探析SMA—13（SBS）改性瀝青混凝土施工控制要點

廣東冠粵路橋有限公司 511450

摘要：瀝青瑪碲脂碎石路面（簡稱SMA）路面，產(chǎn)生在20世紀(jì)60年代的德國，因為SMA路面抗滑、抗車轍等性能優(yōu)良，逐漸在高速公路、重交通道路等工程中開始廣泛應(yīng)用。隨著我國高速公路建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，高速公路瀝青路面建設(shè)市場也從國外引進了多種瀝青路面結(jié)構(gòu)，尤其是SMA-13（SBS）改性瀝青路面結(jié)構(gòu)在廣東等省份逐漸得到廣泛應(yīng)用。SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土路面具有良好的高溫穩(wěn)定性、耐久性、表面特性、低溫抗裂等優(yōu)良特性，本文依據(jù)廣佛、佛開等高速公路的應(yīng)用實踐來探討SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土在高速公路瀝青路面上面層的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土；上面層

現(xiàn)今，SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土在路面施工中應(yīng)用的越來越廣泛，這主要得益于它的各種優(yōu)良性能，在眾多的工程實踐中一方面取得了成功的經(jīng)驗，另一方面也有不少的教訓(xùn)，主要體現(xiàn)在部分完工高速公路在通車后出現(xiàn)了泛油、車轍等病害情況。因此我就結(jié)合廣佛、佛開等高速公路的成功經(jīng)驗，從SMA-13改性瀝青混凝土的原材料選定、配合比設(shè)計以及施工過程的各個環(huán)節(jié)包括瀝青混合料的運輸、攤鋪、碾壓等方面探析研究如何做好SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土上面層。

1、原材料選定

（1）碎石原材料的選擇

SMA-13混合料依靠粗集料接觸和緊密嵌擠而形成骨架結(jié)構(gòu)。為防止碎石顆粒在車輛荷載的擠壓過程中發(fā)生破碎，對粗集料的質(zhì)量有嚴(yán)格的要，也可以說粗集料是SMA-13質(zhì)量控制的關(guān)鍵。一般要求使用高質(zhì)量的軋制粗集料，其巖石應(yīng)堅韌，具有較高的強度與剛度。由于SMA路面大多應(yīng)用于交通量比較大的道路上作為表面層，一方面從抗滑要求，需要石質(zhì)質(zhì)地堅硬，經(jīng)久耐磨；另一方面正因為嵌擠好，需要良好的抗碎裂性能。因此在廣東省一般根據(jù)本地碎石材料蘊藏情況選用輝綠巖、閃長巖等巖石，尤其是近年來閃長巖應(yīng)用越來越廣泛。

（2）粗集料的質(zhì)量要求

粗集料的針片狀顆粒含量應(yīng)嚴(yán)格控制。針狀和片狀的粒料，在車輪荷載作用下，很容易折斷碎裂，使混合料的細料增多，級配容易發(fā)生變化。而且碎石破碎面沒有瀝青裹覆，成為混合料的內(nèi)部損傷。石料的針片狀顆粒含量對混合料通過4.75mm顆粒含量的變化有直接關(guān)系，而SMA混合料的性質(zhì)對集料4.75mm通過率十分敏感，要求針片狀顆粒含量不能僅看標(biāo)準(zhǔn)，而必須看實際情況。我國行業(yè)規(guī)范要求高速公路表面層針片狀含量不超過15%，而廣東省內(nèi)近年來還對該指標(biāo)提高要求，一般不超過10%。

推薦SMA-13用粗集料質(zhì)量要求

技術(shù)指標(biāo)技術(shù)要求技術(shù)指標(biāo)技術(shù)要求

石料壓碎值，不大于（%）18堅固性，不大于（%）12

洛杉磯磨耗損失，不大于（%）28針片狀顆粒含量，不大于（%）10

視密度，不小于（t/m3）2.60水洗法小于0.075顆粒含量，不大于（%）1

吸水率，不大于（%）2.0軟石含量，不大于（%）2

對瀝青的粘附性等級5石料磨光值，不小于42

（3）細集料

在SMA混合料中，小于4.75mm的細集料用量為10%～20%，但同樣要求石質(zhì)堅硬、富有棱角，并有一定的表面紋理、軟質(zhì)含量少、塑性低且黏土含量不超過1%。廣東省內(nèi)今年來要求細集料采用機制砂。天然砂由于顆粒接近于圓形，摩阻力小，故不宜采用。

（4）礦粉

礦粉是SMA混合料中的重要組成部分，它與瀝青混合形成瑪蹄脂，從而影響SMA的性能。礦粉對混合料產(chǎn)生“加勁”效應(yīng)，降低瀝青的流動性，增加黏度。其質(zhì)量對混合料的穩(wěn)定性與抗車轍能力有較大的影響，因為要充分重視礦粉的選擇。一般建議采用石灰?guī)r生產(chǎn)的礦粉。而且細度要求不能過細或過粗，一般要求200號篩的通過率大于65%。

（5）瀝青

國外對于鋪筑SMA路面是否應(yīng)該采用改性瀝青，眾說不一。但是我國對于重交通道路，為了抗車轍一般都采用SBS改性瀝青。廣東省內(nèi)已經(jīng)通車的高速公路SMA瀝青路面均采用SBS改性瀝青，且應(yīng)用效果良好。

（6）纖維

為了防止瀝青滴漏，一般在SMA混合料中都使用纖維材料，也可以使用輪胎切碎的顆粒。纖維在SMA混合料中不僅是為了吸油，防止瀝青滴漏，其在瑪碲脂中還起其他重要作用，包括：吸附、穩(wěn)定、加筋等作用。纖維一般分為木質(zhì)纖維和有機合成纖維。廣東已通車SMA高速公路瀝青路面一般都采用木質(zhì)纖維，應(yīng)用效果良好。

2、配合比設(shè)計

SMA的結(jié)構(gòu)可分為兩個部分，其一是粗集料構(gòu)成的空間骨架；其二是由瀝青、礦粉及纖維等材料組成的瑪碲脂?，旐谥畛湓赟MA混合料骨架的空隙中，形成密實骨架結(jié)構(gòu)，這是SMA混合料與傳統(tǒng)瀝青混合料在結(jié)構(gòu)組成上的主要區(qū)別。廣東省內(nèi)SMA-13瀝青混合料一般采用馬歇爾設(shè)計法。設(shè)計技術(shù)要求根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范及設(shè)計文件相關(guān)要求，而且根據(jù)實際情況可進行適當(dāng)調(diào)整。配合比設(shè)計分為目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計及生產(chǎn)配合比驗證三個階段。

（1）集料級配設(shè)計

級配對SMA-13瀝青混合料密度、空隙率，礦料間隙率等體積指標(biāo)以及 SMA力學(xué)性能有較大影響。因此，級配選擇是SMA瀝青混合料配合比設(shè)計的關(guān)鍵。通常，級配設(shè)計初選3個以上級配進行比較，擇優(yōu)選擇。對于SMA-13，以4.75mm通過率作為級配控制點。在設(shè)計中，初選上、中、下3種通過率，通過率間隔一般為3%。為確保目標(biāo)配合比的準(zhǔn)確性，將全部集料逐檔篩分，然后按照上、中、下三種級配通過率進行配料。

（2）初試瀝青用量選定

SMA-13混合料最佳油石比通常是6.0%，但結(jié)合SBS改性瀝青的特性、瀝青結(jié)合料的密度及黏度，實時調(diào)整初試最佳油石比。采用同一初試油石比，成型三組馬歇爾試件。根據(jù)黏溫曲線確定混合料的成型溫度。由三種級配曲線馬歇爾試驗的結(jié)果確定推薦級配。

（3）確定最佳油石比

確定礦料設(shè)計級配后，在初試瀝青用量的基礎(chǔ)上擴大油石比的范圍，成型試件進行馬歇爾試驗，確定油石比的合理范圍。取油石比的范圍一般按初試油石比為中間油石比，以0.2%～0.4%為間隔，調(diào)整3個不同的油石比進行馬歇爾試驗。檢測不同油石比的馬歇爾試件體積參數(shù)與力學(xué)性質(zhì)。根據(jù)期望的設(shè)計空隙率，確定油石比，作為最佳油石比。如初試油石比的混合料體積指標(biāo)恰好符合設(shè)計要求時，可以省去此步驟，但宜進行一次復(fù)核。

（4）SMA-13（SBS）混合料的性能檢驗

確定最佳油石比后，通過各種標(biāo)準(zhǔn)試驗檢測SMA-13（SBS）混合料的性能。其中馬歇爾試驗檢測體積參數(shù)和基本力學(xué)性能；凍融劈裂試驗檢測混合料的抗水性能；車轍試驗檢測高溫抗車轍性能；謝倫堡瀝青析漏試驗檢測瀝青析漏損失；肯塔堡飛散試驗檢測飛散損失等。通過檢測，如果各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求，表明所配制的瀝青混合料具有良好的路用性能。如果有某項或某幾項指標(biāo)無法滿足設(shè)計要求則需要尋找原因并微調(diào)參配比例重新試驗直至各項指標(biāo)均能滿足設(shè)計要求。

（5）生產(chǎn)配合比設(shè)計

對于間歇式瀝青拌和樓，按規(guī)定方法取樣測試各熱料倉的材料級配，確定熱料倉的配合比，供拌和機控制室使用。取目標(biāo)配合比設(shè)計的最佳瀝青用量OAC、OAC±0.3%等3個瀝青用量進行馬歇爾試驗和試拌，通過室內(nèi)試驗及從拌和機取樣試驗綜合確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量，由此確定的最佳瀝青用量與目標(biāo)配合比設(shè)計的結(jié)果的差值不大于±0.2%。對于連續(xù)式拌和機可省略生產(chǎn)配合比設(shè)計步驟。但是廣東省內(nèi)原材料的穩(wěn)定性較差，因此一般選用間歇式瀝青拌和機。

（6）生產(chǎn)配合比驗證

拌和機按生產(chǎn)配合比結(jié)果進行試拌、鋪筑試驗段。按確定的拌和比例、拌和溫度、拌和時間生產(chǎn)瀝青混合料，經(jīng)過運輸、攤鋪、碾壓后鋪成試驗段；檢查試驗段有無離析、滲水等現(xiàn)象；鉆芯取樣檢測厚度、壓實度、馬歇爾穩(wěn)定度等指標(biāo)；抽樣檢查瀝青混合料的礦料級配及油石比；在各項技術(shù)指標(biāo)均達到滿意后，可確定生產(chǎn)配合比。對確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比，宜再次進行車轍試驗和水穩(wěn)定性檢驗。

3、關(guān)于SMA-13（SBS）改性瀝青混合料生產(chǎn)及施工的建議

（1）級配關(guān)鍵控制點

SMA礦料級配對路面的抗?jié)B性能影響很大，規(guī)范對于4.75mm篩孔通過量提出的20%～34%的范圍太寬，對生產(chǎn)失去了指導(dǎo)意義，簡單地采用中值也未必合適。為此建議4.75mm通過率控制為25%～33%，并盡量選擇中值（29%）偏上的通過率，以保證SMA路面不透水。同時，要保證0.075mm篩孔的通過量大于10%，而2.36～4.75mm之間的顆粒要盡可能的少，以不超過6%為佳。

（2）用油量

混合料的礦料級配、瀝青用量、纖維用量、拌和溫度及碾壓溫度是控制路面施工的關(guān)鍵因素。當(dāng)采用了正確的礦料級配、瀝青用量、纖維用量及施工溫度后，則路面的施工質(zhì)量就有了保證。設(shè)計油石比要根據(jù)（SBS）改性瀝青性能及拌和設(shè)備與室內(nèi)試驗的差異性進行微量調(diào)整。

（3）纖維

在進行SMA瀝青混合料拌和時，應(yīng)將纖維與礦料干拌均勻后再噴入熱瀝青，要保證每盤SMA混合料不得少加、漏加纖維，否則將導(dǎo)致路面泛油。建議采用自動投送裝置，保證添加均勻性。如果采用顆粒狀木質(zhì)纖維，不易與石料拌和均勻，如采用這樣纖維尤應(yīng)注意保證纖維與石料拌和的均勻性。

（4）混合料拌和

混合料的拌和均勻性和穩(wěn)定性對于SMA-13改性瀝青混合料的施工質(zhì)量有重要的影響。因此要控制好源頭，保證出廠混合料的拌和質(zhì)量。

①由于（SBS）改性瀝青儲存容易沉淀離析，并且改性瀝青加溫難度較大，因此在改性瀝青儲存罐內(nèi)應(yīng)該加裝攪拌器，可以設(shè)置攪拌的時間間隔，大約每隔3～4h就需要攪拌一次，保證改性瀝青材料的均勻性及加溫的時效性；

改性瀝青混合料拌合時間根據(jù)試拌確定，以瀝青均勻裹覆集料為度。間歇式拌和機每盤的生產(chǎn)周期不宜少于45s（其中干拌時間不少于5～10s），SMA-13改性瀝青混合料可根據(jù)實際情況適當(dāng)延長拌和時間，一般5s，保證攪拌均勻性。SMA-13改性瀝青混合料的出廠溫度控制在170～185℃，可適當(dāng)提高但不能高于195℃，否則應(yīng)予以廢棄；

間歇式拌和機應(yīng)配備保溫性能良好的成品儲料倉，儲存過程中混合料溫度下降不得大于10℃，且不能有瀝青滴漏，SMA-13改性瀝青混合料只限當(dāng)天使用。

④SMA-13改性瀝青混合料的拌和要特別注意礦粉的及時足量添加。因為SMA-13改性瀝青混合料細集料添加量小，而且骨架空隙率大，因此礦粉起到非常重要的吸油及填充的效果，保證混合料的滲水性能。

（5）運輸及攤鋪

SMA-13改性瀝青混合料要及時運輸并攤鋪并保證溫度，因此運輸需要采取相關(guān)措施保證混合料的均勻性及溫度。

①在對熱拌的瀝青混凝土運輸不同于其他的混凝土，一般要求采用大噸位的經(jīng)過特殊改裝的貨車進行運輸，并且路途比較遠，要求貨車承重性能比較好而且要求車廂進行全覆蓋。如出現(xiàn)車廂板滴漏時，應(yīng)采取措施予以避免；

② SMA改性瀝青混凝土有著高度的粘著特性，很容易就與貨車的底部黏在一起，而為了防止這種狀況的出現(xiàn)，可以在裝載前就做好相關(guān)的防護措施，例如在車廂的底部刷上一層植物油或中油，只要確保SMA改性瀝青混凝土不會粘著在貨車底部即可，不需要涂抹過多。料車裝料時應(yīng)遵循前、后、中順序多次裝料，控制混合料的離析；

③攤鋪設(shè)備應(yīng)根據(jù)性能在螺旋布料器位置加裝反向葉片及擋料膠皮，減少攤鋪離析，保證攤鋪的均勻性，并且要控制攤鋪速度在1～3m/min。要求攤鋪設(shè)備采用非接觸式平衡梁。

④攤鋪時的松鋪系數(shù)根據(jù)試鋪確定。螺旋布料器應(yīng)相應(yīng)于攤鋪速度調(diào)整到保持一個穩(wěn)定的速度均衡地轉(zhuǎn)動，兩側(cè)應(yīng)保持有不少于送料器2/3高度的混合料，以減少在攤鋪過程中混合料的離析。攤鋪機夯錘頻率及幅度依據(jù)試鋪確定后不做調(diào)整。

（6）碾壓的控制要點

碾壓是施工控制的一個關(guān)鍵工序，壓實好壞直接關(guān)系到瀝青路面的質(zhì)量水平及使用性能。通過試驗路確定壓路機的組合方式及初壓、復(fù)壓、終壓（包括成型）的碾壓步驟，以達到最佳碾壓效果。碾壓應(yīng)遵循“緊跟慢壓、由低而高、由內(nèi)向外”的原則。

①壓路機應(yīng)以慢速而均勻的速度碾壓，控制好碾壓速度及方向，保證碾壓的均勻性和及時性，防止碾壓線路及方向的突然改變導(dǎo)致混合料的推移。

②初壓應(yīng)緊跟在攤鋪機后面，并保持較短的初壓區(qū)的長度，以盡快使表面壓實，減少熱量散失。在不發(fā)生嚴(yán)重推移和裂縫的前提下，初壓、復(fù)壓、終壓都應(yīng)在盡可能高的溫度下進行。

③復(fù)壓緊跟在初壓后進行，相鄰碾壓帶重疊后輪的1/2寬度，并不少于20cm。

④終壓緊跟在復(fù)壓后進行，復(fù)壓后如無明顯輪跡可免去終壓。

⑤SMA-13（SBS）改性瀝青路面經(jīng)過試驗路段鋪筑能確定輪胎壓路機碾壓能達到良好效果的話可采用該工藝，否則不能輕易采用輪胎壓路機，以防止將瀝青結(jié)合料搓揉擠壓上浮。

⑥SMA-13（SBS）改性瀝青路面采用振動壓路機或鋼筒式壓路機碾壓。振動壓路機應(yīng)遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進行碾壓。

4、結(jié)語

通過總結(jié)SMA-13（SBS）改性瀝青路面在廣佛、佛開等高速公路的成功應(yīng)用經(jīng)驗，其優(yōu)良的路用性能得以良好的體現(xiàn)，可以很好的適應(yīng)廣東省內(nèi)對于既能經(jīng)久耐用又有良好舒適性，而且能很好的滿足飛速發(fā)展的交通量對于瀝青路面更高的承載和耐磨及抗車轍的要求。該路面結(jié)構(gòu)在廣東省今后的高速公路路面建設(shè)中將有更加廣泛的應(yīng)用前景。