淺析改性瀝青及SMA混合料在公路施工中的應(yīng)用

張 媛

(衡水公路工程總公司)

1 SMA混合料的優(yōu)點(diǎn)

(1)高的抗車轍能力。含較高百分率的破碎粗集料組成一個(gè)緊密嵌鎖的骨架結(jié)構(gòu)，幫助消散對(duì)下層的沖擊力，有效防止車轍。

(2)優(yōu)良的抗裂性能。所調(diào)查的SMA路面，很少發(fā)現(xiàn)溫度和反射裂縫，這主要由于SMA采用優(yōu)良性質(zhì)的瀝青結(jié)合料和較厚的瀝青膜。

(3)良好的耐久性能，較厚的瀝青膜能減少氧化、水分滲透、瀝青剝落和集料破碎，從而使面層有較長(zhǎng)的使用壽命。

(4)較好的抗滑性能。缺少中等尺寸集料可以產(chǎn)生一個(gè)較深的表面構(gòu)造深度，增加抗滑性能和吸音性，減少雨天水漂現(xiàn)象。

(5)經(jīng)濟(jì)顯著。由于SMA耐久性好，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低，只有較高的經(jīng)濟(jì)效益。世界各地5億平方米SMA的使用經(jīng)驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)瀝青混凝土相比，SMA的使用壽命增加40%左右。

(6)攤鋪和壓實(shí)性能好。SMA是由較多瀝青砂膠將碎石骨架結(jié)構(gòu)膠結(jié)成整體。傳統(tǒng)瀝青混凝土中碎石較少，瀝青砂膠也較少，不足以填充全部孔隙。

2 改性瀝青及SMA混合料的拌和

(1)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)制作改性瀝青的拌和廠來(lái)說(shuō)，需要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置改性瀝青制造設(shè)備，拌和廠的瀝青貯罐與拌和機(jī)之間必須有足夠的空曠場(chǎng)地。由于制作改性瀝青的基質(zhì)瀝青加熱溫度一般要求達(dá)160℃以上，加熱瀝青的導(dǎo)熱油爐的功率比普通拌和廠的要求大一些。改性瀝青制造設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)的電流很大，需特別注意電力符合，要按照設(shè)備的說(shuō)明書(shū)事先與電力部門協(xié)商，或自備發(fā)電機(jī)，做好安排。

(2)除了拌和溫度因素外，SMA與普通密集配瀝青混凝土的最大不同之處是SMA需要5mm以上的粗集料占75%以上，礦粉約10%以上，細(xì)集料包括石屑和砂一共才只需15%左右。實(shí)際上5mm以上的粗集料中還有相當(dāng)數(shù)量的細(xì)集料，實(shí)際需要加的細(xì)集料數(shù)量就更少。這給混合料的拌和帶來(lái)不少困難。為此應(yīng)該在料斗、料倉(cāng)的安排上下功夫。首先是冷料倉(cāng)，粗集料數(shù)量多，一個(gè)料斗經(jīng)常不夠，可能會(huì)發(fā)生冷料倉(cāng)數(shù)量不夠的問(wèn)題。熱料倉(cāng)也存在一些問(wèn)題，如果按照通常的方法設(shè)置振動(dòng)篩和熱料倉(cāng)，將會(huì)發(fā)生粗集料倉(cāng)經(jīng)常不足，而細(xì)集料倉(cāng)經(jīng)常溢倉(cāng)的不正常情況。

(3)SMA所需的細(xì)集料數(shù)量很少，太少的細(xì)集料使冷料倉(cāng)的開(kāi)啟口控制成為困難。如果細(xì)集料是露天堆放的，下雨受潮，冷料倉(cāng)料門開(kāi)啟口很小時(shí)，將無(wú)法漏下來(lái)，開(kāi)啟口稍大一些就會(huì)過(guò)量。所以為了使很少的細(xì)集料用量保持準(zhǔn)確的數(shù)量，細(xì)集料存貯地要加蓋棚頂，防止下雨受潮，使細(xì)集料始終保持干燥狀態(tài)，這一點(diǎn)對(duì)多雨潮濕地區(qū)特別重要。

(4)SMA必須使用纖維，多一種材料就要多一個(gè)供料口，必須考慮添加纖維的方法。近年來(lái)我國(guó)鋪筑的一些SMA工程，基本上都是人工加纖維的。加料口可以采用拌和鍋側(cè)面的觀察窗，有工人直接將纖維投入拌和鍋中。顆粒纖維采用各地容器定量投入，每拌和一鍋倒入一桶。松散纖維必須預(yù)先加工成塑料小包，每拌和一鍋投入一包或兩包，聚乙烯塑料袋在集料干拌時(shí)融化，本身也是改性劑。必須在粗集料放料的同時(shí)投入纖維，利用粗集料拌和的打擊力將纖維打散，所以投料員必須密切注意打開(kāi)粗集料倉(cāng)的信號(hào)，防止錯(cuò)過(guò)時(shí)間。另一種方法是在下面將纖維包加入集料提升斗，在提升過(guò)程中將塑料袋融化，纖維打碎的效果比上面拌和鍋投入還要好些。為了使纖維充分分散均勻，一般需要增加干拌時(shí)間5～10s，濕拌可不再增加時(shí)間。人工投入纖維的缺點(diǎn)是無(wú)法保證按時(shí)按量投入，如果投晚了，纖維小包就可能分散不均，有時(shí)還會(huì)發(fā)生漏投的情況。實(shí)際上在工程現(xiàn)場(chǎng)，確實(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)未拌開(kāi)的纖維團(tuán)，也發(fā)現(xiàn)鋪筑的SMA表面有油斑，油斑往往是瑪蹄脂部分缺乏纖維，沒(méi)有充分分散的結(jié)果。

(5)改性瀝青及SMA混合料拌和以后，不能像普通瀝青混合料那樣貯存太長(zhǎng)的時(shí)間，這是因?yàn)橘A存時(shí)間太長(zhǎng)將使混合料表面結(jié)硬成一個(gè)硬殼。而且SMA的瀝青用量要比普通的瀝青混合料瀝青用量多，時(shí)間長(zhǎng)了，會(huì)發(fā)生瀝青的析漏，造成瀝青用量不均勻。因此一般規(guī)定改性瀝青或SMA混合料的貯存都不能過(guò)夜，即當(dāng)天拌和的必須當(dāng)天使用完。為了提高混合料拌和水平，對(duì)我國(guó)普遍使用的間歇式拌和機(jī)，必須配合比和溫度的自動(dòng)檢測(cè)和記錄設(shè)備，以便了解到礦料級(jí)配和拌和溫度的真實(shí)數(shù)據(jù)，這對(duì)宏觀控制瀝青混合料的數(shù)量和厚度很有用。改性瀝青和SMA要求在較高溫度下拌和，不等于溫度可以無(wú)限制的高，如果溫度太高，改性瀝青也會(huì)嚴(yán)重老化，而失去粘結(jié)力，同樣會(huì)影響瀝青混合料的質(zhì)量。正常的出料溫度要根據(jù)改性劑和瀝青標(biāo)號(hào)的不同做出嚴(yán)格的規(guī)定，在拌和過(guò)程中，除了溫度計(jì)自動(dòng)檢測(cè)外，觀測(cè)混合料過(guò)程中的冒煙情況非常重要，如果冒白煙則屬正常情況，如果冒濃濃的青煙，就要注意檢查是否超過(guò)了規(guī)定溫度。

3 改性瀝青及SMA混合料的施工溫度

改性瀝青路面的施工，與普通的熱拌瀝青混合料路面相比除了在施工溫度上應(yīng)該根據(jù)改性瀝青的粘度適當(dāng)提高之外，基本上沒(méi)有什么區(qū)別。至于溫度提高多少，要視改性劑的品種和劑量確定。一般情況下，可在普通瀝青混合料施工溫度的基礎(chǔ)上提高了10～20℃。如為改性瀝青SMA混合料，由于需要加入較多數(shù)量的冷礦粉，則拌和溫度需要更高一些。不僅施工如此，室內(nèi)試驗(yàn)也應(yīng)該提高溫度進(jìn)行。由于改性瀝青的粘度的增大，保證較高的施工溫度成了施工的最重要的技術(shù)關(guān)鍵。如果溫度不夠，混合料不可能拌和均勻，攤鋪無(wú)法平整，碾壓不可能達(dá)到要求的壓實(shí)度，施工質(zhì)量就根本無(wú)法保證。適宜的施工溫度應(yīng)該根摘要：將改性瀝青及SMA瀝青混合料應(yīng)用于路面，具有抗滑和抗車轍等優(yōu)點(diǎn)，從而延長(zhǎng)路面的使用壽命。針對(duì)公路路面施工中使用改性瀝青和SMA的現(xiàn)場(chǎng)拌制和施工情況進(jìn)行了介紹。

據(jù)粘溫曲線決定，具體做法是，在低溫氣候條件下施工改性瀝青混合料，混合料溫度的下降較快將是非常重要的問(wèn)題。對(duì)大多數(shù)聚合物改性劑來(lái)說(shuō)，隨著溫度下降，聚合物開(kāi)始固化，混合料失去施工和易性，從而不可能充分碾壓，尤其是在大風(fēng)及空曠的工地，混合料降溫很快，必須特別注意。

4 改性瀝青及SMA混合料的攤鋪

改性瀝青混合料粘度較高，攤鋪溫度高，攤鋪?zhàn)枇σ绕胀ɑ旌狭洗蟆．?dāng)下層灑布粘層油時(shí)，一般的輪胎式攤鋪機(jī)可能頂不動(dòng)運(yùn)料車，產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，所以對(duì)改性瀝青以一般需要使用履帶式攤鋪機(jī)，而且攤鋪機(jī)的攤鋪寬度也不能像普通混合料那樣伸長(zhǎng)太多。

對(duì)SMA混合料，混合料的可壓實(shí)余地很小，松鋪系數(shù)要比普通混合料小得多，混合料的鋪筑厚度可以在鋪筑厚度可以在攤鋪時(shí)測(cè)量控制好，不必在等鉆孔測(cè)定。為了保證路面的平整度，要按照規(guī)范要求做到緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備仯瑪備佭^(guò)程中不得隨意變換速度或中途停頓，但是由于改性瀝青或SMA生產(chǎn)時(shí)拌和機(jī)生產(chǎn)率降低等原因，攤鋪機(jī)供料不足的問(wèn)題比較突出，很難保證攤鋪機(jī)不間斷均勻攤鋪，所以攤鋪機(jī)的攤鋪速度要慢一些，一般不超過(guò)3～4m/s左右，這對(duì)攤鋪機(jī)的操作技術(shù)要求較高。由于攤鋪機(jī)停頓時(shí)，一方面攤鋪機(jī)不存留的混合料溫度會(huì)下降，使攤鋪層的壓實(shí)厚度受到影響;同時(shí)攤鋪機(jī)攤鋪時(shí)，熨平板都向前傾斜有一個(gè)角度，如果速度不均衡，熨平板的傾斜角也跟著發(fā)生變化，必然對(duì)平整度有影響。為了盡量減少攤鋪機(jī)的停頓次數(shù)，拌和機(jī)與攤鋪機(jī)的能力必須匹配，運(yùn)料車也要有富余，一般要求在攤鋪機(jī)前至少要有3臺(tái)以上的運(yùn)料車等候，不允許出現(xiàn)攤鋪機(jī)等候運(yùn)料車的情況。如果改性瀝青混合料的溫度降低過(guò)多將會(huì)使混合料的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)發(fā)生困難，這種情況很可能發(fā)生在運(yùn)料車跟不上，攤鋪機(jī)不得不停侯等料的過(guò)程中。所以，在攤鋪過(guò)程中，如果不能連續(xù)供料時(shí)，攤鋪機(jī)應(yīng)該將剩余的混合料攤鋪完，抬起攤鋪機(jī)，做好臨時(shí)接頭，將混合料壓實(shí)，避免出現(xiàn)冷卻結(jié)硬的情況。因?yàn)槿绻攘蠒r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，混合料溫度迅速降低，表面會(huì)結(jié)硬成為硬殼，繼續(xù)攤鋪時(shí)冷卻的混合料和硬殼不易打碎，只能跟著往前推著走，這將嚴(yán)重影響繼續(xù)攤鋪，如果攤鋪過(guò)程中，遇到這種情況，必須將硬殼出去才行。改性瀝青及SMA混合料大部分使用在表面層，表面層的攤鋪對(duì)路面的平整度影響極大。攤鋪機(jī)必須有良好的自動(dòng)找平功能。為了保證路面的標(biāo)高，并改善下層的平整度，瀝青面層的中、下層一般采用鋼絲繩或?qū)Я阂龑?dǎo)的高程控制方式，只要認(rèn)真操作，每鋪筑一層，大體上上一層平整度可以比下層提高平整度0.4～0.5mm。對(duì)表面層，除了高程外，表面層厚度也至關(guān)重要，所以常用“雪橇式”的厚度控制方式。此時(shí)，應(yīng)盡量避免下層局部的不平整對(duì)雪橇脫杠厚度自動(dòng)控制的干擾和影響，所以尋找一個(gè)較大范圍的基準(zhǔn)面就顯得特別重要。

5 改性瀝青及SMA混合料的碾壓

改性瀝青混合料的壓實(shí)工藝，除了提高碾壓溫度外，與普通瀝青混合料沒(méi)有太大的區(qū)別，對(duì)壓實(shí)機(jī)具也沒(méi)有特別要求。在高溫下碾壓顯得特別重要，尤其是改性瀝青和SMA一般都在表面層使用，厚度比較薄，混合料溫度下降較快，要注意不能在溫度下降以后才碾壓。

［1］ 徐永剛.改性瀝青及SMA混合料在高速公路中的應(yīng)用［J］.工程機(jī)械，2003，(8).

［2］ 楊斌.改性瀝青聚乙烯胎防水卷材.國(guó)標(biāo)頒布［N］.中國(guó)建材報(bào)，2003.

［3］ 林工.化學(xué)改性瀝青市場(chǎng)前景廣闊［N］.中國(guó)交通報(bào)，2003.