試論高速公路SMA改性瀝青混合料路面施工技術

摘 要：SMA改性瀝青混合料因為其優點眾多，被廣泛運用在高速公路路面中。本文主要分析了改性瀝青SMA組成材料質量控制，SMA改性瀝青的配合比設計，施工技術質量要點控制和質量檢測。

關鍵詞：高速；公路；SMA；改性；瀝青；混合料；路面；施工

SMA就是瀝青瑪蹄脂碎石混合料(Stone Matrix Asphalt，簡稱SMA)，是一種間斷級配混合料，因為它抗車轍能力好，抗裂性能、耐久性能和抗滑性能良好，經濟顯著，使用壽命長攤鋪和壓實性能好，在高速公路工程中得到了廣泛的應用。它主要由纖維穩定劑、瀝青、礦粉及細集料組成瑪蹄脂填充于較多粗集料間隙中。

一、改性瀝青SMA組成材料質量控制

（一）粗集料

在SMA改性瀝青混合料路面中，粒徑大于4.75mm的粗集料是組成嵌擠結構的主要材料，要確保粗集料在七成以上。一般集料都使用花崗巖、玄武巖、輝長巖、輝綠巖、片麻巖和石英巖等。粗集料一定要符合現行規范，且表面粗糙度要達到相關要求。必須使用形狀標準、堅硬、針片狀顆料少的抗滑破碎石料。粗集料的生產應當全部軋制，并軋制使用錘式軋石機。

（二）細集料

細集料應該使用優質的機制砂。如果沒有條件全部使用機制砂，可以在其中夾摻優質天然砂，但是要確保機制砂和天然砂的用量比例為1：1。必須確保細集料的潔凈、干燥、無風化，并且不能夾摻雜質，確保適當的級配，保持良好的粘結能力。

（三）礦粉填料

礦粉作為瀝青混合料中的重要材料之一，要確保組成材料時純正的磨細石灰巖粉或其他合適材料，不能采用回收粉塵，石粉的塑性指數要控制在4以下。要確保礦粉的干燥，不結成團，能自由流動。要確保粒徑在0．075mm的含量較多，但是在0．05mm以下的不能太多。另外，還要確保填料中不含有機物質。

（四）瀝青

SMA中需要的瀝青較多，所以必須選擇高黏度、小針入度，高軟化點的瀝青，最好使用改性瀝青，來確保高溫穩定性和低溫韌性。

一旦使用改性瀝青鋪筑路面，就必須結合公路所在地的氣候、交通及地理特殊性，選擇合適的基質瀝青、改性劑類型。根據改性劑的相關經驗，施工瀝青用量要控制在試驗設計以內，瀝青含量要比密級配瀝青混凝土的瀝青含量多1％。瀝青含量要根據具體的穩定劑來定。比如，聚合物纖維穩定的SMA的混合料，瀝青含量設計為6．O％，那么礦質纖維穩定的瀝青含量可以在6．2％～6．4％之間，而木質素纖維瀝青含量要在6．5％～6．7％之間。

（五）纖維穩定劑

混合料中的纖維穩定劑是以三維分散的形式存在的，它的作用有分散、膠團、吸附和加筋等作用，可以提高集料黏結力，讓礦料表面保持穩定狀態。用量要控制在瀝青混合料的O．3％～0．4％。穩定劑可使用木質素纖維，也可使用礦物纖維和聚合物纖維。因為粒狀纖維穩定劑運輸方便，不易受潮，應通過人工添加方式來提高粒狀纖維質量。因為SMA混合料含瀝青較多，礦粉用量大，在貯藏和運輸時，會讓瀝青和礦粉出現離析，并且在車輛荷載力下易發生泛油現象。要有效吸收穩定瀝青，避免出現泛油和滴漏，穩定劑應該使用質量更優的木質素纖維。

二、SMA改性瀝青的配合比設計

改性瀝青SMA混合料的配合比設計一定要根據《公路改性瀝青路面施工技術規范》(JTJ036-98)的要求，經過目標配合比設計，生產配合比設計及生產配合比設計檢驗三個階段。

（一）目標配合比設計

在確定了各種材料并進行礦料初試瀝青用量之后，進行馬歇爾試驗，最后根據瀝青混合科的集料空隙率VMA和壓實狀態下瀝青混合料中粗骨科骨架間隙率VCA確定設計級配：根據試件的空隙率，確定瀝青用量。參照美國改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面規范。

（二）改性瀝青SMA的配合比檢驗

SMA混合料通過馬歇爾實驗確定了礦料級配合瀝青用量后，還應該采用一些其他的方法加以驗證：用謝倫堡瀝青漸漏試驗檢驗瀝青用量；用肯塔堡飛散試驗檢驗瀝青用量；用車轍試驗進行高溫穩定性檢驗；水穩定試驗要使用凍融劈裂實驗；檢驗透水性和表面構造深度。

（三）生產配合比設計檢驗

應該在施工前進行大面積的生產配合比設計與檢驗。生產配合比設計和生產配合比設計檢驗一定要根據《公路改性瀝青路面施工技術規范》(JTJ036—98)的有關要求進行。

三、施工技術質量要點控制

（一）SMA改性瀝青混合料拌和

SMA混合料的拌和質量是一項影響路面質量的關鍵性因素。SMA混合料的拌和一定要根據AASHTOM156及相關的規定。改性瀝青的加熱溫度要保持在160℃一165℃，集料加熱溫度在190℃一200℃，混合料出廠溫度控制在175℃～185℃。在摻入木質纖維后干拌時間要在10～15S，加瀝青后拌60S，確保拌和均勻充分。

（二）SMA改性瀝青混合料的運輸和攤鋪

SMA混合料的運輸使用15t自卸車來完成攤鋪。為了避免瀝青與車廂的粘結，在車廂側板和底板由專人涂一層隔離劑，并無余液。在運輸混合料時要蓋棉被，確保不漏風。要檢測每一車料的出廠溫度，將溫度控制在175℃～185℃。

改性瀝青混合料黏度較高，攤鋪阻力要比普通混合料大攤鋪溫度高，通常輪胎式攤鋪機可能頂不動運料車。當下層撤布粘層油時極易產生車輪打滑現象，攤鋪機的攤鋪寬度也不能像普通混合料那樣大，所以改性瀝青攤鋪一般需要使用履帶式攤鋪機。對SMA混合料松鋪系數要比普通混合料小得多，混合料的可壓實余地很小，為了確保路面的平整度拌和機與攤鋪機的能力必須匹配，要盡量減少攤鋪機的停頓次數，要緩慢連續不間斷的進行，且均勻地攤鋪。運料車也要有富余不允許出現攤鋪機等運料車的情況，一般要在攤鋪機前確保至少3臺以上的運料車等候，改性瀝青和SMA混合料在攤鋪時如遇降雨應立即停止攤鋪，要密切關注天氣情況，若碾壓成型，迅速碾壓攤鋪的混合料。

（三）SMA改性瀝青混合料的碾壓

改性瀝青混合料的碾壓成型溫度要保持在130℃以上，壓實工藝一定要在高溫下碾壓，對于壓實機具無特別要求，跟普通瀝青混合料差不多，除了要提高碾壓溫度外沒有太大的不同。改性瀝青和SMA混合料厚度比較薄，溫度下降較快通常都在表面層使用要注意不能在溫度下降以后才碾壓。SMA必須采用剛性輪碾壓，不容許采用輪胎壓路機碾壓。碾壓SMA必須密切注意壓實度的變化。對SMA結構來說，過度碾壓會減弱穩定性。所以，要通過控制碾壓遍數的方法控制壓實度。一般初壓用10t鋼碾緊跟在攤鋪機后面壓1～2遍，或者振動壓路機振動碾壓2～3遍，最后用較寬的剛性輪碾壓一遍結束。

（四）接縫處理

接縫好壞會直接影響到平整度。應盡量減少接縫，特別是縱向接縫，SMA路面橫向接縫的處理，對平整度影響很大。SMA路面接縫處理要比普通瀝青混合料難一些，由于冷卻后的SMA混合料非常堅硬，應想方設法防止出現冷接縫處理。為提高平整度，一般采用切割成垂直面的方法，在其尚未冷卻之前，就切割好。具體做法為:將3m直尺沿路線縱向靠在已施工段的端部，伸出端部的直尺呈懸臂狀；以已施工路面與直尺脫離點定出接縫位置，用鋸縫機割齊后鏟除廢料，并用水將接縫處沖洗干凈；在下一次施工搭機前，涂刷粘層油，即可接下去鋪筑混合料。

（五）改性瀝青SMA混合料的施工溫度

路面在施工溫度上應該根據改性瀝青的粘度適當提高，其他的跟普通的熱拌瀝青混合料路面差不多。溫度的提高要根據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上提高了1O～20℃。如為改性瀝青SMA混合料，由于需要加入較多數量的冷礦粉，則拌和溫度需要更高一些。不僅施工如此，室內試驗也應該提高溫度進行。由于改性瀝青的粘度的增大，保證較高的施工溫度成了旋工的最重要的技術關鍵。只有確保合適的溫度，拌和均勻，攤鋪平整，碾壓達到相關壓實度要求，確保施工質量。適宜的施工溫度應該根據粘溫曲線決定，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題。對大多數聚合物改性劑來說，隨著溫度下降，聚合物開始固化，混合料失去施工和易性，從而不可能充分碾壓，尤其是在大風及空曠的工地，混合料降溫很快，必須特別注意。

四、質量檢測

檢測壓實度的方法有鉆芯取樣方法和核子密度儀檢測法。前者檢測準確度高，但成本高，路面損害大，且測試周期長。后者試驗方法簡單經濟，對路面無損害、檢測速度快，但準確度較低。如果能用鉆芯取樣對核子密度儀進行標定，提高其檢測準確度，那么核子密度儀檢測法將是一種較為理想的檢測方法。

總之，該高速公路采用SMA改性瀝青混合料路面結構，極大的提高了路面的抗車轍能力，采用相應的瀝青拌和機，增加木質纖維素投料機進行混合料的拌和滿足生產的要求，生產過程中混合料生產穩定，質量易控制。從SMA使用效果來看，上面層采用SMA能更好地發揮SMA的水穩定性和耐疲勞性能。

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