SMA改性瀝青路面施工技術在高速公路中的應用

魏慧英

山西路橋橋隧工程有限公司隧道分公司 山西朔州 036000

SMA改性瀝青路面是德國在20世紀60年代中期在澆筑式瀝青混凝土的基礎上開發的一種新的路面，其主要目的是解決車轍問題。20世紀80年代，SMA改性瀝青路面在歐洲多個國家得到廣泛應用。20世紀90年代，美國引進了SMA改性瀝青路面，并對其進行了改進與發展。SMA改性瀝青路面是由瀝青瑪碲脂碎石混合料（SMA）鋪筑的路面，也就是將由瀝青、礦粉、細集料以及纖維穩定劑等組成的瀝青瑪蹄脂填充在間斷級配粗集料的骨架間隙中形成密實瀝青混合料進而構成的路面。SMA有著瀝青多、礦粉多、粗集料多、細集料少“三多一少”的特征。20世紀90年代我國開始引進SMA改性瀝青路面技術，經過幾十年的發展，SMA改性瀝青路面在我國得到了越來越多的應用[1]。

1 SMA改性瀝青路面特點及優勢

1.1 特點

SMA改性瀝青路面是在碎石骨架之中填充瀝青瑪碲脂，從而形成一個密實的骨架嵌擠型結構。SMA改性瀝青路面的特點主要包括：①SMA改性瀝青混合料為間斷級配。例如，SMA—16中，規格在4.75mm以上的粗集料用量，在混合料中的占比達到了70%～80%，其中，規格在9.50mm以上的占二分之一；礦粉用量，在混合料中的配比達到了8%～13%；規格為0.075mm的篩孔，通過率通常為10%，這樣的情況下，粉膠比遠遠大于規定的1.2。這樣的間斷級配，大大降低了細集料的使用量。②瀝青的用量相對較多，這樣也會導致礦粉用量的增加，同時需要使用適量的纖維穩定劑。SMA改性瀝青路面使用的纖維穩定劑多為礦物纖維、木質素纖維，礦物纖維的摻加量約為混合料總量的0.4%。木質素纖維的摻加量約為混合料總量的0.3%。③SMA改性瀝青混合料對材料的要求相對較高。細集料宜選擇堅硬的人工砂，盡量不要使用天然砂；粗集料應當表面粗糙、硬度較大、針片狀含量較少；礦粉應當選擇磨細石灰粉，盡量不要采用回收礦粉。④SMA改性瀝青混合料的用量約比普通混合料多1%。同時，SMA改性瀝青路面對黏結性的要求較高，應選擇溫度穩定性較好、軟化點高、針入度較小的瀝青，或使用改性瀝青，如SBS改性瀝青等。⑤配合比設計時，并非完全依賴于馬歇爾法，也要根據體積指標進行確定。馬歇爾試驗中，試件成型是雙面各擊50次，目標孔隙率為2%～4%，流值、穩定度并非主要指標。可根據高溫析漏試驗，來對瀝青用量進行確定。⑥SMA改性瀝青路面對施工工藝有著嚴格的要求，應適當提高施工溫度、延長拌和時間，碾壓時不可使用膠輪壓路機[2]。

1.2 優勢

SMA改性瀝青路面有著諸多優勢，包括：①SMA是一種以粗集料為主骨架嵌擠結構，因此具有良好的抗車轍能力；②瀝青瑪碲脂的用量較大，具有較好的耐疲勞性能、低溫抗裂性能；③表面構造較深、空隙大、比較粗糙，具有良好的抗滑能力；④空隙率較小、基本不透水，路面壽命較長，為降低成本，還可以將表面層的厚度減小。可以說，SMA改性瀝青路面使抗滑性與水穩定性、低溫穩定性與高溫穩定性等相互制約或矛盾的性能得到了兼顧。

2 工程概況

某高速公路項目，全長92千米，路基寬度51.5米，雙向八車道，行車速度設計為110千米/小時。為提高高速公路的整體質量，采用SMA改性瀝青路面。

3 SMA改性瀝青路面的施工技術要求

3.1 瀝青

全面考慮本工程施工場地的地質條件以及當地自然環境、氣候特征等因素，確定對SMA改性瀝青路面面層的功能要求。本項目中，針對上面層，選擇SBS—1—D改性瀝青；針對下面層，選擇70號A級瀝青、90號A級瀝青；根據生產地、標號的不同，對瀝青進行分開存放，避免由于保管不當而導致瀝青質量下降；對瀝青進行保存的過程中，應嚴格控制溫度、濕度等環境因素，通常情況下，儲罐的溫度應處于110~170攝氏度的范圍內，按A級要求，配置瀝青與改性劑。

3.2 粗集料

選擇強度較高、耐磨性較好的粗集料。本項目中，在選擇粗集料的時候，采用反擊式破碎試驗，選擇碎石主要用料。本項目中，選擇玄武巖碎石作為粗集料。該材料的技術標準要求與試驗結果詳見表1。工程實際施工中，若是粗集料與瀝青的粘附性不達標，可根據實際情況，適當增加少量的石灰水、水泥。

表1 粗集料的技術標準要求與試驗結果

3.3 細集料

選擇強度較高、耐磨性較好的細集料，且確保其可以與粗集料實現兼容。本項目中，選擇在上述實驗中采用的石灰巖碎石磨制的機制砂作為細集料。機制砂可滿足改性瀝青的高溫穩定要求，且使用效果較好。選擇優選機制砂作為細集料，該砂的硬度較高，經過破碎處理后，嵌擠性、棱角性、高溫穩定性等，均可以滿足工程施工要求。

3.4 填料

改性瀝青性能主要受到礦粉的影響，礦粉具有促進粗集料、細集料結合的重要作用。本項目中，采用專用球磨機制作礦粉，以石磨灰為原材料。制作礦粉的過程中，應對雜質物進行有效處理。確保礦粉干凈、干燥，且保證其能夠與瀝青實現兼容[3]。

3.5 纖維穩定劑

SMA改性瀝青路面的穩定性，在一定程度上受到纖維穩定劑的影響。添加適量的纖維穩定劑，可以改善瀝青的穩定、粘結、分散等性能。在對纖維穩定劑進行選擇的時候，應確保其溫度滿足干拌的要求，通常應≥250攝氏度，避免存在變質問題。應根據混合料的總量，確定纖維穩定劑的摻合量，通常為0.3%～0.4%，最大不可超過0.5%。

3.6 配合比

針對混合料配比，本項目中，按照配合比設計、生產配合比、生產配合比驗證三個環節開展。配合比設計中，應確定材料類型，并確定最佳油石比、一級礦集料。針對配合比，采取馬歇爾試驗來對配合比的合理性進行驗證。本項目中，上層面以SMA—13結構為主，經試驗發現，粒徑最大值為13.20mm，應將分界篩孔直徑控制在13.20mm內，以便于集料的劃分。

4 高速公路中SMA改性瀝青路面的施工技術要點

4.1 拌和

在對改性瀝青混合料進行拌和的過程中，應對均勻性進行有效控制。本項目中，為提高改性瀝青混合料拌和的均勻性，保障其可以滿足施工要求，采取間歇拌和方法，通過對拌和時間、拌和效率進行靈活調整，從而實現對拌和質量的有效控制。本項目實際施工中，經過拌和試驗，確定拌和時間為40-45秒。如果拌和時間過長，便會嚴重影響拌和的質量、產量，因此，必須將拌和時間嚴格控制在40-45秒的范圍內。除此之外，在對改性瀝青混合料進行拌和的時候，也要對瀝青的溫度以及其他材料的溫度變化情況進行密切關注，確保各溫度指標處于合理的范圍內。瀝青加熱溫度通常情況下不可超過165攝氏度，集料加熱溫度通常情況下不可超過220攝氏度。應確保瀝青在運輸過程中的溫度處于170-185攝氏度的范圍內。

4.2 運輸

改性瀝青混合料拌制完成后，應將其運輸到施工現場。在對改性瀝青混合料進行運輸的過程中，應注意以下幾個方面的問題：①對運輸通道進行嚴格控制，并要保證運輸時間的合理性，避免出現離析問題。本項目中，采用自卸車輛對改性瀝青混合料進行運輸，混合料裝車的時候，按照先裝兩邊、后裝中間的裝車順序，并覆蓋帆布，以達到保溫的效果。②混合料運輸過程中，應對運料過程進行準確記錄，記錄的內容包括混合料的出場溫度、到達現場時的溫度等，并對兩者進行對比，如果超過限值，則要重新處理，以避免由于混合料質量不達標而給施工質量造成的不利影響。③在對混合料進行運輸之前，應將運輸車輛清理干凈。同時，運輸車輛將混合料運輸到施工現場的時候，還要用高壓水槍對運輸車輛進行沖洗，避免灰塵、雜物等進入混合料中，導致混合料的質量下降。④安排專門人員，在混合料運輸過程中開展調度工作，確保混合料供給的效率，以保障攤鋪的連續性。本項目中，安排3輛運輸車負責運輸混合料，使用2臺攤鋪機進行施工。

4.3 攤鋪

將改性瀝青混合料運輸到施工現場后，可應用攤鋪機進行攤鋪施工。為確保攤鋪質量，采取2臺攤鋪機配合施工的方式。設置自動找平裝置進行找平。攤鋪施工過程中，對攤鋪的厚度、攤鋪的平整度進行嚴格控制。實際操作過程中，應遵循連續、緩慢、均勻的原則進行施工。同時，應對攤鋪速度進行合理控制，確保攤鋪速度保持恒定，不能過慢，也不能過快。本項目中，攤鋪速度為2.5米/分鐘。

4.4 碾壓

攤鋪作業完成后，應及時進行碾壓處理。本項目中，碾壓施工時所采用的設備為振動碾壓機。采用碾壓機進行碾壓的時候，應確保瀝青溫度不低于90攝氏度，碾壓速度為3千米/小時。碾壓過程中，按照從低邊向高邊的順序。相鄰的碾壓，應預留一定的重疊間距。針對無法使用碾壓機進行碾壓的部位，如涵洞、匝道、緊急停車道等部位，可采取人工碾壓的方式。安排專門人員對碾壓質量進行檢測，以確保碾壓質量。

4.5 接縫處理

碾壓作業完成后，應及時對接縫進行處理，以確保施工質量。針對縱向裂縫，可采取熱接縫的處理方式，針對橫向接縫，則要根據接縫的大小，對處理方式進行合理選擇。通常情況下，橫向接縫采取冷接縫的處理方式，但實際操作中，冷接縫的施工難度較大，且會在一定程度上影響路面的平整度。因此，應嚴格按照施工規范對接縫進行處理，以保障路面質量。

5 結語

綜上，SMA改性瀝青路面有著諸多優勢，在高速公路中應用SMA改性瀝青路面的時候，應對瀝青、粗集料、細集料、填料、纖維穩定劑、配合比進行合理選擇、設計，并要把控好拌和、運輸、攤鋪、碾壓、接縫處理等環節的施工質量，從而切實提高高速公路的建設質量。