高速公路SMA瀝青路面施工技術(shù)研究

羅有敬

(廣西壯族自治區(qū)隆林公路管理局)

0 引 言

SMA 瀝青路面因其使用壽命長，維修養(yǎng)護(hù)成本低，社會效益、綜合經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益突出，所以在高速公路路面工程中尤其是上面層結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。但由于SMA對原材料要求、配合比設(shè)計以及生產(chǎn)施工階段與常規(guī)瀝青混合料有著很大的區(qū)別，因此對于施工質(zhì)量控制管理也提出了較高的要求。這就要求施工單位必須明確SMA 瀝青路面施工技術(shù)要點(diǎn)，并嚴(yán)格按照現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》以及相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程等要求做好施工技術(shù)質(zhì)量管理。

1 SMA 瀝青路面應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢分析

瀝青瑪蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphal)，由瀝青結(jié)合料與少量的纖維穩(wěn)定劑、細(xì)集料以及較多量的填料(礦粉)組成的瀝青瑪蹄脂，填充于間斷級配的粗集料骨架的間隙。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于粗集料用量多(占70%以上)、瀝青用量多(5.5%～6.5%)、礦粉用量多(8%～12%)、細(xì)集料用量少。SMA 相比于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的AC、AM 等瀝青混合料，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)高溫穩(wěn)定性能很好。組成SMA 間斷級配的粗集料，壓碎壓技術(shù)要求不大于26%，骨架承載能力強(qiáng)。通過粗集料顆粒間良好的嵌擠作用以及在瀝青瑪蹄脂填隙強(qiáng)勁粘結(jié)力作用下，瀝青混合料產(chǎn)生非常好的抵抗荷載變形的能力。

(2)低溫抗裂性能強(qiáng)。SMA 瀝青混合料大多采用改性瀝青，拉伸性能相對較好。而且在混合料內(nèi)部的瑪蹄脂具有較好的粘結(jié)作用，瑪蹄脂的韌性以及柔性能夠有效的提高瀝青混合料的低溫變形性能。

(3)具有很好的水穩(wěn)定性。由于SMA 一般選擇使用粘度較大的改性瀝青，因此瀝青與集料的粘附性能較好，而且空隙率相對較小，決定了SMA 在水穩(wěn)定性方面具有較好的優(yōu)勢。

(4)抗滑性能明顯。SMA 選用的粗集料一般選擇使用玄武巖、輝綠巖等堅硬粗糙的優(yōu)質(zhì)石料，抗磨耗損失能力強(qiáng)，而且由于采用間斷級配，構(gòu)造深度也相對較大，因此抗滑性能得到大幅提高。

2 SMA 瀝青路面施工原材料的質(zhì)量控制

(1)瀝青。應(yīng)用于SMA 瀝青路面的瀝青主要是以SBS類改性瀝青為主，這是由于SBS 類改性瀝青的感溫性、粘彈性技術(shù)優(yōu)勢較為突出。其常規(guī)技術(shù)要求見表1 所示。

(2)粗集料。由于粗集料在SMA 中起到嵌擠以及形成骨架的作用，因此應(yīng)當(dāng)盡可能的選擇使用機(jī)制非吸水性的粗集料，在施工中重點(diǎn)對粗集料的壓碎值、磨耗值、堅固性、針片狀顆粒含量以及軟石含量等質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行要求控制。

(3)細(xì)集料。細(xì)集料應(yīng)盡可能采用機(jī)制砂或石屑，細(xì)集料重點(diǎn)確保表觀相對密度、堅固性、含泥量、砂當(dāng)量、亞甲藍(lán)值以及棱角性技術(shù)指標(biāo)符合質(zhì)量要求。

(4)礦粉。必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，重點(diǎn)確保粒度范圍(＜0.6 mm，100%、＜0.15 mm，90%～100%、＜0.075 mm，75%～100%)、親水系數(shù)＜1 以及塑性指數(shù)＜4%符合質(zhì)量要求。

表1 SBS 類改性瀝青常規(guī)技術(shù)要求

(5)纖維穩(wěn)定劑。組成SMA 的纖維穩(wěn)定劑可選用木質(zhì)素纖維、礦物纖維等。實(shí)際施工中一般選用木質(zhì)素纖維。木質(zhì)素纖維具有良好的韌性、分散性和化學(xué)穩(wěn)定性，吸水能力強(qiáng)，有非常優(yōu)秀的增稠抗裂性能。其技術(shù)作用主要是:觸變、防護(hù)、吸收、載體和填充劑。

3 SMA 瀝青路面混合料的配合比設(shè)計

3.1 目標(biāo)配合比設(shè)計

(1)級配設(shè)計。在施工過程中，首先將原材料即粗、細(xì)集料進(jìn)行篩分，其規(guī)格應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。初步確定幾組不同比例的礦料級配，SMA 礦料級配范圍宜直接采用見表2 所示。

表2 瀝青瑪蹄脂碎石混合料礦料級配范圍

(2)最佳瀝青用量確定。對于選擇的設(shè)計級配，按照間隔0.3%確定不同的瀝青用量，進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)驗(yàn)證，通過對不同油石比的空隙率VV、礦料間隙率VMA、粗集料骨架間隙率VCA(包括VCAmix和VCADRC)、瀝青飽和度VFA、穩(wěn)定度以及流值的測試，重點(diǎn)確保VMA 不小于17.0%、VFA 介于75%～85%之間以及VCAmix不大于VCADRC等幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合技術(shù)要求，然后根據(jù)確定技術(shù)指標(biāo)合格的瀝青用量范圍的平均值作為最佳瀝青用量。在確定最佳瀝青用量之后進(jìn)行謝倫堡析漏試驗(yàn)、肯特堡飛散試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、殘留穩(wěn)定度、滲水系數(shù)以及低溫彎曲試驗(yàn)，最終確定滿足要求的最佳瀝青用量。

3.2 生產(chǎn)配合比的調(diào)整

按照目標(biāo)配合比確定的材料比例，首先對熱料倉進(jìn)行標(biāo)定并進(jìn)行篩分試驗(yàn)，確定熱料倉各種礦料的最佳比例，并根據(jù)摻配比例計算礦料的合成級配。對于生產(chǎn)配比合成級配應(yīng)控制與目標(biāo)配合比合成級配差值在一定范圍以內(nèi)，具體指標(biāo)要求見表3 所示。

表3 生產(chǎn)配合比合成級配技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求

然后按照目標(biāo)配比的最佳油石比以及油石比±0.3%進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，進(jìn)而最終確保生產(chǎn)配合比的SMA 混合料的體積指標(biāo)及其力學(xué)性能符合技術(shù)要求。

4 SMA 瀝青路面施工現(xiàn)場工藝控制

(1)瀝青混合料的拌和。為了確保SMA 瀝青路面攤鋪質(zhì)量，必須將溫度控制作為拌和生產(chǎn)的關(guān)鍵內(nèi)容。在拌和過程中，宜控制瀝青加熱溫度在165～175 ℃，集料加熱溫度在190～220 ℃，出料溫度在170～185 ℃。在拌和順序的控制上，首先添加粗、細(xì)集料與纖維穩(wěn)定劑干拌10 s 左右，然后添加礦粉與瀝青濕拌40 s 左右，在施工現(xiàn)場應(yīng)該及時進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)、抽屜試驗(yàn)、析漏以及飛散試驗(yàn)，確保油石比、級配以及物理力學(xué)性能指標(biāo)符合要求。

(2)瀝青混合料的裝運(yùn)。為盡可能避免SMA 混合料出現(xiàn)離析，在給運(yùn)料車車廂裝料過程中，宜按前—后—中的順序進(jìn)行;在運(yùn)輸過程中，必須采取覆蓋篷布等保溫措施對混合料進(jìn)行保溫，避免因混合料溫度下降超過規(guī)定而被廢棄造成損失。在運(yùn)抵施工現(xiàn)場后應(yīng)及時檢測混合料溫度，確?；旌狭系綀鰷囟炔坏陀?65 ℃。若混合料不符合施工溫度要求，或已經(jīng)結(jié)成團(tuán)塊、已遭雨淋的不得鋪筑。

(3)瀝青混合料的攤鋪。在進(jìn)行SMA 混合料的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)之前，首先將下承層清掃干凈，并完成粘層或者是封層的施工。當(dāng)路表溫度低于15 ℃以及環(huán)境溫度低于10 ℃時不宜進(jìn)行SMA 混合料的攤鋪施工。在正式攤鋪之前還應(yīng)提前預(yù)熱攤鋪機(jī)熨平板。SMA 混合料的攤鋪速度一般按1～3 m/min 的速度進(jìn)行控制，重點(diǎn)確保攤鋪均勻、不間斷的進(jìn)行。

(4)瀝青混合料的壓實(shí)。對于SMA 混合料的壓實(shí)，應(yīng)根據(jù)攤鋪機(jī)攤鋪速度和鋪筑寬度、壓路機(jī)碾壓速度以及壓實(shí)度要求，綜合確定壓路機(jī)的配置數(shù)量。按照高速公路施工經(jīng)驗(yàn)，一般需要配置壓路機(jī)數(shù)量為4～5 臺，而且盡量避免使用膠輪壓路機(jī)，以免因揉搓碾壓造成瀝青瑪蹄脂被擠出。路面壓實(shí)應(yīng)按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進(jìn)行，壓路機(jī)碾壓速度應(yīng)控制在2～3 km/h。為保證壓實(shí)溫度，宜控制初壓溫度不低于150 ℃，復(fù)壓溫度不低于135 ℃，壓實(shí)路段長度宜控制在30～40 m 范圍內(nèi)。

5 結(jié) 語

為了充分發(fā)揮SMA 瀝青路面的技術(shù)優(yōu)勢，必須在原材料選擇、混合料配合比設(shè)計、生產(chǎn)拌和以及現(xiàn)場攤鋪壓實(shí)等階段，按照不同的質(zhì)量技術(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行現(xiàn)場施工技術(shù)管理和質(zhì)量管理，以確保SMA 瀝青路面施工質(zhì)量，提高高速公路的整體建設(shè)水平。

［1］公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)指南(SHC F40－01－2002)［S］. 人民交通出版社，2002.

［2］公路瀝青路面施行技術(shù)規(guī)范(JTG F40－2004)［S］. 人民交通出版社，2004.