高等級公路SBS、SMA混合料面層的施工技術

（中交二公局第四工程有限公司，河南 洛陽 471013）

傳統的瀝青混凝土路面高溫延展性、低溫抗裂性、柔韌性等較差，在氣候和重載交通等因素的長期影響下，路面易出現裂紋、孔洞、松散等病害問題，很多公路未到設計使用年限，便已是“千瘡百孔”。隨著公路施工技術的不斷發展，更具優勢的SBS改性瀝青SMA混合料面層逐漸開始在高等級公路建設中得到應用，良好的穩定性、低溫抗裂性和防水性能可更好地適應氣候變化和重載交通的影響，減少了路面病害的發生，提高了公路使用壽命。因此，在當前交通量日益增大，車輛超載嚴重的形勢下，SBS改性瀝青SMA混合料面層更加具有推廣應用的必要。

一、SBS改性瀝青SMA混合料面層的特點及形成機理

SBS屬于苯乙烯類熱塑性彈性體。SBS改性瀝青因能夠同時改善瀝青的高低溫性能及感溫性能，而被廣泛采用，目前約占全球瀝青需求量的三分之二，成為眾多的瀝青改性劑中研究和應用最多的一個品種。

SBS的優勢。SBS是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，具有明顯的兩相結構和兩個玻璃化轉變溫度，即聚丁二烯為連續相，聚苯乙烯為分散相。第一個玻璃化轉變溫度為-88℃～-83℃，第二個玻璃化轉變溫度為90℃，在兩個玻璃化轉變溫度之間，物理交聯、固定鏈段、硫化增強及防冷流性能較佳。可以有效地改善瀝青的溫度性能、拉伸性能、彈性、內聚附著性能、混合料的穩定性、耐老化性等。

SMA特點介紹。SMA是一種由間斷級配粗集料為骨架結構，SBS改性瀝青、礦粉、纖維穩定劑和少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂為填充的瀝青混合料。SMA瀝青瑪蹄脂混合料是目前國際公認的耐久性好，抗變形能力強的瀝青路面混合料，良好的強度和穩定性可有效抵御各種外部作用力，即使在重載車輛的長期巨大荷載和摩擦力下，路面也不易出現車轍、松散和裂縫；此外，SBS改性瀝青SMA混合料面層還具有良好的防水性和低溫抗裂性，在各種復雜氣候條件的長期影響下，較少發生病害，仍能保持較好的平整度。

SMA的性能機理。SMA良好的性能與材料組成密切相關，與普通的密級配瀝青混凝土（AC）相比，SMA混合料按照內摩擦角最大原則，以質地堅硬、耐磨性好、外形立方的石料（一般為玄武巖、花崗巖）作為粗骨料，充分利用了堅硬石料之間緊密嵌合、相互支撐的作用，有效提高了SMA混合料的抗變形性和耐磨性能，是受力的主體。因此，在SMA混合料中，4.75mm以上堅硬的的粗骨料占到了蹄脂結構的70%～80%。SMA良好的防水性能則主要因為混合料中瀝青的用量較大，含量約為6%，瀝青油膜填充粘合在骨料間隙和面層，使路面基本不透水，既保持了行車的穩定性和舒適性，同時提高了路面防水侵蝕的能力。為了提高瀝青路面對于溫度的適應性，混合料在采用SBS改性瀝青的基礎上，還加入了適量的纖維穩定劑，從而消除了路面在施工和運行中泛油的現象。

二、SMA原材料及配比的控制

SMA混合料相較與普通的瀝青混合料，最為關鍵的技術指標在于對原材料的選擇和配比的控制。

粗集料。粗集料是蹄脂結構的骨架支撐，是SMA路面承載的主體，其作用是利用集料之間的嵌擠作用，為瀝青路面提供良好的物理性能。為提高路面的強度、耐磨性能和高溫穩定性，粗集料應選擇質地堅硬、吸水性強、粒度均勻的碎石材料；為使其具有良好的嵌擠作用，同時要求粗集料外觀粗糙、有棱角，外觀接近立方體。為保證粗骨料與瀝青良好的黏結力，使用前應對粗集料表面灰塵、污垢等用水清理干凈，并加以干燥。

細集料。細集料選用4.75mm以下棱角分明、表面粗糙的石灰巖機制砂，要求表面潔凈無雜質。其作用主要是填充粗集料之間的間隙，提高粗集料相互之間嵌合的穩定性，使路面結構獲得更好的抗變形能力，同時提高路面的防滲性能。作為粗骨料之間的填充料，細集料的用量也是較少的，只相當于碎石混合料總重量的20%左右。

填料。填料是SMA細集料的粒徑之下，進一步形成的黏合填充材料，其作用與細集料相類似。填料是瀝青瑪蹄脂粘結劑重要組成，經過與瀝青、纖維等材料的充分混合，使瀝青的物理性能得到改善，形成具有更好粘結性和高溫穩定性的瀝青黏合料。填料必須使用新磨的石灰石粉，不得使用二次回收的石粉和其他石粉。

瀝青。瀝青是瀝青路面的核心材料，其性能的優劣直接影響到粗、細集料的粘附性和路面結構的穩定性。目前SBS改性瀝青已得到廣泛應用，其低溫抗裂性和高溫抗車轍性能明顯優于普通瀝青，是當前SMA混合料面層施工的首選。

纖維穩定劑。纖維穩定劑拌和到瀝青當中，可作為瀝青的加筋料，起到增強瀝青的黏結性、穩定性的作用，使瀝青的各項性能得到提高。常用的纖維穩定劑包括:木質纖維、尼龍纖維、石棉纖維等，添加量通常在總瀝青混合料的0.3%左右，在混合料攪拌的過程中用自動投料機定量添加。

三、SMA混合料面層的施工

SMA混合料的施工過程，主要包括配料拌和、運輸、攤鋪碾壓和接縫等。

對拌和過程的控制是保證混合料質量的關鍵環節，重點是對拌和溫度的控制。各階段加熱溫度通常需要控制：瀝青預加熱階段170℃～175℃；集料拌和階段210℃～220℃；混合料出廠溫度180℃～190℃，當溫度高于195℃時，混合料必須廢棄。拌和過程中應采用測溫設備密切監控加熱溫度，準確控制溫度。混合料的拌和應以均勻散開，瀝青混合料全部裹覆在礦物顆粒上位度，根據設備運行情況不斷調整，最終確定拌和時間。一般情況下，拌和時間約為60s，其中混合料的干拌時間為5s，噴入瀝青后的濕拌時間為3s，加入礦粉、纖維后的拌和時間約為45s。具體拌和時間還應根據實際情況加以調整。正式鋪路之前應進行試拌，通過肉眼觀察和取樣試驗，判斷混合料質量是否合格，礦料級配和瀝青用量是否符合設計要求，由于瀝青混合料在長時間貯放后容易出現表面硬化或是發生瀝青析漏的情況，不利于攤鋪，因此，瀝青混合料最好是現用現拌，避免隔天使用。

因為SMA瀝青混合料的瀝青瑪蹄脂的粘性較大，裝車前要在車廂的底部涂刷足夠多的油水混合物，以防在運輸途中粘結車底。為了防止日曬和風干致使其表面結成硬殼，裝車后必須要在混合料表面加蓋油布。

瀝青混合料采用自卸車運至施工現場，運輸中需加蓋帆布進行保溫，防止熱量散失、混合料冷卻固化。攤鋪前首先將下層表面附著的塵土、臟污等清理干凈，必要時補灑適量粘層油，確保瀝青混合料與下層的良好粘結，保證攤鋪的平整度。SMA混合料的攤鋪速度應與生產能力相匹配，以達到攤鋪的連續不間斷，通常攤鋪速度保持在2～3m/min；此外，還應保持攤鋪溫度在160℃以上；攤鋪時還應注意縮短兩臺攤鋪機之間的距離，確保接縫為正常的熱接。碾壓均采用大噸位雙鋼輪壓路機，緊跟在攤鋪機后施工，尤其是在冬季氣溫較低時，以防止混合料壓實在之前發生冷卻，從而確保壓實效果。

縱縫熱接是并排縱向一次性整幅攤鋪，消除產生的接縫，可提高路面平整度，美化路面的視覺效果。產生的工藝性橫縫，可以在攤鋪時設置邊部擋板，也可以在瀝青SMA層鋪設尚未冷卻之前切割整齊，將接縫沖洗干凈。下次施工時涂刷粘層油，即可將橫縫掩蓋。