瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)的應(yīng)用和施工技術(shù)

陳 瀧

(上海黃浦市政養(yǎng)護(hù)管理有限公司，上海 200011)

1 瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)形成背景和在中國的應(yīng)用

上世紀(jì)60年代的德國交通十分發(fā)達(dá)，根據(jù)該國的氣候特點(diǎn)(夏季氣溫20℃左右，冬季不太冷)，習(xí)慣修筑“澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結(jié)構(gòu)中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使用中發(fā)現(xiàn)路面的車轍十分嚴(yán)重，另外當(dāng)時(shí)該國的汽車為了防滑的需要，經(jīng)常使用帶釘?shù)妮喬?包括歐洲一些國家亦如此)，其結(jié)果是路面磨耗十分嚴(yán)重(1 a可減薄4 cm左右)。為了克服日益嚴(yán)重的車轍，減少路面的磨耗，公路工作者對(duì)瀝青混合料的配合比進(jìn)行調(diào)整，增大粗集料的比例，添加纖維穩(wěn)定劑，形成了SMA結(jié)構(gòu)的初形。1984年德國交通部門正式制定了一個(gè)SMA路面的設(shè)計(jì)及施工規(guī)范，SMA路面結(jié)構(gòu)形式基本得以完善。這種新型的路面結(jié)構(gòu)先后在德國及歐洲一些國家逐漸被推廣、運(yùn)用。90年代初，美國公路界認(rèn)為其公路路面質(zhì)量不如歐洲國家的路面質(zhì)量好。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)方面的差距：(1)在改性瀝青的運(yùn)用上；(2)在路面的結(jié)構(gòu)形式上(即SMA)。為此，美國于1991、1992年開始加以研究、推廣SMA這種結(jié)構(gòu)形式，最典型的是：1995年亞特蘭大市為舉辦奧運(yùn)會(huì)對(duì)公路網(wǎng)進(jìn)行改建和新建，全部采用了SMA這種結(jié)構(gòu)形式做路面。

1992年，我國在首都機(jī)場(chǎng)高速公路首次采用SMA。至今首都機(jī)場(chǎng)高速公路使用情況良好。1996年在首都機(jī)場(chǎng)東跑道和八達(dá)嶺高速公路、1997年在北長安街，也修建了SMA路面。另外，上海、河北、遼寧、山西、江蘇等省也先后修建了SMA路面。

2 瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)的組成原理

瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級(jí)配的礦料骨架中，所形成的混合料。其組成特征主要包括兩個(gè)方面：(1)含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩(wěn)定性(抗變形能力強(qiáng))的結(jié)構(gòu)骨架；(2)細(xì)集料礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂將骨架膠結(jié)一起，并填充骨架空隙，使混合料有較好的柔性及耐久性。

SMA的結(jié)構(gòu)組成可概括為“三多一少，即：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少”。具體講：(1)SMA是一種間斷級(jí)配的瀝青混合料，5 mm以上的粗集料比例高達(dá)70%～80%，礦粉的用量達(dá)7%～13%，(“粉膠比”超出通常值1.2的限制)。由此形成的間斷級(jí)配，很少使用細(xì)集料。(2)為加入較多的瀝青，一方面增加礦粉用量，同時(shí)使用纖維作為穩(wěn)定劑。(3)瀝青用量較多，高達(dá)6.5%～7%，粘結(jié)性要求高，并希望選用針入度小、軟化點(diǎn)高、溫度穩(wěn)定性好的瀝青(最好采用改性瀝青)。

3 瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)的特點(diǎn)和適用范圍

瀝青瑪蹄脂碎石混合料是當(dāng)前國際上公認(rèn)(使用較多)的一種抗變形能力強(qiáng)，耐久性較好的瀝青面層混合料。由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能力，同時(shí)由于瀝青瑪蹄脂的粘結(jié)作用，低溫變形性能和水穩(wěn)定性也有較多的改善。添加纖維穩(wěn)定劑，使瀝青結(jié)合料保持高粘度，其攤鋪和壓實(shí)效果較好。間斷級(jí)配在表面形成大孔隙，構(gòu)造深度大，抗滑性能好。同時(shí)混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好，從而全面提高了瀝青混合料的路面性能。

適用于交通流量和行駛頻度急劇增長，客運(yùn)車的軸重不斷增加，嚴(yán)格實(shí)行分車道單向行駛的城鎮(zhèn)主干道和城鎮(zhèn)快速路。

4 瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)的施工技術(shù)

SMA路面在使用上雖有很大的優(yōu)勢(shì)，但在其施工工藝和控制上也提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，要想鋪出一條高性能的SMA路面，就必須在每一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的要求。

4.1 生產(chǎn)和運(yùn)輸

4.1.1 生產(chǎn)

改性瀝青混合料的生產(chǎn)除遵照普通瀝青混合料生產(chǎn)要求外，尚應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)改性瀝青混合料生產(chǎn)溫度應(yīng)根據(jù)改性瀝青品種、黏度、氣候條件、鋪裝層的厚度確定，改性瀝青混合料的正常生產(chǎn)溫度通常宜較普通瀝青混合料的生產(chǎn)溫度提高10℃～20℃。瀝青的加熱溫度到160℃以上，一般不超過瀝青軟化點(diǎn)以上100℃；集料的加熱溫度一般在210℃～220℃；總拌和時(shí)間控制在60 s～70 s之間；混合料的出廠溫度不宜低于180℃；高于195℃的混合料應(yīng)廢棄。

(2)改性瀝青混合料宜采用間歇式拌合設(shè)備生產(chǎn)，這種設(shè)備除塵系統(tǒng)完整，能達(dá)到環(huán)保要求；給料倉數(shù)量較多，能滿足配合比設(shè)計(jì)配料要求；且具有添加纖維等外摻料的裝置。

(3)改性瀝青混合料拌合時(shí)間根據(jù)具體情況經(jīng)試拌確定，以瀝青均勻包裹骨料為度。間歇式拌合機(jī)每盤的生產(chǎn)周期不宜少于45 s(其中干拌時(shí)間不少于5～10 s)。改性瀝青混合料的拌合時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長。

(4)間歇式拌合機(jī)宜備有保溫性能好的成品儲(chǔ)料倉。貯存過程中混合料溫降不得大于10℃，且具有瀝青滴漏功能。改性瀝青混合料的貯存時(shí)間不宜超過24 h；改性瀝青SMA混合料只限當(dāng)天使用；OGFC混合料宜隨拌隨用。

(5)添加纖維的瀝青混合料，纖維必須在混合料中充分分散，拌合均勻。拌合機(jī)應(yīng)配備同步添加投料裝置，松散的絮狀纖維可在噴入瀝青的同時(shí)或稍后采用風(fēng)送裝置噴入拌合鍋，拌合時(shí)間宜延長5 s以上。顆粒纖維可在粗骨料投入的同時(shí)自動(dòng)加入，經(jīng)5～lO s的干拌后，再投入礦粉。

(6)使用改性瀝青時(shí)應(yīng)隨時(shí)檢查瀝青泵、管道、計(jì)量器是否受堵，堵塞時(shí)應(yīng)及時(shí)清洗。

4.1.2 運(yùn)輸

改性瀝青混合料運(yùn)輸應(yīng)按照普通瀝青混合料運(yùn)輸要求執(zhí)行，還應(yīng)做到：運(yùn)料車卸料必須倒凈，如有粘在車廂板上的剩料，必須及時(shí)清除，防止硬結(jié)。在運(yùn)輸、等候過程中，如發(fā)現(xiàn)有瀝青結(jié)合料滴漏時(shí)，應(yīng)采取措施糾正。

4.2 施工

4.2.1 攤鋪

(1)改性瀝青混合料的攤鋪在滿足普通瀝青混合料攤鋪要求外，還應(yīng)做到：攤鋪在噴灑有粘層油的路面上鋪筑改性瀝青混合料時(shí)，宜使用履帶式攤鋪機(jī)。攤鋪機(jī)的受料斗應(yīng)涂刷薄層隔離劑或防粘結(jié)劑。SMA混合料施工溫度應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定，一般情況下，攤鋪溫度不低于160℃。

(2)攤鋪機(jī)必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備仯坏秒S意變換速度或中途停頓，以提高平整度，減少混合料的離析。改性瀝青混合料的攤鋪速度宜放慢至1～3 m/min。當(dāng)發(fā)現(xiàn)混合料出現(xiàn)明顯的離析、波浪、裂縫、拖痕時(shí)，應(yīng)分析原因，予以及時(shí)排除。攤鋪系數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)段取得，一般情況下改性瀝青混合料的壓實(shí)系數(shù)在1.05左右。

(3)攤鋪機(jī)應(yīng)采用自動(dòng)找平方式，中、下面層宜采用鋼絲繩或鋁合金導(dǎo)軌引導(dǎo)的高程控制方式，鋪筑改性瀝青混合料和SMA混合料路面時(shí)宜采用非接觸式平衡梁。

4.2.2 壓實(shí)與成型

(1)改性瀝青混合料除執(zhí)行普通瀝青混合料的壓實(shí)成型要求外，還應(yīng)做到：初壓開始溫度不低于150℃，碾壓終了的表面溫度應(yīng)不低于90℃。

(2)攤鋪后應(yīng)緊跟碾壓，保持較短的初壓區(qū)段，使混合料碾壓溫度不致降得過低。碾壓時(shí)應(yīng)將壓路機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪面向攤鋪機(jī)，從路外側(cè)向中心碾壓。在超高路段則由低向高碾壓，在坡道上應(yīng)將驅(qū)動(dòng)輪從低處向高處碾壓。

(3)改性瀝青混合料路面宜采用振動(dòng)壓路機(jī)或鋼筒式壓路機(jī)碾壓，不宜采用輪胎壓路機(jī)碾壓。OGFC混合料宜采用不超過12 t鋼筒式壓路機(jī)碾壓。

(4)振動(dòng)壓路機(jī)應(yīng)遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則，即緊跟在攤鋪機(jī)后面，采取高頻率、低振幅的方式慢速碾壓。這也是保證平整度和密實(shí)度的關(guān)鍵。如發(fā)現(xiàn)SMA混合料高溫碾壓有推擁現(xiàn)象，應(yīng)復(fù)查其級(jí)配是否合適。不得采用輪胎壓路機(jī)碾壓，以防瀝青混合料被搓擦擠壓上浮，造成構(gòu)造深度降低或泛油。

(5)施工過程中應(yīng)密切注意SMA混合料碾壓產(chǎn)生的壓實(shí)度變化，以防止過度碾壓。

4.2.3 接縫

(1)改性瀝青混合料路面冷卻后很堅(jiān)硬，冷接縫處理很困難，因此應(yīng)盡量避免出現(xiàn)冷接縫。

(2)攤鋪時(shí)應(yīng)保證充分的運(yùn)料車，以滿足攤鋪的需要，使縱向接縫成為熱接縫。在攤鋪特別寬的路面時(shí)，可在邊部設(shè)置擋板。在處理橫接縫時(shí)，應(yīng)在當(dāng)天改性瀝青混合料路面施工完成后，在其冷卻之前垂直切割端部不平整及厚度不符合要求的部分(先用3 m直尺進(jìn)行檢查)，并沖凈、干燥；第二天，涂刷粘層油，再鋪新料。其他接縫做法執(zhí)行普通瀝青混合料路面施工要求。

4.3 開放交通及其他

(1)熱拌改性瀝青混合料，在路表溫度降至50℃以下，方能允許開放交通。需要提早開放交通時(shí)，可灑水冷卻降低混合料溫度。

(2)改性瀝青路面的雨期施工應(yīng)做到：密切關(guān)注氣象預(yù)報(bào)與變化，保持現(xiàn)場(chǎng)、瀝青拌合廠及氣象臺(tái)站之間氣象信息的溝通，控制施工攤鋪段長度，各項(xiàng)工序緊密銜接。運(yùn)料車和工地應(yīng)備有防雨設(shè)施，并做好基層及路肩排水的準(zhǔn)備。

(3)改性瀝青面層施工應(yīng)嚴(yán)格控制開放交通的時(shí)機(jī)。做好成品保護(hù)，保持整潔，不得造成污染，嚴(yán)禁在改性瀝青面層上堆放施工產(chǎn)生的土或雜物，嚴(yán)禁在已完成的改性瀝青面層上制作水泥砂漿等可能造成污染成品的作業(yè)。

5 結(jié)語

瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)是現(xiàn)代化城市交通發(fā)展的客觀要求，但相對(duì)于普通瀝青，它對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的要求更高。所以SMA瀝青混合料施工時(shí)，采用成熟的施工工藝、責(zé)任心強(qiáng)的施工隊(duì)伍、先進(jìn)的施工機(jī)械和嚴(yán)格控制材料溫度是保證SMA路面工程質(zhì)量的關(guān)鍵。因此加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的施工管理和協(xié)調(diào)，嚴(yán)格控制各個(gè)施工環(huán)節(jié)，才能達(dá)到預(yù)期的效果。

[1]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]SHC F40-01-2002,公路瀝青馬蹄脂碎石路面技術(shù)指南[S].

[3]沈金安.SMA路面設(shè)計(jì)與鋪設(shè)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[4]沈金安.改性瀝青與SMA路面[M].北京：人民交通出版社，1999.