SMA瀝青路面施工技術(shù)研究

李東勝

(忻州市交通運(yùn)輸局公路工程公司)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)以及公路交通運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，公路大型車輛以及超載車輛持續(xù)增加，公路瀝青路面中的車轍、泛油以及裂縫等早期病害問題日益突出。為了解決瀝青路面的早期病害問題，提高瀝青路面的高低溫性能以及水穩(wěn)定性，SMA 路面在公路工程應(yīng)用逐步普及，已經(jīng)成為公路工程重要的路面形式。但是SMA 路面由于施工工藝與普通瀝青路面也有較大的不同，因此對于施工作業(yè)管理也提出了新的要求，施工技術(shù)人員必須結(jié)合SMA 路面的特點(diǎn)，強(qiáng)化質(zhì)量管理，以充分發(fā)揮SMA 路面的技術(shù)優(yōu)勢，提高公路工程的整體建設(shè)水平。

1 SMA 混合料結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)

SMA 區(qū)別于骨架嵌擠型的AC 密級配混合料最大不同之處在于采用間斷級配，通過粗集料碎石形成骨架，并由瀝青、礦粉、纖維以及少量細(xì)集料填充形成瀝青瑪蹄脂，SMA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要有以下幾方面:

(1)粗集料與礦粉用量相對較高。SMA 屬于間斷級配，為了形成骨架結(jié)構(gòu)，粗集料的顆粒含量很高，一般情況下粒徑超過4.75 mm 的粒徑含量可以達(dá)到70%～80%，同時(shí)礦粉的用量也較高，用量通常在8%～12%，粉膠比往往在常規(guī)的1.2 的之上。

(2)細(xì)集料的用量較少。出于間斷級配結(jié)構(gòu)的需要，在SMA 中細(xì)集料的用量很少，4.75 mm 以下細(xì)集料的用量通常不足30%，基本上不參與骨架結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。

(3)瀝青用量較高。SMA 混合料的瀝青用量通常要比普通瀝青混合料高出1%以上，而且對于瀝青結(jié)合料的粘結(jié)性、溫度穩(wěn)定性有著更高的要求，因此在SMA 混合料中一般選擇使用改性瀝青改善瀝青的感溫性與粘附性能。

(4)少量使用纖維穩(wěn)定劑。由于SMA 混合料中瀝青用量較高，因此在混合料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往需要使用纖維穩(wěn)定劑起到加筋作用，以改善瀝青混合料的性能。纖維穩(wěn)定劑主要采用木質(zhì)纖維素或者是礦物纖維。

SMA 混合料“三多一少”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提高了混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、抗滑抗裂性，不僅可以有效的解決瀝青路面常見的車轍、開裂等病害問題，而且還可以起到降低噪聲的作用，因此在我國高等級公路路面中的應(yīng)用較為普遍。

2 SMA 混合料原材料的質(zhì)量要求

(1)瀝青膠結(jié)料。為提高整體路面結(jié)構(gòu)的承載力和整個(gè)瀝青面層的抗車轍能力，SMA 瀝青混合料一般采用SBS改性瀝青，對于瀝青質(zhì)量重點(diǎn)確保針入度、延度、軟化點(diǎn)、閃點(diǎn)、溶解度、彈性恢復(fù)、老化性能等技術(shù)指標(biāo)滿足施工技術(shù)規(guī)范的要求。

(2)粗集料的選擇。由于粗集料在SMA 混合料中起到骨架作用，因此粗集料的質(zhì)量及其物理性能對路面的使用性能有著非常重要的影響。對于粗集料應(yīng)當(dāng)選擇使用清潔、無塑性的基性火成巖(玄武巖)，重點(diǎn)確保集料堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、近立方體，具有良好的顆粒形狀與表面紋理，而且與瀝青應(yīng)有良好的粘附性。同時(shí)應(yīng)對粗集料的壓碎值、洛杉磯磨耗損失、表觀相對密度、吸水率、堅(jiān)固性、針片狀顆粒含量、軟石含量等指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)檢測，確保滿足施工使用要求。

(3)細(xì)集料。SMA 混合料中的細(xì)集料應(yīng)采用堅(jiān)硬、潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)并有適當(dāng)級配的機(jī)制砂，同時(shí)應(yīng)該對細(xì)集料的表觀相對密度、堅(jiān)固性、含泥量、砂當(dāng)量、亞甲藍(lán)值、棱角性等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)檢測，確保滿足施工技術(shù)規(guī)范的要求。

(4)填料。填料應(yīng)盡量采用石灰?guī)r堿性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。礦粉必須干燥、清潔，同時(shí)確保礦粉的表觀相對密度、含水量、粒度范圍、親水系數(shù)、塑性指數(shù)、加熱安定性等技術(shù)指標(biāo)滿足使用要求。此外，為了提高瀝青混合料的抗水損害能力，礦粉中宜摻加部分生石灰粉，生石灰粉的含量應(yīng)占骨料的1.3% ±0.3%左右。

(5)纖維穩(wěn)定劑。纖維穩(wěn)定劑大多采用木質(zhì)纖維素，重點(diǎn)確保纖維長度、灰分含量、吸油率、含水率等幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的合格。

3 SMA 混合料的配比設(shè)計(jì)

(1)礦料級配設(shè)計(jì)。按照施工技術(shù)規(guī)范的要求，SMA 混合料工程設(shè)計(jì)級配范圍應(yīng)滿足表1 的級配范圍的要求。

表1 SMA 礦料級配范圍

(2)配比設(shè)計(jì)。SMA 混合料配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法，應(yīng)該分目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)驗(yàn)證三個(gè)階段進(jìn)行混合料的配比設(shè)計(jì)。同時(shí)在配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行車轍試驗(yàn)、水穩(wěn)定性檢驗(yàn)及低溫小梁彎曲試驗(yàn)。配比設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)要求如表2 所示。

表2 SMA 混合料馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求

4 SMA 路面施工管理

(1)混合料的生產(chǎn)與運(yùn)輸。SMA 混合料的拌和溫度要與所采用瀝青相對應(yīng)，并通過粘溫關(guān)系曲線確定。對于在SMA 混合料中常用的SBS 改性瀝青拌和溫度一般控制在180～185 ℃。瀝青混合料拌合時(shí)間需經(jīng)試拌確定，一般是先添加集料與纖維干拌10 s 左右，然后添加礦粉與瀝青濕拌40 s左右。在混合料的拌和生產(chǎn)過程中，應(yīng)該對出料情況進(jìn)行跟蹤檢查，并采用馬歇爾試驗(yàn)、抽屜試驗(yàn)、析漏以及飛散試驗(yàn)對油石比、級配以及物理力學(xué)指標(biāo)等進(jìn)行試驗(yàn)檢測，確保滿足施工技術(shù)規(guī)范的要求。為了避免出現(xiàn)混合料的離析問題，在裝料過程中，不能一次性裝成錐形，應(yīng)前后移動車輛呈“山”字型裝料，按照前部再后部最后中間的順序進(jìn)行裝料。瀝青混合料運(yùn)輸過程中應(yīng)采取蓬布保溫措施，除頂端保溫還要注意側(cè)壁保溫，確保到場的混合料攤鋪及壓實(shí)溫度滿足施工要求。

(2)現(xiàn)場攤鋪施工。正式攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，應(yīng)該對攤鋪機(jī)的熨平板進(jìn)行預(yù)熱，確保熨平板溫度不低于100 ℃，并對攤鋪機(jī)的振搗裝置以及各個(gè)部位的連接進(jìn)行檢查。如果攤鋪路幅相對較寬，瀝青攤鋪機(jī)應(yīng)該采用梯隊(duì)作業(yè)方式，確保兩幅之間應(yīng)有3～6 cm 左右寬度的搭接，并避免在車道輪跡帶搭接。為了保證混合料的初始壓實(shí)，攤鋪機(jī)熨平板應(yīng)具有合適的振搗頻率和振幅。攤鋪過程的主要問題是采取適當(dāng)?shù)臄備佀俣龋话憧刂圃?～3 m/min 左右。施工中應(yīng)嚴(yán)格保證混合料的供應(yīng)和連續(xù)攤鋪，在攤鋪過程中絞籠中的混合料不得少于2/3，混合料攤鋪過程中不得隨意停機(jī)，并注意現(xiàn)場的控制管理以減少離析現(xiàn)象。

(3)壓實(shí)施工。由于壓實(shí)度的高低直接影響到瀝青路面的使用壽命和早期損害的可能性，因此在施工過程中應(yīng)該將壓實(shí)度作為施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。對于SMA 路面的碾壓施工作業(yè)管理上，應(yīng)該嚴(yán)格按照試驗(yàn)段確定的參數(shù)要求，合理的配置括壓路機(jī)的臺數(shù)、噸位及機(jī)型，同時(shí)明確壓路機(jī)與攤鋪機(jī)的距離、碾壓溫度、碾壓速度、壓路機(jī)灑水情況、碾壓段長度、調(diào)頭方式等相關(guān)施工作業(yè)的要求。對于瀝青路面的壓實(shí)，應(yīng)該按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進(jìn)行路面碾壓，控制控制碾壓段的長度在20～30 m 左右，采用雙鋼輪壓路機(jī)分別靜壓、振動碾壓1 遍作為初壓，之后采用震動壓路機(jī)進(jìn)行7～8 遍左右的復(fù)壓，最后采用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍收光。需要注意的是，在SMA 路面施工中，嚴(yán)禁使用膠輪壓路機(jī)以免造成瀝青瑪蹄脂被擠出。為達(dá)到良好的壓實(shí)效果，在現(xiàn)場壓實(shí)的控制上應(yīng)該按照平均空隙率4%～6%，極值3%～7%的要求進(jìn)行壓實(shí)度的控制。

5 結(jié) 語

SMA 路面作為目前公路工程施工中較為常見的一種路面形式，對于改善瀝青路面路用性能，延長路面使用壽命具有非常關(guān)鍵的作用。為了確保SMA 路面施工質(zhì)量，必須按照工程施工技術(shù)規(guī)范中的相關(guān)要求，在SMA 混合料的生產(chǎn)、施工方面細(xì)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而確保SMA 路面優(yōu)良性能的發(fā)揮。

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