SMA路面的特點(diǎn)與施工工藝

梁小露

摘要：SMA瀝青混合料在施工中經(jīng)過(guò)大量的研究、試驗(yàn)和總結(jié)，目前該工藝已被廣泛推廣于高速及地方高等級(jí)公路的路面。文章對(duì)江陰大橋九圩連接線改造工程SMA的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)、施工和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等作了系統(tǒng)介紹。

關(guān)鍵詞：SMA特點(diǎn)；設(shè)計(jì)；施工；測(cè)試

1 概述

瀝青瑪蹄脂混合料（SMA）是常用于高等級(jí)公路路面的瀝青混合料。SMA是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉和少量的細(xì)集料組成的瀝青馬蹄脂填充間斷級(jí)配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料。其≥4.75mm的粗集料比例高達(dá)70～80%，礦粉用量8～13%，混合料中0.075mm的通過(guò)率高達(dá)8～10%，由于是間斷級(jí)配，很少使用細(xì)集料。瀝青含量高達(dá)5.7～6.0%，同時(shí)需添加0.3%混合料總量的木質(zhì)素纖維和0.4%瀝青用量的抗剝落穩(wěn)定劑。

SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面是瀝青、礦粉、纖維穩(wěn)定劑及少量細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，充填于間斷級(jí)配的粗集料碎石骨架的間隙形成的一種瀝青混合料。簡(jiǎn)單的說(shuō)：SMA是由互相嵌擠的粗集料骨架和瀝青瑪蹄脂兩大部分組成的。

SMA是一種新型的路面材料，具有良好的路用性能：除具有良好的表面功能、抗滑、抗高溫、車轍、減少低溫開(kāi)裂、平整度高、噪音小、能見(jiàn)度好等特點(diǎn)外，SMA還具有路面抗變形能力強(qiáng)、不透水、使用壽命長(zhǎng)、維修養(yǎng)護(hù)小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)SMA還可以減薄表面層厚度，易于施工和維修。由于瀝青瑪蹄脂具有上述各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，因此，目前在高等級(jí)公路建設(shè)中被廣泛應(yīng)用為高等級(jí)路面材料。但是如果原材料不好，施工不認(rèn)真，質(zhì)量管理不重視，仍然不能取得滿意的結(jié)果。而且存在生產(chǎn)成本高，拌和樓產(chǎn)量低，間斷級(jí)配混合料的質(zhì)量控制要求高，施工難度大等風(fēng)險(xiǎn)。只有抓住SMA的特點(diǎn)，合理組織施工，嚴(yán)格按規(guī)程操作，才能取得良好的成果。

2 SMA配合比設(shè)計(jì)方法

SMA混合料配合比設(shè)計(jì)方法，我國(guó)主要是采用馬歇爾試驗(yàn)法，又結(jié)合我國(guó)工程實(shí)際情況進(jìn)行。其步驟如下：

2.1 原材料的選擇和要求

（1）瀝青：采用SBS改性瀝青。要求選用的瀝青針入度小，軟化點(diǎn)高。改性瀝青一般要求針入度的值為不小于50（0.1mm），軟化點(diǎn)不小于60℃。江陰大橋九圩連接線采用南通通沙PG76-22改性瀝青。

（2）粗集料：充分發(fā)揮粗集料的嵌擠作用，必須采用石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、近立方體顆粒、粗糙的碎石。

（3）細(xì)集料：采用堅(jiān)硬、潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)并有適當(dāng)級(jí)配的人工軋制的玄武巖細(xì)集料。

（4）填料：采用石灰?guī)r堿性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。礦粉必須干燥、潔凈，不得將拌合機(jī)回收的粉塵作為礦粉使用，礦粉不得受潮，設(shè)置防雨頂棚儲(chǔ)存。由于礦粉的親水系數(shù)是評(píng)價(jià)礦粉和瀝青結(jié)合料粘附性能的指標(biāo)之一，經(jīng)過(guò)多次對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用石灰?guī)r石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉的親水系數(shù)比較穩(wěn)定和理想。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表一

（5）穩(wěn)定劑：SMA中由于含有較多的瀝青和礦粉，因此要添加適量的纖維穩(wěn)定劑，其目的一方面是以自身微孔隙吸收瀝青混合料中的自由瀝青使得混合料具有柔韌性，增強(qiáng)混合料的低溫抗裂性，防止混合料的離析、瀝青滴漏和溢出；另一方面是在結(jié)構(gòu)中起三維加筋穩(wěn)定作用，從而可以增加瀝青含量和礦料裹覆層厚度，提高抗老化性能。纖維穩(wěn)定劑的用量，對(duì)木質(zhì)素纖維一般為混合料的0.3%；礦物纖維一般為瀝青混合料的0.4%。各種纖維外加劑的用量誤差在±10%。

2.2 SMA配比設(shè)計(jì)

SMA的設(shè)計(jì)原則是使瀝青瑪蹄脂能夠保證持久地維持住碎石骨架，混合料的密實(shí)度和粒度分布在交通作用下變化很小，這種路面的顯著特點(diǎn)是孔隙很小。SMA配合比設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：

一方面是馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以推薦的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)三個(gè)不同粗細(xì)的初級(jí)級(jí)配，確定初級(jí)油石比，通過(guò)不同組件的試件檢測(cè)，對(duì)設(shè)計(jì)級(jí)配以0.2%-0.4%R 間隔，調(diào)整3-5個(gè)不同油石比，根據(jù)希望設(shè)計(jì)的空隙率（通常為4%）確定最佳油石比，SMA馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求如表二。

另一方面主要是設(shè)計(jì)配合比檢驗(yàn)。根據(jù)表三規(guī)定的項(xiàng)目與SMA配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)的技術(shù)要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)。

2.2.2 生產(chǎn)配合比

生產(chǎn)配合比是建立在目標(biāo)配合比的基礎(chǔ)上的。設(shè)計(jì)過(guò)程了大部分一致。

生產(chǎn)配合比與目標(biāo)配合比主要的區(qū)別在于礦料經(jīng)過(guò)二次篩分后礦料的級(jí)配有所變化，因此必須從二次篩分后進(jìn)入各熱骨料倉(cāng)的礦料取樣篩分，重新計(jì)算使礦質(zhì)混合料的級(jí)配符合設(shè)計(jì)級(jí)配，并特別注意使0.075mm，4.75mm，9.5mm的篩孔通過(guò)量控制接近設(shè)計(jì)級(jí)配。SMA礦質(zhì)混合料級(jí)配曲線如表四。

3 SMA混合料的瀝青路面施工工藝

SMA路面施工工藝與普通瀝青路面施工有許多特點(diǎn)，要求我們多加注意到施工中的關(guān)節(jié)。

3.1 SMA混合料的拌制

（1）拌和機(jī)必須配備有纖維穩(wěn)定劑投料裝置，不具有纖維投料裝置的可在原有基礎(chǔ)上作改進(jìn)。江陰大橋九圩連接線中采用武漢同創(chuàng)生產(chǎn)的紊狀纖維添加設(shè)備，能在拌和中充分分散紊狀木質(zhì)纖維。

（2）SMA混合料要求在較高的溫度下拌和，集料加熱溫度一般為185℃～200℃，使混合料的出料溫度走上限，以滿足高溫碾壓的要求。

（3）SMA混合料拌制過(guò)程中，纖維添加程序：礦料干拌3秒，礦粉加木質(zhì)素干拌7秒，加瀝青進(jìn)行濕拌50～55秒，按照這種放料順序拌制混合料的優(yōu)點(diǎn)是：混合料拌制比較均勻，減少出現(xiàn)瑪蹄脂團(tuán)的現(xiàn)象。如果木質(zhì)素添加機(jī)出現(xiàn)故障，即木質(zhì)素纖維沒(méi)有噴入拌缸，但是，程序上瀝青也不會(huì)摻加，這樣只需把這盤礦料作廢，減少損失。它的缺點(diǎn)是：木質(zhì)素纖維在噴入拌缸的過(guò)程中由于在氣壓的作用下有一部分木質(zhì)素纖維從拌缸的空隙中跑掉，因此，只要處理好拌缸的密封性，木質(zhì)素纖維的損失也不是太大，最多不超過(guò)木質(zhì)素用量的0.2%。

（4）SMA混合料礦料用量大，比普通熱拌瀝青混合料需增加2倍，因此要求配置的螺旋輸送器，輸送礦粉的能力要滿足要求，以保證供料正常。

（5）如果拌和的SMA不立即使用，需在儲(chǔ)料倉(cāng)中存放時(shí)，以不發(fā)生瀝青泄漏為度，且不得過(guò)夜。施工過(guò)程中，SMA混合料隨拌隨攤，盡量縮短存貯時(shí)間。

3.2 SMA混合料的運(yùn)輸。

（1）采用大型自卸王運(yùn)輸，運(yùn)輸前，在車廂及底板上涂刷一層隔離劑，防止SMA與車廂粘住。

（2）必須加蓋苫布，以防運(yùn)料車表面混合料降溫影響瀝青施工質(zhì)量。

（3）在運(yùn)輸途中，不得隨意停歇，延長(zhǎng)時(shí)間，保持連續(xù)、平穩(wěn)地運(yùn)料，保持施工連續(xù)性。

3. 3 SMA混合料的攤鋪

由于SMA混合料級(jí)配接近單粒徑，因此在運(yùn)輸和攤鋪過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)粗、細(xì)集料的離析現(xiàn)象，而且攤鋪均勻性很好，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在攤鋪前，應(yīng)對(duì)中、下面層進(jìn)行認(rèn)真清掃，用硬掃帚或電動(dòng)工具清掃路面，有泥土等不潔物沾污時(shí)，必須一邊清掃一邊用高壓水沖洗干凈，并提前1～3d灑布粘層油，SBS瀝青用量為0.4-0.5L/M2。

（2）為保證路面平整度，應(yīng)做到緩慢、勻速、連續(xù)不斷地?cái)備?，攤鋪過(guò)程中不得隨意變換速度或中途停頓。攤鋪速度一般不超過(guò)3m/min，主要目的是控制路面的壓實(shí)度。

（3）SMA混合料的松鋪系數(shù)應(yīng)通過(guò)試鋪確定，攤鋪4cm厚用松鋪系數(shù)為1.2。

（4）在SMA混合料鋪筑過(guò)程中，應(yīng)注意觀察，如發(fā)現(xiàn)有瀝青泄漏情況，應(yīng)分析原因，立即采取相應(yīng)措施。

（5）應(yīng)盡量使生產(chǎn)功率、運(yùn)輸能力和攤鋪功率基本一致。

路面施工隊(duì)的拌和、儲(chǔ)存、攤鋪能力如表五。

由表五可知，攤鋪和拌和能力比較配套。

3.4 SMA混合料的碾壓成型。

SMA的碾壓程序是：初壓兩臺(tái)HD120雙鋼輪靜壓1～2遍，復(fù)壓采用重型壓路機(jī)往靜返振2遍，終壓采用HD130雙鋼輪靜壓至無(wú)輪跡，一般2～3遍。緊跟、慢壓、高頻、低幅。

壓路機(jī)的碾壓速度宜放慢，一般在4km/h～5km/h之間，碾壓速度過(guò)快，宜造成壓實(shí)度不足。如碾壓過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有瀝青瑪蹄脂上浮或石料壓碎、棱角明顯摩損等過(guò)碾壓現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止碾壓。SMA混合料禁止采用輪胎壓路機(jī)碾壓。

3. 5 接縫

SMA混產(chǎn)的鋪筑應(yīng)避免產(chǎn)生縱向冷接縫，橫向施工縫應(yīng)采用平接縫，對(duì)無(wú)法避免而產(chǎn)生的縱向冷接縫，以及橫向施工縫，可用鎬在未完全冷卻時(shí)刨除端部作接縫；也可切割，切割后沖洗干凈，干燥后涂刷粘層油。

4 施工過(guò)程中SMA路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

SMA路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試主要包括壓實(shí)度、平整度、構(gòu)造深度、磨擦系數(shù)等內(nèi)容。

4.1壓實(shí)度檢測(cè)

江陰大橋九圩連接線SMA-13的壓實(shí)度要求是馬歇爾密度的98%以上，面層空隙率要求是3.5%～6%，由于SMA的瀝青用量高，因此，需配備轉(zhuǎn)速較高的取芯機(jī)和功率較大的發(fā)電機(jī)，以避免瀝青在高溫下軟化并粘附在芯樣的表面，影響芯樣密度的實(shí)測(cè)值。

4.2構(gòu)造深度、磨擦系數(shù)的檢測(cè)

由于SMA是一種間斷級(jí)配的瀝青混合料，粗集料含量高，相應(yīng)的紋理較深，構(gòu)造深度比較大。其次，SMA路面的磨擦系數(shù)衰減比普通路面慢的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）SMA表面空隙較大，橡膠片與路面發(fā)生磨擦的面積比普通路面小，因此，SMA路面的磨擦系數(shù)與粗集料的粗糙度、棱角性、堅(jiān)固性有關(guān)。

（2）普通路面的細(xì)集料是粘附在粗集料表面的，而SMA路面的細(xì)集料是與瀝青、木質(zhì)纖維、礦粉組成瀝青瑪蹄脂填充在粗集料骨架中。在行車作用下，普通路面表面逐漸光滑，構(gòu)造深度逐漸降低，而SMA路面粗集料的磨光值較高，構(gòu)造深度幾乎沒(méi)有衰減，因此，SMA路面的磨擦系數(shù)衰減比較緩慢。

5 結(jié)束語(yǔ)

SMA特有的優(yōu)越性能顯著提高瀝青混凝土路面的路用性能，延長(zhǎng)路面壽命；在施工中全員求實(shí)抓過(guò)程，規(guī)范施工創(chuàng)精品，取得了精品工程。