仁博高速公路SMA-13瀝青混凝土性能評價及施工技術

李永安， 王志祥， 范 倩

(1.廣東冠粵路橋有限公司 廣州 511450；2.廣東華路交通科技有限公司 廣州 510420)

0 引言

廣東省屬于亞熱帶季風氣候，高溫多雨，為重載交通下高等級公路的使用性能帶來挑戰，尤其是表面層的瀝青混凝土的高溫抗車轍性能和路面抗滑性能。SMA瀝青混合料為瀝青瑪蹄脂碎石，間斷級配，粗集料及瀝青含量高，細集料比例小，具有較好的骨架結構，同時纖維貫穿其中，形成致密的、有良好表面構造的整體，高溫、抗滑性能優良，工程應用逐步增多，但是施工技術控制要求較高。國內外專家與學者也對配合比設計、施工控制技術進行不同層次的研究，如李娟等對SMA瀝青路面抗滑輪廓構造及施工質量評價；郭偉堅對改性瀝青SMA在鋼橋面鋪裝工程的應用進行了分析和研究；姚斌、資建民等對SMA的性能及工程應用效果進行評價；孫杰、張肖寧對SMA瀝青路面施工質量監控要點分析，取得了一定的成果，但推廣還需更多的理論研究和工程經驗總結。

1 原材料性能

1.1 瀝青

采用PG76-22改性瀝青，性能指標滿足規范要求。

表1 改性瀝青性能指標

1.2 集料及礦粉

采用芙蓉石場生產的10～15mm、5～10mm、3～5mm灰綠巖，吉順石場生產的石灰巖0～3 mm機制砂，惠州博羅益豐石粉廠生產的石灰石礦粉，滿足規范性能指標要求，其中礦粉試驗結果見表2。

表2 集料密度檢測結果

1.3 纖維添加劑

采用北京墾特萊公司絮狀木質素纖維，試驗性能指標檢測結果見表3。

表3 纖維性能指標

2 瀝青混合料配合比設計

2.1 級配設計

結合廣東省的氣候狀況，同時結合廣東省仁化(湘粵界)至博羅高速公路施工圖設計中的SMA-13設計級配范圍要求，進行級配設計，如表4所示。

表4 SMA-13混合料礦料級配范圍

2.2 最佳油石比

木質素纖維的摻量為瀝青混合料的0.35%，拌和時，瀝青加熱溫度控制在160℃～165℃；礦料加熱溫度為190℃～200℃；混合料拌和溫度為185℃，上下浮動±5℃；擊實溫度為170℃～175℃；混合料廢棄溫度195℃。不同油石比的馬歇爾試驗結果見表5。

表5 馬歇爾試驗結果

從表5中馬歇爾試驗結果分析，選取瀝青油石比6.2%，所測馬歇爾指標均滿足規范設計要求。

3 SMA瀝青混凝土路用性能評價

3.1 高溫穩定性

成型車轍板試件，在不同高溫環境下進行車轍試驗，其動穩定度試驗結果如表6。

表6 動穩定度試驗結果

分析看出，在高溫環境下，所設計的SMA-13瀝青混合料的高溫抗車轍性能遠大于設計值，較好地適應廣東省高溫性能的需要。同時當溫度提高到70℃時，SMA-13的高溫抗變形能力幾乎減半，這也說明了高溫對混合料的抗車轍性能影響較大，溫度、荷載耦合作用加速瀝青混合料性能的衰減直致破壞。

3.2 水穩定性

按最佳油石比進行了瀝青混合料浸水馬歇爾試驗，以評價瀝青混合料的抗水損害性能。浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗結果見表7和表8。

表7 浸水馬歇爾試驗結果

表8 凍融劈裂試驗結果

從浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗看出，該SMA-13瀝青混合料抗水損壞性能較好，殘留穩定度及劈裂抗拉強度比均達到95%，遠大于設計要求，在廣東省高溫多雨的氣候環境下，具有較好的抵抗變形能力及耐久性。

3.3 謝倫堡瀝青析漏試驗

為了確保SMA-13瀝青混合料瀝青用量在瀝青用量上限范圍之內，在最佳油石比條件下進行瀝青析漏試驗，試驗結果見表9。

表9 SMA-13析漏損失試驗結果

該級配的析漏損失值小于技術指標，滿足技術要求。設計的級配及瀝青用量能夠保證高溫穩定及表面抗滑性能，同時避免了因自由瀝青過多導致路面泛油或出現油斑等病害的發生。

3.4 肯塔堡飛散試驗

為了避免因瀝青用量或粘結力不足帶來的集料脫落、飛散進而發展為坑槽造成路面損壞，按設計級配及最佳油石比進行肯塔堡飛散損失試驗，試驗結果見表10。

表10 飛散損失試驗結果

肯塔堡飛散損失試驗結果顯示，飛散損失均值為1.37%，遠小于設計的15%，瀝青與混合料具有較好的粘結性能，瀝青含量適宜，保證了該瀝青混合料的耐久性能。

3.5 低溫抗裂性能檢驗

為了評價設計級配及最佳油石比條件下SMA-13瀝青混合料的低溫性能，進行-10℃低溫彎曲性能試驗，加載速率為50mm/min，試驗結果見表11。試驗結果表明了該瀝青混合料具有較好的低溫抗裂性能。

表11 低溫彎曲試驗結果

4 工程應用

4.1 工程簡介

仁博高速公路起于韶關仁化，終于惠州博羅。為了適應廣東高溫多雨環境下大交通量、重載交通的需要，在K406+825～K417+230路段瀝青上面層鋪筑采用上述設計的SMA-13級配，設計寬度為15.25m，厚度為4cm。

4.2 施工工藝

在瀝青上、下面層之間均勻噴灑粘層油， 采用PCR型SBS改性乳化瀝青，灑布量控制在0.3～0.6L/m2。灑布時，灑布車保持勻速行駛，氣溫低于10℃和遇大風及降雨時不灑布。對于局部未灑到的部位，進行人工補涂，在鋪筑前發現局部地方粘層瀝青剝落要及時補修。

溫度控制見表12，碾壓工藝見表13。根據需要適當增加拌合時間，避免出現花白料、離析現象。

表12 混合料溫度控制 (單位：℃)

表13 混合料碾壓工藝

4.3 瀝青混合料壓實控制要點

良好的碾壓工藝保證瀝青混合料的物理力學性質和功能特性。碾壓過程嚴格按照“高頻、低幅、緊跟、慢壓”由低向高的原則進行。碾壓時將壓路機的驅動輪面向攤鋪機，從外側向中心碾壓，在超高段則由低向高碾壓，在坡道上將驅動輪從低處向高處碾壓。

采用不同型號的壓路機組合碾壓時宜安排每一臺壓路機作全幅碾壓，防止不同部位的壓實不均。壓路機的碾壓路線及碾壓方向不得突然改變而導致混合料推移。碾壓輪在碾壓過程中保持清潔，有混合料沾輪現象立即清除。當采用向碾壓輪噴水(可添加少量表面活性劑)的方式時，嚴格控制噴水量且成霧狀，不得漫流，以防混合料降溫過快。壓路機不得在未碾壓成型的路段上轉向、掉頭、加水或停留。

5 結論

通過工程應用，對SMA-13瀝青混合料配合比設計、相關性能進行評價，施工工藝及控制要點進行總結，得到如下結論：

(1)該設計的SMA-13瀝青混合料級配良好，油石比適宜，高溫、低溫性能優良，抗水損壞性能良好，具有較好的工程應用前景。

(2)嚴格控制施工溫度、合理安排壓實工藝，方能保證瀝青混合料具有較好的服務性能。