淺析改性瀝青SMA 混合料路面施工質量控制

路永春

甘肅公航旅石墨烯科技發展有限責任公司，甘肅 蘭州 730000

1 工程概況

G30高速公路山臨段銑刨修復工程原路面結構為4cm中粒式瀝青混凝土，上面層+5cm 中粒式瀝青混凝土，中面層+6cm粗粒式瀝青混凝土，下面層+30cm 水泥穩定碎石，基層+20cm水泥石灰穩定土底基層（墊層）。近些年，隨車高速建成通車時間的增長，加之交通量以及交通組成的不斷變化，大交通流狀態下，重載車輛比例的不斷提升，造成車轍、龜裂、網裂等路面病害，據統計，嚴重路段車轍深達2～5cm，龜裂、網裂等病害高達30%，路面破損率超過0.4。本項目面層銑刨修復方案為：5cm 改性瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+10cm 密級配瀝青碎石（ATB－25）進行車轍處治，恢復路面路用性能。

2 瀝青瑪蹄脂碎石混合料的特點

2.1 原材料要求

（1）SMA 是一種新型瀝青混合料，本身具有“三多一少”的特點。粗集料的摻配比例高達65%～80%，礦粉用量達8%～15%，油石比高達5.8%～7.5%，比普通瀝青混合料高出約2%。以形成嵌擠骨架、間斷級配，同時減少礦料間隙率。與此同時，生產過程中增加聚酯纖維或者是木質素纖維，不僅能分散和吸收瀝青，還能增加油膜厚度，增強混合料粘附性及提升混合料抗拉強度，在面層中一般采用玄武巖，增強其堅固性。

（2）SMA 瀝青混合料原材料性能要求高，粗集料不僅堅固性提高要求，對集料破碎工藝也有較高的要求，針片狀要求高，以便混合料骨料間形成良好的嵌集，細集料則要求硬度高，礦粉為規格較細的石灰石粉，纖維采用聚酯纖維或者是木質素纖維，不僅具有較高的吸油率，而且耐高溫，以增強混合料高溫穩定性及其低溫抗裂性。

2.2 SMA 混合料路用性能分析

2.2.1 良好的高溫穩定性

SMA 混合料的骨料構成中，粗集料約占70%，主要承擔交通荷載，提高交通荷載下的變形能力。細集料少，用以填充骨架中的孔隙，與粗骨料之間形成一個骨架整體，從而提高其高溫穩定性。

2.2.2 良好的低溫抗裂性

混合料的低溫抗裂性能主要是根據混合料的拉伸性能來看的，SMA 混合料集料之間填充物為礦粉和瀝青，當溫度下降，混合料收縮變形時，其良好的粘結作用能有效緩解，其柔韌性決定了其具有良好的低溫抗裂能力，以起到減少瀝青路面溫縮裂縫的產生和反射裂縫的反射。

2.2.3 優良的抗滑性能

SMA 混合料采用堅硬耐磨的優質石料，且間斷骨架級配使得其壓實成型的路面有較大的孔隙，大大提高其構造深度，降低雨天形成水霧，保障行車安全，同時有效吸收噪音，據測算，SMA 瀝青混合料路面降噪可達3～5dB。

2.2.4 良好的耐久性

SMA 瀝青混合料骨料嵌集，礦粉與瀝青填充，成型路面孔隙率小，約為3%～4%。且粘結力好，密封性好，不透水，使得成型路面封水效果好，大大改善成型路面水穩定性，同時，避免空氣接觸而引起的路面老化，使得SMA 瀝青混合料成型路面整體具有良好的耐久性［1］。

3 原材料質量把控

SMA 瀝青混合料成型路面路用性能良好，但對原材質量要求高，在施工生產過程中，不僅要做好料源調查，也要做好原材進場的試驗檢測，確保原材料質量滿足SMA 瀝青混合料要求。

3.1 抓好集料質量管理

3.1.1 做好集料料源管理

集料質量要從源頭抓起，控制好關鍵環節：

（1）石料品種的把控：集料的質量要從石料的品種抓起，不同石料的堅硬程度及耐磨性有較大差別，對于面層集料的選擇，優先選擇中性或者是堿性石料，料源的巖性也要符合設計要求，無風化現象的巖石類別。

（2）集料的破碎管理：集料的破碎形式也是巖石性能的關鍵因素，要求必須的運用三級破碎，而破碎機械的選擇分為粗破和細破，粗破一般是顎式破碎機，反擊式破碎則主要應用于二破，細破則采用錐式或者是圓錐式破碎機，而每條生產線配應相應符合要求的吸塵裝置。

（3）篩孔尺寸的選擇：對于篩孔尺寸，則主要是針對集料適宜性，篩分前應檢查篩孔的完好性，避免因變形做成篩分的影響。

（4）母材宕口的選擇：集料對母材的要求最為主要，爆破之前應該針對其土層或者是風化巖層進行完全剝離，獲取干凈且堅硬的塊石進入破碎生產。

所進場集料首先要滿足規范《公路瀝青路面施工技術規范》JTGF40-2004 及設計要求，進場后按照規格進行分倉堆放，細集料不僅僅要求場地硬化，應設置料棚進行堆放，避免雨水引起集料結塊，另外堆放是采取分隊分層方式，避免集料離析，上料鏟料過程避免兜底鏟料，主要是保證集料的均勻性和下料的和易性。另外經常性檢查集料的存放質量，避免因溢料躥料造成的集料規格變化，而對級配產生影響。

3.1.2 粗集料質量管理要點

粗集料是SMA 瀝青混合料所占比重較大的原料，對混合料骨架的形成具有重要的作用，嵌集很大程度上取決于粗集料的顆粒形狀、堅韌性及其破碎之后的棱角性，可以說粗集料的質量是SMA 瀝青混合料的關鍵管控指標。粗集料應采用干凈堅硬、耐磨、無風化顆粒、顆粒形狀盡量立體的顆粒碎石。

3.1.3 細集料質量管理要點

細集料的選取，首先不能采用天然砂，一般應采用石灰巖等堿性巖質加工而成的機制砂，機制砂的砂當量是其重要指標，另外其顆粒形狀應具有良好的棱角性，禁止采用石屑充當。機制砂的砂當量一般大于60，不能含有泥土或者是雜物。

3.2 填料的質量管控要點

填料主要是控制其塑性指數和親水系數，礦粉塑性指數應＜4，親水系數＜1，干燥無雜質，且能從儲料罐中自動流出為宜，綜合技術指標滿足規范和設計指標要求，禁止使用拌合站除塵產生的回收粉二次利用。

3.3 瀝青質量管控要點

瀝青的質量管控主要是粘度，瀝青較高的粘度可以保障其有足夠的粘附性，以充分展現其高溫穩定和低溫抗裂性能，針入度小、軟化點高穩定性一般較好，在G30 山臨高速公路銑刨修復養護工程中采用SBS I-C 改性瀝青，每車必檢，主要是三大指標和老化試驗滿足規范及設計要求。

3.4 纖維穩定劑質量管控要點

纖維穩定劑的選取主要是耐高溫穩定性和高吸油率（一般是自身質量的5 倍及以上），減少析漏現象，在G30 山臨高速公路銑刨修復養護工程中選取的是木質素纖維，摻量為3‰～4‰之間。過程存放應避雨防潮，以保證其均勻分散性能。

4 改性瀝青SMA 路面的施工過程關鍵工序控制

4.1 SMA 瀝青混合料的拌和

（1）SMA 瀝青混合料采用3000 型及以上間歇性拌合站，根據生產配合比，每天做好熱料篩分試驗，以保證級配曲線。

（2）為確保拌和質量的穩定高效，生產前應對相關設備參數進行調整，嚴格控制干拌及濕拌時間。G30 山臨高速公路銑刨修復養護工程中材料的添加及時間控制如下：

①冷料倉按照配比上料，加熱、標定的篩分稱量后，進入拌和倉；

②投放一定質量的木質素纖維；

③熱骨料和木質素纖維干拌10～15s；

④加入礦粉繼續干拌2s；

⑤泵入熱瀝青；

⑥濕拌30～45s。

生產過程中注意觀察成品料質量，適當調整各環節拌和時間，但總拌和時間≮60s。

（3）纖維穩定劑可由帶稱量的投料機添加，該設備應計量準確以保證混合料的質量，也可通過人工投料口直接添加至拌缸中。

（4）拌和時間、溫度等指標主要對比如下表所示。

4.2 SMA 瀝青混合料運輸要點

（1）SMA 改性瀝青混合料的運輸應采用專門車輛（載重宜大于20t），對料車進行保溫設置，底部和四周增設保溫層，頂部加設棉被和雨布，根據運輸距離決定棉被和雨布層數。裝載前四周和底部應涂刷隔離劑，涂刷隔離劑應以滿灑為宜，底部不能積存隔離劑。

（2）裝料時應分層分堆裝料，一般采用“兩層三堆”模式，按照“前中后”和“上下”層分次裝入，出料口處及時移動車輛，以做到均勻、平衡的裝料，避免一次性裝料過高而造成的混合料離析現象。

（3）運輸車輛的車廂兩側及前后應加裝保溫設施，混合料裝車后采用“篷布+棉被”進行覆蓋，在運輸途中起到保溫、防雨、防污染的作用，有效防止改性瀝青SMA 混合料在運輸過程中因熱量散失快而在表層結成硬殼。

（4）混合料運至施工現場卸料前，由現場施工技術人員逐車檢查并測量溫度，運輸車輛在車廂中部打孔以檢測出場及到場溫度。高于195℃或低于160℃都應做廢料處理，且應觀察混合料形態，有無花白料現象，同時加強前后場溝通，及時調整生產參數，以保障混合料生產質量。

（5）混合料的攤鋪應保證連續作業，應視運輸距離及攤鋪速度配備合適數量的料車，確保攤鋪連續，避免出料收斗和等料現象，避免因等料而產生接縫。配備過程中，運輸能力應略高于攤鋪能力和拌和能力［2］。

5 SMA 改性瀝青混合料攤鋪及碾壓控制

5.1 SMA 改性瀝青混合料攤鋪控制

（1）SMA 改性瀝青混合料應避免雨雪、寒冷等天氣施工，施工溫度宜在20℃以上，當外界溫度較低時適當提高生產溫度，或者是添加合適的溫拌劑以確保施工質量，但外界溫度不得低于5℃。

（2）SMA 改性瀝青混合料現場攤鋪溫度應控制在165℃～175℃，最低不得低于160℃。添加溫拌劑是在保障施工質量的前提下，有效降低生產及施工溫度，減少能量的消耗，達到降本增效的生產理念。

（3）攤鋪前應提前加熱熨平板，加熱至100℃以上，對找平裝置、震動頻率等機械參數進行調整，以確保有效找平，夯錘和熨平板震動的頻率滿足施工需求，施工前應按照首件制確定的松鋪系數進行施工厚度的設置，起步時采用硬木進行襯墊。攤鋪時，有效調整攤鋪機和料車速度，確保其合適的施工間距，料車不得撞擊和影響攤鋪機的行進。攤鋪機起速度一般為1～2（m/min）；正常一般控制在2～3（m/min）；攤鋪應保持勻速前進，且螺旋布料器內混合料應＞2/3，不得中途停頓，期間注意調整供料速度。

5.2 SMA 改性瀝青混合料碾壓控制

碾壓過程是SMA 改性瀝青混合料面層施工中的重要環節，由于混合料的材料特性對碾壓有更高的要求。主要體現在以下幾個方面：

（1）壓實分為靜壓和振壓兩種，分為初壓、復壓、終壓三個環節，鋼輪和膠輪兩種形式，其碾壓一般遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的八字原則，對碾壓形式、碾壓速度、碾壓變數進行有效的組合。G30 山臨高速公路銑刨修復養護工程中采用的是兩臺雙鋼輪組合，初壓：靜壓2 遍+復壓：高頻低幅振壓3～4 遍+終壓：靜壓2 遍收光。

（2）SMA 改性瀝青混合料的碾壓溫度也控制較普通瀝青混合料更為嚴格。G30 山臨高速公路銑刨修復養護工程采取的是按照初壓（160℃～170℃）+復壓（＞140℃）+終壓（＞120℃），碾壓終了溫度＞110℃來控制的。

（3）SMA 改性瀝青混合料一般不采用輪胎式壓路機進行碾壓，是由于輪胎式壓路機的揉搓式碾壓易導致集料上浮。所以碾壓要滿足要求又要防止過壓。如在碾壓過程中發現石料壓碎或者是集料上浮形成油斑，應停止碾壓，更要避免低溫反復碾壓造成的集料破壞，碾壓結束后，路面溫度降至50℃以下，完成標線施劃后方可解除交通限制，給予放行。

6 施工體會

6.1 試驗段實施的必要性分析

SMA 路面的施工工藝要求很嚴，大面積施工前，應選取300m 的直線段試驗段進行試鋪，以獲取確定銑刨、攤鋪、碾壓各個環節的詳細參數。施工各設備生產能力、運輸能力、材料供應能力，以及各個設備之前的匹配性。通過試驗段鋪筑取得的SMA 拌和、試驗、施工等經驗數據，用于指導后續路段SMA 瀝青路面的施工。

6.2 SMA 面層施工能否使用輪胎式壓路機的思考

SMA 瀝青混合料因輪胎壓路機的搓揉擠壓作用會使瀝青馬蹄脂上浮，壓實效果會很差，SMA 瀝青混合料不宜使用輪胎壓路機碾壓。本項目車轍處采取輪胎式壓路機進行復壓1～2遍，整體效果良好，未出現影響構造深度及出現泛油成油斑現象。

6.3 壓實度控制

SMA 路面壓實度控制應以碾壓工藝和室內取樣檢測為主，鉆芯取樣檢測和滲水試驗為輔，盡可能避免路面鉆芯檢測，取芯后應用熱料進行及時填補，避免因鉆孔而導致破壞或滲水出現坑槽等水損壞病害。