以及時排除。攤鋪系數應通過試驗段取得，一般情況下改性瀝青混合料的壓實系數在1.05左右。

(3)攤鋪機應采用自動找平方式，中、下面層宜采用鋼絲繩或鋁合金導軌引導的高程控制方式，鋪筑改性瀝青混合料和SMA混合料路面時宜采用非接觸式平衡梁。

4.2.2 壓實與成型

(1)改性瀝青混合料除執行普通瀝青混合料的壓實成型要求外，還應做到：初壓開始溫度不低于150℃，碾壓終了的表面溫度應不低于90℃。

(2)攤鋪后應緊跟碾壓，保持較短的初壓區段，使混合料碾壓溫度不致降得過低。碾壓時應將壓路機的驅動輪面向攤鋪機，從路外側向中心碾壓。在超高路段則由低向高碾壓，在坡道上應將驅動輪從低處向高處碾壓。

(3)改性瀝青混合料路面宜采用振動壓路機或鋼筒式壓路機碾壓，不宜采用輪胎壓路機碾壓。OGFC混合料宜采用不超過12 t鋼筒式壓路機碾壓。

(4)振動壓路機應遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則，即緊跟在攤鋪機后面，采取高頻率、低振幅的方式慢速碾壓。這也是保證平整度和密實度的關鍵。如發現SMA混合料高溫碾壓有推擁現象，應復查其級配是否合適。不得采用輪胎壓路機碾壓，以防瀝青混合料被搓擦擠壓上浮，造成構造深度降低或泛油。

(5)施工過程中應密切注意SMA混合料碾壓產生的壓實度變化，以防止過度碾壓。

4.2.3 接縫

(1)改性瀝青混合料路面冷卻后很堅硬，冷接縫處理很困難，因此應盡量避免出現冷接縫。

(2)攤鋪時應保證充分的運料車，以滿足攤鋪的需要，使縱向接縫成為熱接縫。在攤鋪特別寬的路面時，可在邊部設置擋板。在處理橫接縫時，應在當天改性瀝青混合料路面施工完成后，在其冷卻之前垂直切割端部不平整及厚度不符合要求的部分(先用3 m直尺進行檢查)，并沖凈、干燥；第二天，涂刷粘層油，再鋪新料。其他接縫做法執行普通瀝青混合料路面施工要求。

4.3 開放交通及其他

(1)熱拌改性瀝青混合料，在路表溫度降至50℃以下，方能允許開放交通。需要提早開放交通時，可灑水冷卻降低混合料溫度。

(2)改性瀝青路面的雨期施工應做到：密切關注氣象預報與變化，保持現場、瀝青拌合廠及氣象臺站之間氣象信息的溝通，控制施工攤鋪段長度，各項工序緊密銜接。運料車和工地應備有防雨設施，并做好基層及路肩排水的準備。

(3)改性瀝青面層施工應嚴格控制開放交通的時機。做好成品保護，保持整潔，不得造成污染，嚴禁在改性瀝青面層上堆放施工產生的土或雜物，嚴禁在已完成的改性瀝青面層上制作水泥砂漿等可能造成污染成品的作業。

5 結語

瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)是現代化城市交通發展的客觀要求，但相對于普通瀝青，它對各個環節的要求更高。所以SMA瀝青混合料施工時，采用成熟的施工工藝、責任心強的施工隊伍、先進的施工機械和嚴格控制材料溫度是保證SMA路面工程質量的關鍵。因此加強現場的施工管理和協調，嚴格控制各個施工環節，才能達到預期的效果。

[1]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].

[2]SHC F40-01-2002,公路瀝青馬蹄脂碎石路面技術指南[S].

[3]沈金安.SMA路面設計與鋪設[M].北京：人民交通出版社，2003.

[4]沈金安.改性瀝青與SMA路面[M].北京：人民交通出版社，1999.