如何控制SMA瀝青砼在高速公路上的施工質(zhì)量

嚴(yán)安松

摘要：隨著瀝SMA青砼路面的越來(lái)越廣泛應(yīng)用，其施工質(zhì)量對(duì)整個(gè)高速公路工程的影響也越來(lái)越引起重視。本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要地分析了SMA瀝青砼在高速公路路面施工質(zhì)量控制的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：SMA瀝青砼；路面；施工質(zhì)量

前 言

SMA是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級(jí)配的細(xì)集料骨架間隙而組成的瀝青混合料。它的最基本的組成是碎石骨架和瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，SMA具有很好的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能及優(yōu)良的水穩(wěn)定性能和耐久的優(yōu)點(diǎn)。由目前SMA施工方面的經(jīng)驗(yàn)表明，只要按照適當(dāng)?shù)氖┕し椒ê秃侠淼墓芾?，SMA可以成功地施工。和常規(guī)的粗集料相比，SMA混合料就要對(duì)一些潛在因素進(jìn)行考慮。下面就對(duì)SMA路面的施工質(zhì)量控制進(jìn)行敘述。

一、SMA瀝青砼簡(jiǎn)述

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（Stone MatrixAsphalt，簡(jiǎn)稱SMA）是一種由瀝青纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級(jí)配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料。從80年代起，在歐洲得到廣泛應(yīng)用，我國(guó)在1992年建設(shè)首都機(jī)場(chǎng)高速公路過(guò)程中首次提出試用改性瀝青、SMA技術(shù)，近年來(lái)更是大力發(fā)展SMA 路面。2004年9月4日中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》里面，對(duì)比舊規(guī)范新增加了SMA 混合料配合比設(shè)計(jì)方法等的內(nèi)容，說(shuō)明我國(guó)相當(dāng)重視SMA路面的研究和發(fā)展，經(jīng)過(guò)多年的使用情況表明，SMA路面結(jié)構(gòu)使高溫抗車轍能力、低溫抗裂性能、水穩(wěn)定性能、耐疲勞性能、抗滑性能等各種路用性能大幅提高。

二、SMA 瀝青砼配合比設(shè)計(jì)要求

1.材料標(biāo)準(zhǔn)和選擇

SMA 材料包括瀝青結(jié)合料、粗集料、細(xì)集料、填料、纖維穩(wěn)定劑等。我國(guó)的瀝青結(jié)合料必須符合“重交通路面瀝青技術(shù)要求”，粗集料的性質(zhì)在《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的抗滑表層的基礎(chǔ)上對(duì)抗壓碎性能做適當(dāng)提高；細(xì)集料最好使用堅(jiān)硬的人工砂，目前我國(guó)很少有正式產(chǎn)品生產(chǎn)，有些地方已開(kāi)始選擇優(yōu)質(zhì)石屑，通過(guò)篩分取得一部分人工砂，必要時(shí)可再用一部分石慶巖石屑，以彌補(bǔ)天然砂與瀝青粘附性的不足；用于SMA的填料必須使用磨細(xì)的石灰石粉，石粉的質(zhì)量應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求。

2.測(cè)定粗集料骨架部分的集料間隙率

為了充分發(fā)揮SMA 混合料粗集料的石-石結(jié)構(gòu)的嵌擠作用，在壓實(shí)狀態(tài)下的瀝青混合料中的粗集料骨架間隙率必須等于或小于沒(méi)有其他集料、結(jié)合料存在時(shí)的粗集料集合體在搗實(shí)狀態(tài)下的間隙率。

3.選擇初試瀝青用量

考慮我國(guó)具體情況，根據(jù)合成集料毛體積相對(duì)密度規(guī)定最小油石比是合理的，因此在選擇初試瀝青用量時(shí)，一般可根據(jù)粗集料毛體積相對(duì)密度選擇。

三、SMA瀝青砼路面施工質(zhì)量控制

1.把好原材料質(zhì)量關(guān)

粗、細(xì)集料和填料等堆料場(chǎng)地的建設(shè)等同常規(guī)的瀝青混合料，但木質(zhì)纖維的保管、存放、運(yùn)輸過(guò)程中均不得受潮。

2.SMA瀝青砼的拌制

2.1 嚴(yán)格掌握瀝青和集料的加熱溫度以及SMA的出廠溫度視纖維品種和數(shù)量、礦粉用量的不同，可采用《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》改性瀝青混合料施工溫度范圍的中值或高值.

2.2 拌和樓控制室要逐盤打印瀝青及各種礦料的用量和拌和溫度，并定期對(duì)拌和樓的計(jì)量和測(cè)溫進(jìn)行校核；每天應(yīng)用拌和總量檢驗(yàn)各種材料的配比和SMA油石比的誤差.

2.3 拌和時(shí)間由試拌確定，SMA拌和時(shí)間及加料順序?yàn)榧拥V料加纖維干拌5-10s后投入礦粉干拌20-30s，再加瀝青濕拌35s，總生產(chǎn)時(shí)間約60-70s，必須使所有集料顆粒全部裹復(fù)瀝青結(jié)合料，并以瀝青混合料拌和均勻?yàn)槎取?/p>

2.4 嚴(yán)格控制油石比和礦料級(jí)配，避免油石比不當(dāng)而產(chǎn)生泛油和松散現(xiàn)象，拌和機(jī)開(kāi)拌后取一組混合料試樣做馬歇爾試驗(yàn)和抽提篩分試驗(yàn)，檢驗(yàn)油石比、礦料級(jí)配和SMA的物理力學(xué)性質(zhì)及瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度.

2.5 混合料不得在儲(chǔ)料倉(cāng)中長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，以不發(fā)生瀝青析漏為度.

3.SMA瀝青砼的運(yùn)輸

3.1 采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計(jì)檢測(cè)瀝青混合料的出廠溫度和運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)溫度，插入深度要大于150 mm。在運(yùn)料卡車側(cè)面中部設(shè)專用檢測(cè)孔，孔口距車箱底面約300 mm.

3.2 裝料時(shí)應(yīng)前后移動(dòng)，避免混合料離析。

3.3 運(yùn)送瀝青混合料的汽車應(yīng)覆蓋，防止受到風(fēng)吹、日曬、雨淋、污染等。

3.4 運(yùn)輸?shù)竭_(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)的混合料要保證溫度達(dá)到攤鋪要求，達(dá)不到攤鋪要求的堅(jiān)決廢棄。

4.SMA瀝青砼的攤鋪

SMA的攤鋪與普通瀝青混凝土相同，攤鋪厚度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)路的數(shù)據(jù)來(lái)確定。

4.1 在下面層經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格的基礎(chǔ)上，方可鋪筑SMA上面層。

4.2 運(yùn)料車漿料倒在瀝青混合料轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)并經(jīng)充分拌和后再輸入攤鋪機(jī)的受料斗。

4.3 一律用不小于15米的浮動(dòng)基準(zhǔn)梁自動(dòng)找平裝置或無(wú)接觸自動(dòng)找平裝置來(lái)自動(dòng)控制厚度及平整度。自動(dòng)找平裝置要嚴(yán)格按照規(guī)程安裝，安裝誤差不超過(guò)允許誤差。

4.4 每個(gè)作業(yè)面選用進(jìn)口攤鋪機(jī)聯(lián)鋪，攤鋪時(shí)，必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷的攤鋪，攤鋪速度從攤鋪開(kāi)始至攤鋪結(jié)束是一個(gè)不變數(shù)，攤鋪過(guò)程中不允許隨意變換速度或中途停頓。要求在攤鋪前至少有3臺(tái)以上的運(yùn)料車等候，但不得超過(guò)五臺(tái)，以避免待攤時(shí)間長(zhǎng)，降低溫度。必須做到寧可料車等攤鋪機(jī)，不能攤鋪機(jī)等料車。攤鋪速度不可超過(guò)3m/min。

4.5 松鋪系數(shù)通常在1.15-1.20之間。

4.6 攤鋪溫度一般控制在160℃-180℃，溫度低于140℃的混合料禁止使用，當(dāng)路表溫度低于15℃時(shí)，不宜攤鋪改性瀝青SMA。

4.7 瀝青混合料攤鋪過(guò)程中隨時(shí)檢查其寬度、厚度、平整度、路拱及溫度，對(duì)不合格之處應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4.8 對(duì)外形不規(guī)則、路面厚度不同、空間受到限制以及人工構(gòu)造物接頭等攤鋪機(jī)無(wú)法工作的地方，經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)可以采用人工操作。

5.SMA瀝青砼的壓實(shí)

5.1 SMA路面攤鋪后應(yīng)抓緊碾壓，由專人負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)各臺(tái)壓路機(jī)的碾壓路線和碾壓遍數(shù)，使攤鋪面在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度，且按規(guī)定進(jìn)行碾壓.

5.2 SMA的初壓、復(fù)壓宜用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，碾壓應(yīng)遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅的原則進(jìn)行?；旌狭蠑備伜蟊仨毦o跟著在盡可能高溫狀態(tài)下開(kāi)始碾壓，不得等候，不得在低溫狀態(tài)下反復(fù)碾壓SMA，防止磨掉石料棱角、壓碎石料，破壞石料嵌擠。必須有足夠數(shù)量的壓路機(jī)，碾壓段的長(zhǎng)度控制在20m-30m為宜，SMA嚴(yán)禁使用輪胎壓路機(jī).

5.3 在初壓和復(fù)壓過(guò)程中，宜采用同類壓路機(jī)并列成梯隊(duì)壓實(shí)，不宜采用首尾相接的縱列方式。采用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)SMA路面時(shí)，壓路機(jī)輪跡的重疊寬度不應(yīng)超過(guò)20cm，當(dāng)采用靜載壓路機(jī)的時(shí)，壓路機(jī)的輪跡應(yīng)重疊直1/3- 1/4碾壓寬度。不得向壓路機(jī)輪表面噴涂油類或油水混合液，需要時(shí)可噴涂清水或皂水。

5.4 對(duì)松鋪厚度、碾壓順序、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及碾壓溫度應(yīng)設(shè)專人檢查。SMA路面應(yīng)嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)，在壓實(shí)度達(dá)到馬歇爾密度的98%以上，或者路面現(xiàn)場(chǎng)空隙率不大于6%后，不再作過(guò)度碾壓。如碾壓過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有瀝青馬蹄脂上浮或石料壓碎、棱角明顯磨損等過(guò)碾壓的現(xiàn)象時(shí)，碾壓即應(yīng)停止。

5.5 壓實(shí)完成24小時(shí)后，方能允許施工車輛通行。

6.接縫處理

6.1 縱向施工縫。采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)成梯隊(duì)聯(lián)合攤鋪方式的縱向接縫，應(yīng)在前部已攤鋪混合料部分留下10-20cm寬暫不碾壓作為后高程基準(zhǔn)面，并有5-10cm左右的攤鋪層重疊，以熱接縫形式在最后作跨接碾壓以消除縫跡，上下層縱縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)15cm以上。

6.2 橫向接縫。由于橫向接縫為冷接縫，處理難度較大，但處理的好與壞直接影響路面的平整度，為此應(yīng)采取以下措施：①在已成型瀝青層的端部，先用6m直尺檢查，將平整度超過(guò)3mm的部分切去，挖除干凈，并將切面上的污染物用水洗刷干凈，再除以粘層瀝青，基本干后，攤鋪機(jī)再就位。②在熨平板開(kāi)始預(yù)熱前，量出接縫處瀝青層的實(shí)際厚度，根據(jù)松鋪系數(shù)算出松鋪厚度。熨平板應(yīng)預(yù)熱15-20min，使接縫處原路面的溫度在65℃以上。開(kāi)始鋪筑的速度要慢，一般為2m/min。③碾壓開(kāi)始前，將原路面上的瀝青混合料清除干凈，接縫處保持線條順直，固定1臺(tái)振動(dòng)壓路機(jī)處理接縫，路面中間部分采用橫向碾壓，兩側(cè)采用縱向碾壓。橫壓時(shí)鋼輪壓路機(jī)大部分壓在原路面上，逐漸移向新鋪路面，前后約5-6遍；縱壓時(shí)應(yīng)使壓路機(jī)的后輪超出接縫3-6m，一般振壓2遍，靜壓2-3遍就能符合要求。

四、施工中容易產(chǎn)生的問(wèn)題及處理方法

1.過(guò)碾壓

對(duì)于SMA的路面來(lái)說(shuō)，由于它的集料嵌擠作用，可壓實(shí)程度不大，壓實(shí)度比較容易達(dá)到，可是粗集料之間還是有一層瀝青結(jié)合膜，在高溫狀態(tài)下，它相當(dāng)于起潤(rùn)滑油的作用，所以，只有在溫度降下來(lái)以后才能穩(wěn)定。在高溫狀態(tài)下碾壓，瀝青結(jié)合料的粘度畢竟很低，集料的嵌擠也只是棱角部分接觸。反復(fù)地碾壓，集料之間不能達(dá)到最終穩(wěn)定狀態(tài)，不管碾壓多少遍，粗集料之間的相對(duì)位置總可以多少有些位移，只能是集料不斷地往下走，瑪蹄脂一點(diǎn)點(diǎn)地向上浮，這是一對(duì)矛盾的兩方面，正因?yàn)槿绱?，SMA結(jié)構(gòu)就特別容易出現(xiàn)過(guò)碾壓的毛病。

2.出現(xiàn)油斑

在SMA 路面攤鋪成型過(guò)程中或者通車后出現(xiàn)油斑也是常見(jiàn)的一種病害，而且經(jīng)常是幾塊油斑挨在不遠(yuǎn)處出現(xiàn)，產(chǎn)生油斑的原因有以下幾點(diǎn)：①運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，SMA 混合料中骨料與瀝青產(chǎn)生離析。②纖維摻加劑拌和不均勻，它常出現(xiàn)在用人工添加纖維的工程中，人工添加纖維不可能很均勻，不能保證在同一時(shí)間投入，甚至有可能忘記投入纖維。由于漏投、晚投、少投纖維，干拌時(shí)間不夠，纖維沒(méi)有充分分散，瀝青用量就會(huì)不均勻。另外的原因可能是纖維穩(wěn)定劑數(shù)量不夠，材料出現(xiàn)離析，瀝青用量使用不均勻，過(guò)多或過(guò)少。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的行車使用，就會(huì)出現(xiàn)瀝青集中在一起的油斑，這種地方有可能收發(fā)車轍變形。要預(yù)防這種纖維摻加劑不均勻的現(xiàn)象，最根本的措施是將人工投入纖維的方式改變?yōu)闄C(jī)械自動(dòng)化投入，同時(shí)防止纖維受潮和成團(tuán)。③用油量過(guò)高。④攤鋪機(jī)等料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及運(yùn)料車積壓過(guò)多，發(fā)生瀝青析漏。攤鋪中出現(xiàn)的油斑應(yīng)及時(shí)鏟除并用熱料填補(bǔ)，碾壓中出現(xiàn)的油斑，應(yīng)及時(shí)在油斑區(qū)域?yàn)C(jī)制砂。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于SMA路面表面粗糙，高溫穩(wěn)定性好，水穩(wěn)定性和耐久性強(qiáng)，避免了早期損壞，減少維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)使用壽命，盡管初期投資有所增加，對(duì)施工工藝要求較高，但總體上仍將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益。相信在以后的瀝青路面建設(shè)中，SMA 將在高等級(jí)公路上得到大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]申愛(ài)琴，王娜，李明國(guó)，孫長(zhǎng)新. 高速公路SMA混合料高溫穩(wěn)定性及影響因素[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，01：1-7.

[2]申愛(ài)琴，王娜.高速公路SMA混合料配合比設(shè)計(jì)及路用性能研究[J].公路，2006，06：137-147.

[3]張爭(zhēng)奇，覃潤(rùn)浦，張登良.SMA混合料路用性能研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2001，02：15-19.

[4]申愛(ài)琴，付菁. SMA 混合料組成結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度機(jī)理及影響因素分析研究[J].西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，S1：31-36.

[5]申愛(ài)琴，張爭(zhēng)奇，王娜.SMA混合料水穩(wěn)定性及影響因素研究[J]. 公路，2004，08：149-157.

[6]張宜洛，袁中山.SMA混合料結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響因素[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，01：7-11.

[7]吳幸華，劉文，畢志涌.淺談SMA瀝青砼路面施工質(zhì)量控制[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，04：13-17.

[8]周慶炎.SMA瀝青砼路面施工質(zhì)量控制與通病防治[J].價(jià)值工程，2010，35：60.