淺談SMA瀝青路面施工工藝

趙珺　張?jiān)茤|

摘要：SMA瀝青路面在現(xiàn)在公路路面施工中已經(jīng)比較普及，具有高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合SMA路面施工實(shí)踐，對(duì)SMA瀝青混合料施工工藝、施工技術(shù)要點(diǎn)和質(zhì)量控制進(jìn)行分析、闡述。

Abstract： SMA asphalt pavement is popular in highway pavement construction now， which has the advantages of high temperature stability， low temperature cracking resistance and water stability. Combined with SMA pavement construction practice， the SMA asphalt mixture construction technology， construction techniques and quality control are analyzed.

關(guān)鍵詞：SMA；施工工藝；質(zhì)量控制

Key words： SMA；construction technology；quality control

中圖分類號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）30-0075-02

0 引言

瀝青瑪蹄脂碎石混合料系一種由改性瀝青，纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(xì)集料骨架間隙組成的嵌擠密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料。從60年代中期德國(guó)成功投建第一條SMA路面開(kāi)始，這種路面結(jié)構(gòu)就開(kāi)始在全世界范圍內(nèi)的道路交通系統(tǒng)中逐漸普及。在1992年，中國(guó)在首都機(jī)場(chǎng)高速公路工程中首次運(yùn)用了改性瀝青、SMA技術(shù)，之后發(fā)展至今，SMA路面依然成為高速公路是公共領(lǐng)域常用的道路結(jié)構(gòu)。2004年9月4日，我國(guó)交通部發(fā)布了《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40—2004），將SMA路面相關(guān)的配合比設(shè)計(jì)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等納入新規(guī)范之中，足以體現(xiàn)我國(guó)對(duì)這種路面給予了較高的關(guān)注度。而SMA路面較好的抗車轍、抗裂、抗滑、不透水及耐久性等特性在多年的發(fā)展和應(yīng)用中也得到了充分驗(yàn)證。目前這種路面被廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)高速公路、高等級(jí)城市干道、機(jī)場(chǎng)和橋面鋪裝等重交通路面工程中。

1 SMA的性能機(jī)理

1.1 SMA的級(jí)配結(jié)構(gòu)中，粗集料的配比超過(guò)了七成，顆粒與顆粒之間具有較好的嵌擠作用，能夠抵御一定程度的荷載變形。而且在高溫環(huán)境中，其抵御荷載變形的能力并不會(huì)因?yàn)闉r青瑪蹄脂粘度下降而降低，這是SMA路面具有高溫抗車轍性能的主要原因。

1.2 SMA使用礦粉摻量基本在8%～12%之間，瀝青摻量為5.5%～6.5%，比密級(jí)配瀝青高1個(gè)百分點(diǎn)。并且SMA混合料中摻有纖維作穩(wěn)定劑，由此組成的瀝青瑪蹄脂包裹在粗集料表面，能夠縮小填集之間的間隙。在低溫環(huán)境中，大部分混合料易溫縮變形，但是SMA瀝青瑪蹄脂依然可保持較好的粘結(jié)度，能夠提高路面結(jié)構(gòu)的柔韌性，從而避免路面在低溫條件下收縮變形甚至開(kāi)裂。如果再摻加一部分改性瀝青，則其低溫抗裂性能會(huì)進(jìn)一步提高。

1.3 SMA混合料的內(nèi)部空隙率基本不超過(guò)4%左右，混合料內(nèi)部的水屬于毛細(xì)水形態(tài)，不容易成為動(dòng)力水，而且混合料因其具有較好的粘性，所以幾乎不滲水。混合料加上瑪蹄脂和集料的結(jié)合力好，混合料的水穩(wěn)定性有較大改善。

1.4 SMA混合料中摻入的都是質(zhì)地堅(jiān)硬、耐磨性良好的石材，礦料中摻有大量粗集料，間接級(jí)配。采用這種混合料鋪筑的路面，其表面的空隙較大，構(gòu)造有一定深度，這大大提高了路面的抗滑性，在降雨天氣行車路面不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的水漂現(xiàn)象，因此說(shuō)這種路面構(gòu)造兼抗滑性和耐久性的功能特點(diǎn)，雨天行車時(shí)路面也不會(huì)出現(xiàn)水化飛濺而產(chǎn)生水霧，同時(shí)也對(duì)路面進(jìn)行了有效降噪，提升了路面行車的安全性和舒適度。

1.5 SMA的混合料內(nèi)含豐富的瑪蹄脂，集料間的空隙率很小，使得瀝青與空氣不會(huì)過(guò)多接觸，因而路面具有一定的耐老化特性。

1.6 SMA路面具有較高的密水性，能夠隔水保護(hù)其下步的瀝青層和基層，對(duì)于維持路面整體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性大有裨益。

2 SMA的施工控制

2.1 施工前的準(zhǔn)備工作

①定期檢查集料的品類、規(guī)格、顆粒大小及顆粒形狀、含泥量、風(fēng)化石含量等，如果顆粒質(zhì)量達(dá)不到攤鋪要求，就需要通過(guò)篩分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理調(diào)整。②定期檢查礦粉色澤，顆粒之間是否結(jié)塊，是否摻雜著粗顆粒等等。③根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)進(jìn)場(chǎng)的材料進(jìn)行嚴(yán)格的復(fù)檢，嚴(yán)禁使用劣質(zhì)材料。工前必須硬化處理堆料場(chǎng)的地面，以防混合料中摻入砂石等碎料。分類隔離存放規(guī)格不同的混合料，分類牌上明確標(biāo)示混合料的規(guī)格、型號(hào)等重要參數(shù)，以免其相互混雜而用錯(cuò)料。④木質(zhì)素纖維不宜露天存放，且不宜存放在易受潮的環(huán)境中。專門用來(lái)添加的木質(zhì)素纖維的設(shè)備須嚴(yán)格計(jì)量標(biāo)定，并且要保持干燥。

2.2 改性瀝青的儲(chǔ)運(yùn)要求

基于相關(guān)規(guī)范要求，改性瀝青出廠時(shí)裝車溫度最低要達(dá)到160℃，運(yùn)輸途中的溫度應(yīng)該保持在140℃以上，運(yùn)抵?jǐn)嚢鑿S后應(yīng)及時(shí)泵送至專用儲(chǔ)存罐內(nèi)妥善保存。由于這種瀝青顆粒之間粘度較好，容易結(jié)塊堵塞管路，因此存放時(shí)應(yīng)維持在一定的溫度范圍內(nèi)。另外，要用安裝在儲(chǔ)存罐頂部或儲(chǔ)存罐中自帶的攪拌器定時(shí)攪拌，攪拌頻率為3小時(shí)1次，并且每次要持續(xù)攪拌20分鐘，使瀝青保持良好的均勻性。完成當(dāng)天的工作內(nèi)容后，罐中盡量不留瀝青，或者將將罐中瀝青注滿，以防混合料與空氣過(guò)多接觸性能逐漸老化。

2.3 SMA混合料的拌合

生產(chǎn)SMA應(yīng)采用間歇式瀝青拌和機(jī)，生產(chǎn)能力要滿足路面攤鋪的要求，保證攤鋪的連續(xù)性，SMA與普通瀝青混合料生產(chǎn)的主要區(qū)別是：

①SMA的木質(zhì)素纖維一定要采用干拌的方式分散拌勻，干拌時(shí)間延長(zhǎng)5～15s，摻加瀝青后干拌時(shí)間延長(zhǎng)5～10s，總生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)15～25s。②為了防止瀝青離析，SMA不宜在貯料倉(cāng)內(nèi)存放過(guò)久，且存放數(shù)量不宜過(guò)多。③人工添加木質(zhì)素纖維時(shí)存在人為誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，比如因人為操作不當(dāng)導(dǎo)致添加量不足或者添加量過(guò)多，都可能造成SMA質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期。故建議用機(jī)械添加，利用風(fēng)送機(jī)將纖維分散，再吹入拌合鍋里，采用機(jī)械添加木質(zhì)素纖維應(yīng)防止輸送管道堵塞。④SMA中添加了SBS改性瀝青，其拌和溫度比普通瀝青混合料高10～20℃。瀝青加熱時(shí)溫度必須達(dá)到170～180℃；礦料加熱時(shí)溫度也要達(dá)到185℃～195℃；礦粉、纖維無(wú)需加熱；出料時(shí)，混合料的溫度不得低于170℃，最高不能高于185℃，所以出料前必須進(jìn)行溫度檢測(cè)，同時(shí)用帆布覆蓋保溫，當(dāng)出料溫度高于195℃以后，或者發(fā)現(xiàn)有花白料，必須廢棄重拌。

2.4 SMA混合料的運(yùn)輸

①運(yùn)料車的數(shù)量必須滿足需要，車輛過(guò)少不能保證攤鋪的連續(xù)性，過(guò)多則造成積壓使混合料的溫度降低，影響攤鋪質(zhì)量，車況應(yīng)保持良好，以確保隨時(shí)調(diào)用。②在裝料過(guò)程中，為防止混合料離析，運(yùn)料車應(yīng)該保持小幅度的前后移動(dòng)。③運(yùn)料途中，運(yùn)輸混合料的車輛必須覆蓋，防止風(fēng)吹、日曬、雨淋、污染等，必要時(shí)加蓋保溫層。④運(yùn)料車輛在攤鋪機(jī)前0.3米左右處停放，空檔停車使其由攤鋪機(jī)推動(dòng)漸進(jìn)，嚴(yán)禁碰撞攤鋪機(jī)，確保攤鋪的平整度。

2.5 SMA的攤鋪和碾壓成型

由于使用SBS改性瀝青及纖維穩(wěn)定劑，混合料攤鋪溫度宜為160～180℃，攤鋪時(shí)不得使用低于140℃的混合料。另外，改性瀝青SMA不適用于10℃以下的攤鋪環(huán)境；攤鋪前先進(jìn)行攤鋪試驗(yàn)，確定最佳松鋪系數(shù)（一般為1.15～1.20），再根據(jù)攤鋪試驗(yàn)所確定各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行全路段的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

攤鋪完成后，按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的技術(shù)要求，以2～4km/h的速度進(jìn)行分段碾壓，而且要先初壓，再?gòu)?fù)壓，最后終壓。

初壓：總的原則是少量灑水，維持高溫，梯隊(duì)迭進(jìn)，不能出現(xiàn)推移、開(kāi)裂等問(wèn)題。溫度下降隨著逐步碾壓而減緩。攤鋪后，初壓前每分鐘溫度會(huì)降低4～5℃，因此壓入機(jī)應(yīng)該緊隨在攤鋪機(jī)后方，力求在混合料攤鋪成型后能夠及時(shí)進(jìn)行初壓，且初壓溫度不得低于150℃。

復(fù)壓：初壓后及時(shí)進(jìn)行復(fù)壓?；疽笫窃诓粔核榧系那疤嵯逻_(dá)到設(shè)計(jì)的壓實(shí)度。對(duì)此建議使用重型振動(dòng)壓路機(jī)，碾壓遍數(shù)在3～4遍為宜，壓實(shí)溫度最低不得低于140℃，同時(shí)不得高于150℃。另外，要不定時(shí)用直尺量測(cè)路面的平整度，不合格處采用6T～8T鋼輪相振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行二次整平。

終壓：復(fù)壓后須通過(guò)1遍剛性碾壓來(lái)消除輪跡，中途壓路機(jī)不得出現(xiàn)振動(dòng)、急停等問(wèn)題。在實(shí)際作業(yè)中，壓實(shí)溫度最低110℃，最高不得超過(guò)130℃。碾壓時(shí)，用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓高溫SMA瀝青混合料不會(huì)推擁，并且經(jīng)壓實(shí)的路面有一定的構(gòu)造深度（實(shí)際檢測(cè)后的構(gòu)造深度基本在0.9～1.25之間），并且具有較強(qiáng)的抗?jié)B性。

2.6 接縫處理

①SMA瀝青混合料應(yīng)該一次攤鋪成型，不建議中途停工，以免產(chǎn)生冷接縫。

②對(duì)于橫向施工縫一定要認(rèn)真處理，否則會(huì)破壞路面平整度，進(jìn)而影響行車體驗(yàn)。橫向接縫最好是橫向平接縫，工后用直尺檢查，超過(guò)3mm的部分盡量在瀝青冷凝前切除，切縫后必須清理干凈，鋪筑新混合料前先刷結(jié)合油。

3 施工中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

3.1 對(duì)于SMA路面來(lái)說(shuō)，集料本身具有較高的粘度，使得混合料在攤鋪后容易壓實(shí)，但是粗集料之間有一層瀝青結(jié)合膜，瀝青加熱后，結(jié)合膜軟化并且變得潤(rùn)滑，在溫度降低后才可穩(wěn)定。因此高溫條件下碾壓瀝青混合料時(shí)，由于集料之間的結(jié)合膜軟化影響集料之間的粘結(jié)性，使其無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此即便經(jīng)過(guò)多次碾壓，總會(huì)出現(xiàn)集料位移的現(xiàn)象，碾壓時(shí)集料向下走，瑪蹄脂會(huì)逐漸上浮，集料無(wú)法穩(wěn)定。對(duì)此，SMA瀝青混合料在碾壓階段容易過(guò)碾壓。

3.2 出現(xiàn)油斑在SMA路面攤鋪成型過(guò)程中或通車后出現(xiàn)油斑也是常見(jiàn)的一種病害。產(chǎn)生油斑的原因有以下幾點(diǎn)：

①運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，混合料中骨料與瀝青產(chǎn)生離析。

②纖維摻加劑拌合不均勻，常出現(xiàn)在人工添加纖維的過(guò)程中，人工添加纖維不能很均勻，不能保證在同一時(shí)間投入，由于漏投、少投、晚投纖維，干拌時(shí)間不夠，纖維沒(méi)有充分分散，瀝青用量不會(huì)均勻。另外一個(gè)原因是纖維穩(wěn)定劑數(shù)量不夠，材料出現(xiàn)離析，瀝青用量不均勻，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)瀝青集中處出現(xiàn)油斑。要預(yù)防這種現(xiàn)象，根本措施將人工投纖維改為機(jī)械自動(dòng)化投入纖維，同時(shí)防止纖維受潮和成團(tuán)。

③用瀝青數(shù)量過(guò)高。

④攤鋪機(jī)等混合料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及運(yùn)料車積壓過(guò)多，發(fā)生瀝青離析。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)撒機(jī)制砂。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)目前的SMA路面廣泛適用于機(jī)場(chǎng)道路、鋼橋面鋪裝、高速公路和城市道路，從實(shí)踐效果來(lái)看SMA結(jié)構(gòu)能全面提高路面的使用性能，相信在以后的公路施工中，SMA瀝青路面會(huì)更多地以其優(yōu)越的性能會(huì)更加廣泛的使用。

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