SMA—13上面層SBS改性瀝青配合比設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量控制

劉宏鳴

摘 要：瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是按照內(nèi)摩擦角最大的原則，以間斷級(jí)配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架，然后按照空隙率較小的原則，以瀝青瑪蹄脂填充骨架的空隙，形成一種骨架密實(shí)型瀝青混合料。該混合料具有很好的耐久性、抗高溫穩(wěn)定性、抗低溫開(kāi)裂性、抗滑性和較好的防滲性能。瀝青瑪蹄脂碎石混合料的構(gòu)成特性俗稱(chēng)“三多一少”，即瀝青用量多、礦粉用量多、粗骨料用量多、細(xì)集料少。以攀枝花某路面工程SMA-13上面層（SBS改性瀝青）施工為例，來(lái)說(shuō)明SMA的配合比設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：SMA；配合比；混合料；質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）13-0059-02

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是按照內(nèi)摩擦角最大的原則，以間斷級(jí)配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架，然后按照空隙率較小的原則，以瀝青瑪蹄脂填充骨架的空隙，形成一種骨架密實(shí)型瀝青混合料，高溫穩(wěn)定性能、耐久性能和抗滑性能良好。但在實(shí)際施工過(guò)程中，如果配合比設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量控制不當(dāng)容易產(chǎn)生車(chē)轍和泛油現(xiàn)象，因此，合理設(shè)計(jì)配合比，加強(qiáng)混合料的拌和、攤鋪和碾壓控制成為SMA瀝青路面施工的關(guān)鍵。

1 SMA-13配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料選取

1.1.1 粗集料

在SMA-13配合比設(shè)計(jì)中，粒徑大于4.75 mm的集料被稱(chēng)作“SMA粗集料”，其作用是利用集料之間的嵌擠作用，為瀝青路面提供良好的物理性能。特別是SMA高溫穩(wěn)定性，主要依賴于SMA粗集料之間的嵌擠作用，而嵌擠作用主要依賴于集料中石子料的顆粒形狀、抗壓強(qiáng)度等因素。在選擇SMA粗集料時(shí)，必須選擇顆粒粒度均勻、針片石少、表面粗糙、棱角分明的籽料作為SMA粗集料的材料。

1.1.2 細(xì)集料

在SMA-13配合比設(shè)計(jì)中，粒徑小于4.75 mm的細(xì)集料主要用于填充粗集料之間的空隙，提高路面的防滲性能，形成SMA粗集料骨架之間的充分填充。一般細(xì)集料選用棱角分明、表面粗糙的機(jī)制砂。機(jī)制砂應(yīng)該潔凈無(wú)雜物，防止其他低抗壓強(qiáng)度的雜質(zhì)混入導(dǎo)致機(jī)制砂的整體抗壓強(qiáng)度下降。

1.1.3 填料

使用石灰石粉制作的填料，是在SMA細(xì)集料的粒徑之下進(jìn)一步形成的黏合和填充材料。細(xì)集料是瀝青瑪蹄脂黏結(jié)劑的主要組成部分，與瀝青、纖維等材料充分混合來(lái)調(diào)節(jié)瀝青本身的物理性質(zhì)。填料必須使用新磨的石灰石粉，不得采用回收石粉和建筑垃圾石粉等材料。

1.1.4 瀝青

瀝青材料是瀝青路面的核心材料。SMA改性瀝青技術(shù)已經(jīng)使得瀝青材料的物理性質(zhì)得到了實(shí)質(zhì)性的提高，特別是瀝青的抗車(chē)轍能力和低溫抗裂能力。SMA改性瀝青是近年來(lái)瀝青材料被重新作為公路和機(jī)場(chǎng)建設(shè)的主要路面材料的推動(dòng)力。

1.1.5 纖維穩(wěn)定劑

在瀝青中加入棉纖維以提高瀝青穩(wěn)定性的做法在第一次經(jīng)濟(jì)危機(jī)中被廣泛應(yīng)用。該方法曾經(jīng)一度被寫(xiě)進(jìn)歷史教科書(shū)中。但目前，各種尼龍纖維、石棉纖維、木纖維、竹纖維、棉纖維用于瀝青改性的做法已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外工程設(shè)計(jì)中達(dá)成共識(shí)。使用纖維穩(wěn)定劑對(duì)瀝青進(jìn)行加筋、分散吸附、穩(wěn)定、增黏等可以使瀝青的各方面屬性得到實(shí)質(zhì)性的提升。

1.2 設(shè)計(jì)思路

SMA-13配合比設(shè)計(jì)思路：①增加SMA粗集料的骨架嵌擠作用，加大路面支撐力；②通過(guò)降低油石比，增加壓實(shí)功來(lái)減少路面的孔隙率，使三級(jí)集料、填料之間更加緊密，從而使路面的抗車(chē)轍能力得到提高；③通過(guò)試鋪試驗(yàn)，對(duì)以上設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，最終確定最科學(xué)的配合比。

為了防止產(chǎn)生車(chē)轍和泛油現(xiàn)象，在配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)把握以下幾方面：①石料在實(shí)際拌和過(guò)程中，由于會(huì)出現(xiàn)拌和引起的石料破碎現(xiàn)象，4.75 mm的通過(guò)率比理論值小3%（經(jīng)驗(yàn)數(shù)值）左右，因此在實(shí)際配合時(shí)，將4.75 mm的通過(guò)率控制在25%±3%，0.075 mm通過(guò)率控制在10%±3%. SMA粗集料和SMA細(xì)集料的總比例控制在75%以上。②根據(jù)相對(duì)密度法，集料相對(duì)密度約為2.834，而SMA-13上面層SBS改性瀝青的配合方法，根據(jù)參考文獻(xiàn)，油石比應(yīng)該控制在6.0%±0.8%.③進(jìn)行小型試鋪來(lái)驗(yàn)證配合比的可靠性。

2 SMA-13混合料的拌和

2.1 拌和溫度

拌和溫度是影響SMA-13混合料生產(chǎn)質(zhì)量的首要因素。各階段溫度應(yīng)該由專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)向拌和樓反應(yīng)。各階段拌和溫度如表1所示。

2.3 木質(zhì)素纖維填加方式

使用機(jī)械將木纖維打碎，然后使用空壓機(jī)將纖維吹入攪拌缸。木纖維與骨料、礦粉、瀝青一起攪拌，直到出料前6 s結(jié)束添加纖維。木質(zhì)纖維的總質(zhì)量占SMA-13混合料總質(zhì)量的0.3%.

2.4 抗剝落劑填加方式

抗剝落劑在瀝青的預(yù)加熱階段加入，或在瀝青進(jìn)入拌和罐之前加入。抗剝落劑總質(zhì)量為瀝青總質(zhì)量的0.4%.

2.5 材料防潮

盡可能防止材料被雨淋、污染等，并防止材料堆放混雜或與其他油性物質(zhì)、粉末狀物質(zhì)混雜。如果材料潮濕或者被其他材料污染，會(huì)嚴(yán)重影響材料的下料速度和材料的混入量，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)苯佑绊懙絊MA-13瀝青的拌和質(zhì)量。

3 SMA-13混合料的攤鋪和碾壓要點(diǎn)

SMA-13混合料的攤鋪和碾壓應(yīng)注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：①為了保證SMA-13混合料的到場(chǎng)溫度不低于180 ℃，可以采用在兩層篷布之間加棉絮的方式進(jìn)行保溫，且在整個(gè)運(yùn)輸途中不得解開(kāi)篷布；②盡可能加大攤鋪機(jī)的熨平板和夯錘的震級(jí)，確保攤鋪機(jī)輸出瀝青混合料的壓實(shí)度在85%以上；③最大限度地提高攤鋪速度，減少攤鋪過(guò)程中瀝青的冷卻；④縮短2臺(tái)攤鋪機(jī)之間的距離，確保接縫為正常熱接；⑤使用非接觸式平衡梁取代傳統(tǒng)的平衡梁；⑥壓路機(jī)應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)，尤其是冬季施工，防止混合料攤鋪到壓實(shí)之間發(fā)生冷卻；⑦使用大噸位壓路機(jī)高溫狀態(tài)震動(dòng)壓實(shí)。

4 施工體會(huì)

施工后，得出以下幾點(diǎn)體會(huì)：①以往SMA路面施工過(guò)程中出現(xiàn)的瑪蹄脂上浮問(wèn)題實(shí)質(zhì)不是碾壓次數(shù)多，因?yàn)槟雺捍螖?shù)少的瀝青路面雖然不會(huì)在施工階段出現(xiàn)瑪蹄脂上浮，但在通車(chē)后經(jīng)過(guò)車(chē)輛的碾壓，很容易出現(xiàn)瑪蹄脂上浮的現(xiàn)象。因此，應(yīng)該在施工階段就減少細(xì)集料、加強(qiáng)碾壓強(qiáng)度和增加碾壓次數(shù)，提高路面的抗車(chē)轍能力。②以往油石比較大的原因是考慮到馬歇爾孔隙率飽和度指數(shù)，但事實(shí)上，在施工中該指數(shù)對(duì)最終壓實(shí)過(guò)程的控制性并不好。適當(dāng)降低油石比可以在較大程度上減少壓實(shí)過(guò)程中的泛油現(xiàn)象，并且使用大噸位震動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)震不推移壓實(shí)法可以在較小油石比的情況下形成較好的構(gòu)造深度。③在設(shè)計(jì)配合比過(guò)程中應(yīng)該充分考慮施工條件。例如冬季施工需要更高的油石比，而夏季施工可以適當(dāng)降低油石比的比例。④在整個(gè)SMA混合料施工過(guò)程中，溫度控制是關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]交通部公路科學(xué)研究.JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路設(shè)計(jì)規(guī)劃部.JTJ 014—97 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，1997.

〔編輯：劉曉芳〕

Abstract： Mastic asphalt macadam mixture（SMA）is in accordance with the internal friction angle of the maximum principle， gap-graded coarse aggregate to form a mutually embedded squeeze mineral aggregate skeleton， and then follow the principles of smaller porosity， bitumen Mastic skeleton filled voids， forming a skeleton dense asphalt mixture. The mix has good durability， resistance to high temperature stability， resistance to low temperature cracking resistance， slip resistance and better seepage performance. Mastic asphalt composition characteristics gravel mix called “a little”， ie more than the amount of asphalt， more than the amount of slag， coarse aggregate amount， less fine aggregate. Panzhihua a pavement engineering SMA-13 upper layer（SBS modified asphalt）construction as an example to illustrate the SMA mix design and construction quality control.

Key words： SMA； mix； mixture； quality control

4 施工體會(huì)

施工后，得出以下幾點(diǎn)體會(huì)：①以往SMA路面施工過(guò)程中出現(xiàn)的瑪蹄脂上浮問(wèn)題實(shí)質(zhì)不是碾壓次數(shù)多，因?yàn)槟雺捍螖?shù)少的瀝青路面雖然不會(huì)在施工階段出現(xiàn)瑪蹄脂上浮，但在通車(chē)后經(jīng)過(guò)車(chē)輛的碾壓，很容易出現(xiàn)瑪蹄脂上浮的現(xiàn)象。因此，應(yīng)該在施工階段就減少細(xì)集料、加強(qiáng)碾壓強(qiáng)度和增加碾壓次數(shù)，提高路面的抗車(chē)轍能力。②以往油石比較大的原因是考慮到馬歇爾孔隙率飽和度指數(shù)，但事實(shí)上，在施工中該指數(shù)對(duì)最終壓實(shí)過(guò)程的控制性并不好。適當(dāng)降低油石比可以在較大程度上減少壓實(shí)過(guò)程中的泛油現(xiàn)象，并且使用大噸位震動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)震不推移壓實(shí)法可以在較小油石比的情況下形成較好的構(gòu)造深度。③在設(shè)計(jì)配合比過(guò)程中應(yīng)該充分考慮施工條件。例如冬季施工需要更高的油石比，而夏季施工可以適當(dāng)降低油石比的比例。④在整個(gè)SMA混合料施工過(guò)程中，溫度控制是關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]交通部公路科學(xué)研究.JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路設(shè)計(jì)規(guī)劃部.JTJ 014—97 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，1997.

〔編輯：劉曉芳〕

Abstract： Mastic asphalt macadam mixture（SMA）is in accordance with the internal friction angle of the maximum principle， gap-graded coarse aggregate to form a mutually embedded squeeze mineral aggregate skeleton， and then follow the principles of smaller porosity， bitumen Mastic skeleton filled voids， forming a skeleton dense asphalt mixture. The mix has good durability， resistance to high temperature stability， resistance to low temperature cracking resistance， slip resistance and better seepage performance. Mastic asphalt composition characteristics gravel mix called “a little”， ie more than the amount of asphalt， more than the amount of slag， coarse aggregate amount， less fine aggregate. Panzhihua a pavement engineering SMA-13 upper layer（SBS modified asphalt）construction as an example to illustrate the SMA mix design and construction quality control.

Key words： SMA； mix； mixture； quality control

4 施工體會(huì)

施工后，得出以下幾點(diǎn)體會(huì)：①以往SMA路面施工過(guò)程中出現(xiàn)的瑪蹄脂上浮問(wèn)題實(shí)質(zhì)不是碾壓次數(shù)多，因?yàn)槟雺捍螖?shù)少的瀝青路面雖然不會(huì)在施工階段出現(xiàn)瑪蹄脂上浮，但在通車(chē)后經(jīng)過(guò)車(chē)輛的碾壓，很容易出現(xiàn)瑪蹄脂上浮的現(xiàn)象。因此，應(yīng)該在施工階段就減少細(xì)集料、加強(qiáng)碾壓強(qiáng)度和增加碾壓次數(shù)，提高路面的抗車(chē)轍能力。②以往油石比較大的原因是考慮到馬歇爾孔隙率飽和度指數(shù)，但事實(shí)上，在施工中該指數(shù)對(duì)最終壓實(shí)過(guò)程的控制性并不好。適當(dāng)降低油石比可以在較大程度上減少壓實(shí)過(guò)程中的泛油現(xiàn)象，并且使用大噸位震動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)震不推移壓實(shí)法可以在較小油石比的情況下形成較好的構(gòu)造深度。③在設(shè)計(jì)配合比過(guò)程中應(yīng)該充分考慮施工條件。例如冬季施工需要更高的油石比，而夏季施工可以適當(dāng)降低油石比的比例。④在整個(gè)SMA混合料施工過(guò)程中，溫度控制是關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]交通部公路科學(xué)研究.JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路設(shè)計(jì)規(guī)劃部.JTJ 014—97 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，1997.

〔編輯：劉曉芳〕

Abstract： Mastic asphalt macadam mixture（SMA）is in accordance with the internal friction angle of the maximum principle， gap-graded coarse aggregate to form a mutually embedded squeeze mineral aggregate skeleton， and then follow the principles of smaller porosity， bitumen Mastic skeleton filled voids， forming a skeleton dense asphalt mixture. The mix has good durability， resistance to high temperature stability， resistance to low temperature cracking resistance， slip resistance and better seepage performance. Mastic asphalt composition characteristics gravel mix called “a little”， ie more than the amount of asphalt， more than the amount of slag， coarse aggregate amount， less fine aggregate. Panzhihua a pavement engineering SMA-13 upper layer（SBS modified asphalt）construction as an example to illustrate the SMA mix design and construction quality control.

Key words： SMA； mix； mixture； quality control