高速公路SMA改性瀝青混合料路面施工技術(shù)研究

李俊杰

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（stonematrixasphalt，簡稱SMA），是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級配的礦料骨架中，所形成的一種抗變形能力強，耐久性較好的瀝青面層混合料，常用于高速公路、城市主干道高等級路面瀝青上面層建設(shè)。SMA改性瀝青混合料路面施工技術(shù)在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，主要在常規(guī)基質(zhì)瀝青中添加適當(dāng)輔助改性試劑，從而使瀝青混凝土路面粘度、軟化點等技術(shù)指標(biāo)得到有效的提升。隨著SMA改性瀝青混合料路面施工工藝應(yīng)用范圍的擴大，對SMA改性瀝青混合料路面施工工藝在高速公路路面建設(shè)中的應(yīng)用進行適當(dāng)探究就非常必要。

一、高速公路SMA改性瀝青混合料組成

SMA的結(jié)構(gòu)組成可概括為“三多一少”，即粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少。SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，5mm以上的粗集料比例高達(dá)70%～80%，礦粉的用量達(dá)8%～12%。由此形成的間斷級配，很少使用細(xì)集料；為加入較多的瀝青，一方面增加礦粉用量，同時使用纖維作為穩(wěn)定劑，約占瀝青混合料礦料0.3%；SMA的瀝青用量較多，高達(dá)6%～7%，粘結(jié)性要求高，應(yīng)選用針入度小、軟化點高、溫度穩(wěn)定性好的瀝青。其中粗集料主要根據(jù)區(qū)域施工地質(zhì)特點的變化，為反擊式破碎機軋制的立方碎石原料；細(xì)集料主要為石屑、機制砂及天然砂；礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉；纖維穩(wěn)定劑宜采用木質(zhì)素纖維、礦物纖維等；瀝青通常采用聚合物改性瀝青SBS類。

二、高速公路SMA改性瀝青混合料路面施工技術(shù)施工要點

1.SMA改性瀝青混合料配合比設(shè)計

SMA改性瀝青混合料配合比設(shè)計主要依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40－2004）的相關(guān)內(nèi)容，逐步開展目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比驗證三個階段。SMA配合比設(shè)計采用馬歇爾試件體積設(shè)計方法，必須具有互相嵌擠緊密的粗集料骨架，馬歇爾試件的VCAmix必須小于搗實狀態(tài)下的粗集料骨架間隙率VCADRc，填充在SMA的粗集料骨架間隙中的瀝青混合料應(yīng)符合最小瀝青用量的要求，馬歇爾試件的空隙率必須在要求的范圍內(nèi)。在確定SMA改性瀝青混合料最佳瀝青用量后，綜合采用謝倫堡瀝青析漏試驗、肯塔堡飛散試驗、車轍試驗、水穩(wěn)定性試驗、混合料表面性能檢驗（車轍板滲水、構(gòu)造深度、抗滑性）等相關(guān)試驗，進行SMA配合比設(shè)計檢驗。

2.SMA改性瀝青混合料攤鋪作業(yè)要點

SMA改性瀝青混合料攤鋪作業(yè)是整體工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在具體施工過程中，相應(yīng)施工管理人員可以攤鋪溫度、攤鋪速度為依據(jù)，保證整體攤鋪作業(yè)效果。首先在攤鋪作業(yè)施工過程中，溫度變化是路面耐久性、壓實度的主要影響因素之一。因此在實際施工工序中需要對整體施工環(huán)節(jié)施工溫度進行合理調(diào)控。一般來說，在SMA改性瀝青混合料路面施工過程中，需要控制整體施工溫度在160～180℃之間。若實際攤鋪溫度低于140℃或高于180℃，則需要將整體施工路面進行重新鋪設(shè)。同時在SMA改性瀝青加熱環(huán)節(jié)、集料環(huán)節(jié)、出廠環(huán)節(jié)、運輸環(huán)節(jié)，均應(yīng)控制其作業(yè)溫度在160℃以上。需要注意的時，在初次攤鋪環(huán)節(jié)，需控制設(shè)備起始溫度在150℃左右。其次為了保證路面攤鋪作業(yè)穩(wěn)定性，可控制整體路面攤鋪速度在1～3m/min之間。

3.SMA改性瀝青混合料壓實作業(yè)要點

SMA改性瀝青路面宜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、低振”原則，控制壓實設(shè)備速度在1.5～3.5km/h之間，并控制腹壓溫度在130.0℃以上，保證整體壓實效果。同時為了保證SMA改性瀝青混合料路面壓實效果，需要對碾壓長度、碾壓頻率等因素進行統(tǒng)一分析。一般在路面壓實工序，需要選擇兩車道以上的壓實設(shè)備，以一定的速度進行重復(fù)碾壓。主要包括初次碾壓、重復(fù)碾壓、最終碾壓等幾個環(huán)節(jié)。其中初次碾壓要點主要為控制噴水量，保證整體溫度在150℃以上；而重復(fù)碾壓工作需要保證碾壓溫度在120℃以上，并控制碾壓頻率在4～7遍；最終碾壓工作碾壓溫度應(yīng)大于100℃，且維持路面磨光面穩(wěn)定。依照相應(yīng)的運行梯度，碾壓作業(yè)面長度應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)限度內(nèi)，并控制整體碾壓環(huán)節(jié)SMA改性瀝青混合料嵌擠壓力。

三、高速公路SMA改性瀝青混合料路面施工質(zhì)量控制

在我國高速公路建設(shè)規(guī)模拓展過程中，人們對高速公路施工質(zhì)量也投入了較大的關(guān)注。而高速公路路面是高速公路質(zhì)量的重要影響因素，SMA改性瀝青混合料在路面施工技術(shù)中的應(yīng)用，可以有效提高整體路面的穩(wěn)定性及抗滑性。本文根據(jù)SMA改性瀝青混合料主要構(gòu)成，從運輸、拌和、攤鋪、壓實、接縫處理等方面對SMA改性瀝青混合料在高速公路中應(yīng)用要點進行了簡單的分析。具體如下：

1.施工原料控制

首先在高速公路SMA改性瀝青混合料路面施工材料采購階段，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)整體施工項目施工規(guī)范，結(jié)合區(qū)域市場調(diào)查數(shù)據(jù)，在這個基礎(chǔ)上可優(yōu)先選擇信譽度高、供應(yīng)能力強的材料供應(yīng)商，為整體施工階段材料的充分供應(yīng)提供依據(jù)。原材料對施工質(zhì)量影響重大，加大進場材料抽檢密度，不合格的材料拒絕進場。瀝青拌和站的堆料場要進行場地硬化，加蓋雨棚，作好排水設(shè)施，設(shè)置隔離墻。避免將堆料場的土混入碎石中及不同規(guī)格的碎石混雜在一起。隨時檢查集料外觀、品種、針片狀含量、含泥量、含水量等是否符合規(guī)范要求。纖維穩(wěn)定劑必須在室內(nèi)架空堆放，嚴(yán)格防潮，保持干燥；經(jīng)常檢查礦粉的色澤是否正常，有無結(jié)塊和受潮情況。改性瀝青的運輸溫度不得低于150℃，保溫貯存溫度不得低于140℃，不得長時間存放，對現(xiàn)場加工的改性瀝青，必須不間斷地攪拌，以防改性劑離析。

2.施工流程檢測

在高速公路SMA改性瀝青混合料路面施工環(huán)節(jié)，其主要施工流程檢測環(huán)節(jié)為壓實度檢測。有效的施工壓實度檢測，可以保證后期高速公路路面穩(wěn)定、安全運行，根據(jù)現(xiàn)階段高速公路施工特點，在實際施工階段主要采用核子密度儀、鉆芯取樣等方式進行壓實度檢測。在實際應(yīng)用過程中，由于核子密度儀具有準(zhǔn)確率高、測試周期長的特點；而鉆芯取樣具有檢測速度快、路面損害小的優(yōu)良特點。在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，相應(yīng)質(zhì)量檢測人員可根據(jù)實際需求選擇合理的質(zhì)量檢測措施。在碾壓作業(yè)結(jié)束之后，可對SMA改性瀝青混合料上層材料孔隙率進行檢測，若整體高速公路表層路面壓實度在98%以上，則表明相應(yīng)路面壓實度符合施工需求。

3.施工接縫處理

在SMA路面施工完畢后，需要對其路面接縫位置進行適當(dāng)處理，而路面處理效果，則直接影響了整體高速公路路面運行效率。SMA橫向接縫應(yīng)采用垂直的平接縫，平接縫宜趁尚未冷透時用鑿巖機或人工垂直刨除端部層厚不足的部分，使工作縫成直角連接。當(dāng)采用切割機制作平接縫時，宜在鋪設(shè)當(dāng)天混合料冷卻但尚未結(jié)硬時進行。刨除或切割不得損傷下層路面。切割時留下的泥水必須沖洗干凈，待干燥后涂刷粘層油。鋪筑新混合料接頭應(yīng)使接茬軟化，壓路機先進行橫向碾壓，再縱向碾壓成為一體，充分壓實，連接平順。當(dāng)采用兩臺攤鋪機成梯隊聯(lián)合攤鋪方式的縱向接縫，在前部機已攤鋪混合料部分留下10～20cm寬暫不碾壓作為后部機高程基準(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縫碾壓以消縫跡。

四、結(jié)語

綜上所述，SMA改性瀝青混合料路面施工過程中具有多種風(fēng)險因素。因此在高速公路SMA改性瀝青混合料路面施工過程中，相應(yīng)施工人員應(yīng)對整體路面施工性能進行統(tǒng)一分析檢測，在確定工程等級、SMA改性瀝青性能參數(shù)之后，對整體施工工序進行集中管控。同時從技術(shù)、工期、成本等方面對SMA改性瀝青混合料應(yīng)用效益進行綜合分析，并制定相應(yīng)的施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，便于整體施工環(huán)節(jié)各項能源得到有效的應(yīng)用。