SMA在橋面鋪裝中的應用

鄧道松

(威寧縣交通建設工程質量和安全監督站)

1 工程概況

貴州凱里至雷山高速公路全長21.886 km，起于凱里市下長坡，與滬昆高速接軌，經過黃里和連城，終點為雷山縣陶堯，設置停車區、無服務區和收費站等3 處。設計時速80 km/h，主車道為四車道，整幅路寬21.5 m，分幅路寬11.25 m，起止樁號為K0 +000～K21 +890，橋梁荷載等級為公路－Ⅰ級。本工程的橋梁為30 mT 梁，起點樁號為K14 +623，終點樁號為K15 +286，橋面寬21.5 m，橋面鋪裝結構由下往上為:調平層采用10.5 cm 的C30混凝土，防水粘結層采用高粘度SBS 改性瀝青，鋪裝層采用4.5 cm 厚的SMA－13，鋪裝層總厚度為15 cm。

2 SMA 混合料原材料相關試驗

2.1 SBS 改性瀝青的質量要求

本工程的SMA 層選用SBS 改性瀝青，其主要性能指標如表1 所示，試驗結果顯示各項性能指標均滿足技術要求。

表1 SBS 改性瀝青主要性能指標與試驗結果

2.2 集料的質量要求

粗集料選用本地碎石場輝綠巖，主要規格有1 號料(9.5～16 mm)、2 號料(4.75～9.5 mm)和3 號料(2.36～4.75 mm)。細集料選用當地碎石場的機制砂，規格為4 號料(0～2.36 mm)，礦粉為碎石場自產的礦粉，表面干燥、無團粉。集料的主要性能指標如表2～4 所示，試驗結果符合技術要求。

表2 粗集料主要性能指標與試驗結果

表4 礦粉主要性能指標與試驗結果

2.3 纖維的質量要求

由于橋面鋪裝的水穩定性要求相對較高，結合以往的SMA 配合比設計經驗，選用水穩定性能相對較好的聚酯纖維。聚酯纖維為經過抗靜電、抗老化和抗紫外線等工藝處理的專用的路用纖維。路用纖維因添加一定量的離散劑使得其離散性良好，從而確保纖維在SMA 中能夠均勻分散。主要檢驗方法為20kg 和2kg 的瀝青混合料的纖維含量的數值差異不得超過10%。其主要性能指標如表5 所示，試驗結果滿足規范要求。

表5 纖維主要性能指標與試驗結果

3 SMA 混合料配合比優化設計

3.1 SMA－13 的礦料配合比設計

SMA－13 的礦料級配是以4.75 mm 為控制篩孔，在27.5%的基礎上下浮動3%，也就是通過率分別為30.5%、27.5%和24.5%。然后按照這三組級配對4.75 mm 以上的粗集料的松方相對密度、毛體積相對密度以及礦料的毛體積相對密度進行測定，并計算出粗集料間隙率。按照規范要求對礦料級配曲線進行設計。最終確定的礦料配合比設計為1 號料∶2 號料∶3 號料∶4 號料∶礦粉=34∶33∶12∶9∶11。具體的礦料配合比設計詳表6 所示。

表6 礦料配合比設計

續表6

3.2 SMA－13 的最佳瀝青用量的確定

SMA－13 的配合比設計運用馬歇爾試驗，以最佳油石比6.0% 為中值上下浮動0.3%，對應的油石質量比為6.3%、6.0%和5.7%。瀝青混合料的拌和溫度控制在170～185 ℃之內，壓實溫度控制在160～165 ℃之內。試驗時選定170 ℃為拌和溫度，165 ℃為擊實溫度，對相應的瀝青混合料進行馬歇爾試驗，試件的密度采用表干法，對試件的流值、穩定度和毛體積相對密度等進行測定，具體見表7 所示。根據工程所在地的氣候和車輛荷載情況，確定SMA－13 的最佳油石比為6.0%。

表7 SMA－13 的主要技術指標

3.3 SMA 混合料配合比設計的檢驗

(1)高溫穩定性能驗證。

按照規程規定進行車轍試驗測得動穩定度為5 900 次/mm，滿足3 000～6 000 次/mm 的規范要求。

(2)抗水損害能力驗證。

按照規范要求對SMA－13 進行浸水馬歇爾和凍融劈裂強度試驗，殘留穩定度為93.8%，滿足不小于85%的規范要求;凍融劈裂強度比為92.3%，滿足不小于80%的要求。

(3)謝倫堡瀝青析漏試驗。

按照規程規定進行謝倫堡瀝青析漏試驗，試驗所得平均析漏損失率為0.06%，滿足規范不大于0.1%的要求。

4 SMA 施工質量控制

4.1 防水粘結層施工控制

防水粘結層采用高粘度的SBS 改性瀝青，在施工前應進行加熱，當溫度為200 ℃才可以用瀝青灑布車進行灑布，瀝青灑布量控制在0.5～0.7 L/m2。當半幅橋面施工完成后，將3#集料均勻地鋪設在橋面上，鋪設量為5～7 m3/km2，然后再進行下一道工序施工。

4.2 SMA 的施工溫度控制

當SMA 的施工溫度過高時，瀝青混合料將很容易出現離析現象。由于溫度過高，使得拌和料進入運輸車時容易出現部分骨料往兩邊車廂滑動現象，造成集料集中的現象，由于車廂靠近外界，熱量損失相對較大，而瀝青路面對溫度要求相對較高，也較為敏感。本工程采取適當地降低施工溫度的方法，以預防瀝青混合料施工時出現離析現象，取得較高的效果。具體的施工溫度如下:混合料加熱溫度控制在185～195 ℃，出廠溫度控制在170～180 ℃，最高溫度應≤185 ℃，攤鋪溫度應≥160 ℃，初壓溫度應≥150 ℃，碾壓最終溫度應≥130 ℃;前面三種施工溫度比規范標準降低5℃，其余與規范要求保持一致。

4.3 SMA 的拌和質量控制

SMA 混合料采用間歇式瀝青拌和機進行拌和，各類原材料的計量均采用全自動系統，其中纖維的摻加比例為0.3%。纖維的干拌時間應≥8 s，濕拌時間控制在40～45 s，確保纖維均勻地分散在瀝青混合料中，使得各種集料能夠充分拌和。

4.4 SMA 的攤鋪質量控制

SMA 的攤鋪溫度控制在160～180 ℃，根據試驗段的數據對攤鋪厚度進行確定，松鋪系數按照1.15～1.20 進行控制，采用兩臺攤鋪機聯合作業，車距為5 m，攤鋪速度為2～3 m/min，確保攤鋪能夠連續均勻地進行。

4.5 SMA 的碾壓質量控制

SMA 的碾壓嚴格按照“低幅、高頻、慢壓、緊跟”的施工原則，壓路機的碾壓速度控制在2～4 km/h，并保證勻速進行，碾壓按照初壓1 遍，復壓2 遍，終壓1 遍的工藝步驟進行，終壓溫度控制在110～130 ℃。本工程路面碾壓方式采用先靜后振再靜的工藝，確保路面壓實效果，確保路面不透水。在SMA 碾壓過程中應保證瀝青混合料不發生推擁現象，保證路面構造深度控制在0.9～1.25 之間。相鄰碾壓帶應以1/3～1/4 輪寬進行重疊，碾壓工作面長度控制在30～50 m。在碾壓過程中應時刻關注路面的情況，當密度達到時應立即停止碾壓，避免出現過度碾壓現象，使得構造深度得以保證。因本工程采用高粘度的SBS 改性瀝青，所以不得采用輪胎式壓路機作為碾壓壓路機，以避免出現粘輪或者使得瀝青瑪蹄脂受到輪胎揉搓后擠壓到路面上來，從而影響壓實效果。

5 結束語

本工程在高粘度的SBS 瀝青防水粘結層上進行SMA－13 的橋面鋪裝施工，而且鋪裝層的厚度為4.5 cm，屬于簿層橋面鋪裝，施工中對SMA－13 的配合比設計進行優化，加強對原材料質量和施工質量的控制，使得橋面鋪裝設計結構層粘結良好，這大大地降低了建設成本，也更能發揮SMA 的抗滑性能、高溫抗車轍性、水穩定性和耐久性等優點，取得良好的施工效果，該結構形式可以推廣到其他舊路加鋪改造工程。

［1］公路瀝青路面施工技術規范(JTGF40－2004)［S］.

［2］公路瀝青路面設計規范(JTGD50－2006)［S］.

［3］公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTGE20－2011)［S］.