SMA 瀝青混凝土路面的配合比設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量控制

劉田俊

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

1 SMA瀝青混凝土路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 具有較好的高溫穩(wěn)定性

SMA瀝青混凝土測(cè)礦料采用間斷級(jí)配，粗集料的含量所占比重可以達(dá)到70%以上。通過(guò)對(duì)骨料級(jí)配進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，粗集料之間在壓實(shí)之后可以產(chǎn)生具有良好的嵌擠作用，提高SMA瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在高溫條件下，瀝青瑪脂融化，粘度降低，但粗集料嵌擠作用所產(chǎn)生抵抗能力不會(huì)降低。因此，SMA瀝青混凝土路面具有較好的高溫穩(wěn)定性，具有較好的抗車轍能力。

1.2 具有較好的低溫抗裂性

與其他混合料相比，SMA瀝青混凝土所使用的瀝青和礦粉較多，其中瀝青約占5.5% ～6.5%，礦粉約占8% ～12%，其中又添加了大量纖維穩(wěn)定劑。采用這種設(shè)計(jì)的SMA瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)粘結(jié)作用較強(qiáng)，在低溫季節(jié)下可有效提高路面材料抵抗低溫開(kāi)裂的能力，具有較好的低溫抗裂性。

1.3 具有較好的防水性能

SMA瀝青混凝土設(shè)計(jì)雖然材料間斷級(jí)配的骨料，但其內(nèi)部填充了大量的瀝青、礦粉和纖維穩(wěn)定劑，有效填充了骨料之間的空隙，降低了空隙率。通過(guò)試驗(yàn)分析，SMA瀝青混凝土的內(nèi)部空隙率只有4%左右，路面結(jié)構(gòu)幾乎不滲水，具有較好的水穩(wěn)定性。

1.4 具有較好的抗滑性能

SMA瀝青混凝土設(shè)計(jì)中選用堅(jiān)硬、耐磨的石料作為骨料，且粗集料含量高，路面結(jié)構(gòu)壓實(shí)后表面構(gòu)造深度大，粗集料棱角外漏，抗滑耐磨，具有較好抗滑性能。

1.5 具有較好的耐老化性能

2 SMA瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 原材料的選擇和要求

1)瀝青。SMA瀝青混凝土所選用的瀝青比普通瀝青混合料的瀝青粘度和稠度更高，最好選用改性瀝青。在配合比設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)瀝青的各方面性能進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，以保證SMA瀝青混凝土的施工質(zhì)量。2)粗集料。為了保證SMA瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性和抗滑性能等要求，提高集料間的嵌擠作用，設(shè)計(jì)與施工中選用形狀規(guī)則、質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙、抗磨耗的骨料。一方面可以保證骨料間的嵌擠作用，提高SMA瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度;另一方面提高路面結(jié)構(gòu)表層的構(gòu)造深度，提高路面結(jié)構(gòu)的抗滑性能。3)纖維穩(wěn)定劑。SMA瀝青混凝土中添加的纖維穩(wěn)定劑應(yīng)選擇環(huán)保、不危害工作人員身體健康的材料。常用的纖維穩(wěn)定劑有木質(zhì)素纖維和礦物纖維，其中礦物纖維應(yīng)選用玄武巖等制作的，不應(yīng)選用對(duì)環(huán)境和人體有害的石棉纖維。另外，所選用的纖維穩(wěn)定劑應(yīng)在250℃拌和溫度下不變質(zhì)、不發(fā)脆，其必須保證與其他混合料拌和均勻。

2.2 礦料級(jí)配初配

在礦料級(jí)配設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)骨料的公稱最大粒徑確定分界篩孔。如設(shè)計(jì)選用9.5 mm作為骨料的公稱最大粒徑，則應(yīng)該選擇2.36 mm作為分界篩孔。例如，某工程項(xiàng)目進(jìn)行SMA瀝青混凝土的礦料級(jí)配初配，分別對(duì)3組粗細(xì)不同的骨料級(jí)配進(jìn)行初配，通過(guò)分界篩孔的通過(guò)率確定級(jí)配范圍，確定礦粉用量大概在10%左右，并通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)對(duì)油石比進(jìn)行初擬。

2.3 確定礦料設(shè)計(jì)級(jí)配

根據(jù)第二步初配的SMA瀝青混凝土的初擬油石比和礦料級(jí)配，按照馬歇爾試驗(yàn)要求，進(jìn)行SMA瀝青混凝土馬歇爾試件制作，并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步確定礦料的最優(yōu)級(jí)配。如果試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)一組以上礦料級(jí)配符合要求時(shí)，可進(jìn)一步通過(guò)分界篩孔通過(guò)率和VMA值進(jìn)行確定，取二者較大的那一組級(jí)配作為礦料的設(shè)計(jì)級(jí)配。

2.4 確定最佳瀝青用量

根據(jù)上一步確定的礦料設(shè)計(jì)級(jí)配，結(jié)合第二步初擬油石比試驗(yàn)中得出的空隙率數(shù)據(jù)，以0.2% ～0.4%為間隔，通過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)整得到3個(gè)不同的油石比，并進(jìn)行馬歇爾試件的制作，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)一步確定空隙率等各項(xiàng)體積指標(biāo)，并對(duì)試件的穩(wěn)定度和流值進(jìn)行檢驗(yàn)，確定其是否符合要求。通過(guò)試驗(yàn)得出設(shè)計(jì)空隙率，并進(jìn)一步確定最佳油石比OAC。

2.5 SMA瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)性能檢驗(yàn)

通過(guò)以上幾步試驗(yàn)確定了SMA瀝青混凝土的礦料級(jí)配和最佳油石比，確定配合比后制作試件進(jìn)行SMA瀝青混凝土設(shè)計(jì)性能的檢驗(yàn)。通過(guò)進(jìn)行大量的試驗(yàn)，檢驗(yàn)SMA瀝青混凝土的水穩(wěn)定性、抗車轍性能等，符合設(shè)計(jì)要求方可采用。

3 SMA瀝青混凝土路面施工質(zhì)量控制

3.1 SMA瀝青混凝土拌和

SMA瀝青混凝土與普通瀝青混合料相比，由于添加了纖維穩(wěn)定劑，粘度更大，其拌和時(shí)間更長(zhǎng)，加熱溫度更高。為了防止瀝青在加熱過(guò)程中出現(xiàn)熱老化，必須嚴(yán)格控制瀝青和骨料加熱溫度，以防止出現(xiàn)成品料無(wú)色澤，廢料的情況，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。另外，在對(duì)骨料進(jìn)行烘干加熱時(shí)，應(yīng)注意控制骨料的加熱溫度，并根據(jù)骨料的含水率確定拌和時(shí)間，含水率較高時(shí)適當(dāng)增加加熱烘干時(shí)間，以防止出現(xiàn)花白料。SMA瀝青混凝土的拌和時(shí)間比普通瀝青混合料長(zhǎng)，通常控制在65 s，其中干拌時(shí)間不得少于10 s，加入瀝青濕拌時(shí)間控制在45 s。出料后對(duì)SMA瀝青混凝土的質(zhì)量進(jìn)行初步判斷，一般以瀝青裹覆均勻、無(wú)明顯離析結(jié)塊、有色澤、無(wú)花白料等作為判斷依據(jù)。

3.2 SMA瀝青混凝土運(yùn)輸

SMA瀝青混凝土裝車分幾次裝滿自卸汽車車斗，以防止出現(xiàn)粗集料離析。為了防止在運(yùn)輸過(guò)程中能夠由于車輛顛簸出現(xiàn)骨料離析，車輛運(yùn)輸時(shí)應(yīng)盡量平穩(wěn)。運(yùn)輸過(guò)程中必須加蓋篷布，以防止在運(yùn)輸過(guò)程中表層混合料溫度散失過(guò)大，產(chǎn)生溫度離析。

3.3 SMA瀝青混凝土攤鋪

運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，對(duì)混合料溫度進(jìn)行檢查，以保證施工質(zhì)量，SMA瀝青混凝土攤鋪溫度不低于160℃。攤鋪采用專用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，當(dāng)攤鋪路面寬度較大時(shí)，采用2臺(tái)攤鋪機(jī)平行攤鋪，以防止出現(xiàn)縱向冷接縫。攤鋪過(guò)程中應(yīng)保證攤鋪機(jī)勻速行駛，不得碰撞攤鋪機(jī)，且應(yīng)保證連續(xù)施工。為了防止自卸汽車卸料過(guò)程中碰撞攤鋪機(jī)，采用自卸汽車掛空擋停在攤鋪機(jī)前，由攤鋪機(jī)推著自卸汽車向前走，行進(jìn)過(guò)程中緩慢卸料以防止產(chǎn)生離析。

3.4 SMA瀝青混凝土碾壓

為了保證碾壓溫度符合要求，SMA瀝青混凝土攤鋪完成后即開(kāi)始進(jìn)行碾壓。初壓采用靜力式壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，通常使用雙鋼輪壓路機(jī)。復(fù)壓使用振動(dòng)壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度進(jìn)行終壓。終壓采用靜力式碾壓，以消除輪跡，提高路面平整度。碾壓后對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，溫度低于50℃即可開(kāi)放交通。

4 結(jié)語(yǔ)

與普通瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)相比，SMA瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)具有很多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可有效提高瀝青路面的各種性能，大大延長(zhǎng)了使用壽命，降低了養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。雖然前期施工投入相對(duì)普通瀝青混凝土路面有所增加，但從整個(gè)生命周期考慮成本降低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。