高速公路SMA改性瀝青路面施工技術研究

王 繼 升

(山西交通控股集團有限公司太舊高速公路分公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

近年來，國內交通運輸事業發展迅猛，高速公路在其中發揮了至關重要的作用，在帶動沿線經濟發展、方便群眾出行的同時，也暴露出其性能方面的問題[1]。受瀝青混合料自身性能與外界環境的影響，高速公路極易出現車轍、裂縫等病害，影響交通舒適度和安全性。同時國內行車超載現象十分嚴重，更是對高速公路結構造成了巨大破壞，致使高速公路在遠未到達設計年限時就已破壞，形成惡劣的社會影響。因此，改善瀝青混合料自身的性能，加快推進高性能路面材料的改進與應用，成為公路建設和養護的重要工作內容。SMA，全稱為瀝青瑪脂碎石混合料，屬于間斷級配骨架密實型結構，同時具備傳統密集配混合料及骨架型瀝青混合料的優點，承載力、耐高溫、耐久性等均較好，因此是目前高等級瀝青路面的主要材料之一。采用改性瀝青后的SMA混合料的承載力和溫度穩定性等更優異，但其性能的發揮依賴于施工技術的匹配性程度。因此，需要在充分了解SMA改性瀝青混合料特征與成分的基礎上，對施工過程中的技術進行分析，只有采取了與之性能相匹配的施工技術，才能充分發揮其優勢。

1 SMA改性瀝青混合料的特征

SMA改性瀝青的主要成分為改性瀝青、礦粉、粗細集料、纖維穩定劑等，是近年來在高等級公路中不斷推廣的一種路面施工材料，在實際中需要根據建設條件由試驗室和施工現場對其組成成分的比例進行綜合確定[2]。通常而言，SMA改性瀝青與傳統的瀝青及改性瀝青混合料相比，在水穩定性、高溫穩定性、抗滑性等方面更具優勢。

1)水穩定性。SMA改性瀝青中由于加入了一定含量的水泥、礦粉和纖維素，導致混合料的膠結性能有所提高，集料被瑪脂所包裹，因此混合料的水穩定性較好。

2)耐高溫。高速公路相比普通公路而言車流量更多、交通荷載量更大、行車速度快，因此夏季容易在高溫的影響下出現車轍等問題，導致路面變形。而SMA具有嵌擠密實型結構，自身就具有較好的耐高溫性能，在經過改性后，其軟化點和粘稠性都有所改善，耐高溫性能將進一步提高。

3)抗滑性。路面的抗滑性能受到表面材料的構造深度與摩擦系數影響，SMA改性瀝青混合料屬于嵌擠密實型結構，具備較大的摩擦系數，因此抗滑能力強。

2 SMA改性瀝青混合料施工原材料的構成

2.1 細集料

試驗室和現場施工人員在進行細集料的配置時，應注意嚴格根據相關標準和設計文件進行，確保混合料的性能滿足要求。對于SMA改性瀝青混合料中的細集料，應選擇未風化、表面潔凈、雜質較少、含水量低的原材料，避免不合格的細集料被添加到SMA混合料中。當采用天然砂作為細集料來源時，應進行檢測和篩選，并注意對其中有害物質與雜質的清除，避免質量較差的細集料影響混合料的粘結性、摩擦系數。通常而言，當采用天然砂作為高速公路SMA路面材料時，天然砂的含量不應大于20%。

2.2 粗集料

粗集料對于SMA改性瀝青混合料形成骨架嵌擠結構具有關鍵作用，在試驗室確定現場配合比后，現場技術人員應該結合設計要求與現場條件，選擇合適的粗集料，保證混合料的骨架質量。選擇SMA用粗集料時，應選擇表面清潔、風化度低、硬度強的原材料，如玄武巖等，對于粗集料可以根據使用要求適當的進行軋制，同時對于外形扁平細長的集料應予以剔除，以免對混合料的承載能力造成不利影響。

2.3 瀝青結合料

瀝青是SMA混合料中起膠結作用的主要成分，改性瀝青在高溫穩定性、水穩定性、耐久性等方面相比普通瀝青而言更具優勢。為了保證SMA瀝青混合料具有良好的粘結性能，設計與施工人員在確定瀝青的配合比與材料時，應注意對SBS改性瀝青的選擇，規范中對SBS改性瀝青的參數標準在表1中已列出。為了保證公路瀝青路面的使用性能和質量，技術人員應重點關注瀝青軟化點、粘度等指標，可以在一定范圍內調整改性級配，以獲得參數合適的瀝青膠結料。在整個配比試驗與確定的過程中，應嚴格按照試驗要求，檢測瀝青混合料的各項參數，確保制備的改性瀝青滿足規范及項目使用的要求。

表1 SBS改性瀝青的主要技術指標要求

3 SMA改性瀝青混合料路面的施工技術要點

3.1 項目概況

某高速公路在K675+230～K680+300試驗段采用SMA改性瀝青混合料路面，路面寬24 m，設計速度100 km/h。項目所處區域降水較多，夏季溫度較高，容易出現車轍等病害。本次試驗段采用SMA改性瀝青路面，上面層采用4 cm SMA-13，中面層為5 cm中粒式瀝青混凝土，下面層為6 cm粗粒式瀝青混凝土AC-25。

3.2 配合比設計

在進行SMA瀝青混合料配合比設計時，運用馬歇爾法制作瀝青試件，在制作過程中注重混合料粗集料骨架的嵌擠性，應保證試件的VCA最小值小于搗實粗集料骨架間隙率，同時最小瀝青用量應滿足SMA骨架間隙的填充需求。在完成配合比設計后，根據規范要求開展水穩試驗、車轍試驗、飛散試驗等進行檢驗。最終項目確定的SMA級配如表2所示。

表2 本項目確定的SMA改性瀝青混合料級配

3.3 拌和階段

拌和是高速公路瀝青路面施工的關鍵步驟之一，在試驗室確定了瀝青配合比與施工配合比后，現場人員根據配合比要求將所需的各類原材料通過拌和機進行拌和，在拌和施工過程中應注意：

1)技術人員在拌和作業前，應先對拌和機進行標定，以確保計量表的準確。只有當計量表的計量能夠精確反映實際進出料時，才能保證混合料的配合比與設計相符。

2)在項目實際拌和時，通常采用容積法，但是不同集料具有不同的密度，因此在拌和時需要現場人員及時對冷料倉的計量進行標定，確保供料量與設計配合比相符。

3)對于混合料所需的原材料，應進行妥善儲放，避免材料出現吸水、變質等情況，尤其對于礦粉、細集料應注意其含水量參數，遇降水天氣時，應將其轉移至干燥、遠離雨水侵蝕的場所。對于礦粉原料還應盡量保證其粉末形態，確保儲存場所干燥、通風。在拌和過程中，如果礦粉逸出，需及時評價逸出量并進行補足。

4)為了保證瀝青的使用性能，瀝青混合料在拌和完成后應盡快安排使用，對于不能立即安排攤鋪施工的，應注意妥善儲存，但是時間不能超過1 d。

3.4 運輸階段

在瀝青混合料的運輸過程中，應注意：

1)在運輸SMA改性瀝青混合料前，應對運輸車進行清潔，并將隔離劑涂刷在筒壁上。通常運輸車采用自卸式翻斗車。

2)在將混合料裝車時，應采取前后移動裝料的裝填方式，有利于避免集料過早出現離析現象，保證SMA混合料的質量穩定。

3)在裝車后應及時予以覆蓋處理，不可將瀝青混合料暴露在空氣中，同時還應避免混合料在運輸過程中可能遇到的不利自然因素及污染。

3.5 攤鋪階段

攤鋪是公路路面施工的重要工序，其施工質量對于混凝土路面的質量具有決定性影響，在SMA改性瀝青路面的攤鋪過程中應注意：

1)在正式開展攤鋪作業前，技術人員應標明料門高度，同時對攤鋪機進行標定，保證攤鋪速度與出料速度的協調。在攤鋪施工時，應及時檢查路面的松鋪厚度以及布料器內的混合料高度，避免影響攤鋪的連續性。

2)在攤鋪前應對下承層進行徹底清潔，避免雜質對瀝青混合料造成污染，在水分蒸發后才能開始攤鋪作業。

3)在攤鋪前，應提前預熱攤鋪機的熨平板，通常需要在熨平板升至100 ℃以上時，才能開始攤鋪。為了保證路面的平整無痕，應確保熨平板緊密連接，不存在接縫。

4)在后期攤鋪時，需要注意對攤鋪厚度的控制，當采用多臺設備同時攤鋪時，應保證10 cm的跨縫攤鋪施工。

3.6 碾壓階段

目前國內高速公路瀝青路面通常采用雙輪雙振式壓路機進行碾壓施工。對于車道數超過2條的高速公路，通常采取多臺同標準的壓路機進行壓縫碾壓，在碾壓過程中需注意保持相同速度。瀝青路面的碾壓分為初壓、復壓與終壓，現場施工人員應嚴格按照有關碾壓溫度、次數、方式等的規定進行施工。碾壓不足可能使SMA不能形成密實的嵌擠結構，影響其承載力和使用性能，碾壓過度則可能導致SMA結構的早期破壞，對瀝青路面的結構造成不可逆的破壞，影響路面的質量安全與使用壽命。

4 效果評價

根據JTG F40—2017公路瀝青路面施工技術規范，對壓實度和平整度進行評價。在K675+230～K680+300試驗段內，壓實度平均值達到98.57%，滿足規范要求的壓實度大于98%；平整度平均值為0.53 mm，各車道的平整度均滿足規范中不大于1.2 mm的要求。良好的壓實度及平整度指標表明試驗路的施工可實施性、道路舒適性較好，通過該施工技術和質量控制手段能夠改善高速公路SMA瀝青路面的使用性能和壽命。

5 結語

當前高速公路在促進社會經濟發展與滿足公眾出行需求方面的作用越發顯現，不斷增長的交通壓力對高速公路路面的使用性能與質量提出了更高的要求。SMA改性瀝青混合料由于優異的使用性能，將成為高等級公路路面的主要應用材料。因此需要從SMA改性瀝青混合料的整個施工環節著手，確保其施工技術的科學、合理、可行，充分發揮SMA改性瀝青的優勢，提高高速公路的質量安全與路用性能。