SMA路面抗滑性能優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工控制要點(diǎn)分析

【摘?要】以提升SMA路面的抗滑性能為目的，優(yōu)化了SMA混合料材料組成，并依托實(shí)體工程進(jìn)行了工程驗(yàn)證對比，結(jié)果顯示，設(shè)計(jì)的抗滑型SMA13混合料路面構(gòu)造深度和擺值BPN有一定程度的提高。為保證SMA混合料抗滑性能得到較好體現(xiàn)，從集料、配合比、攤鋪碾壓工藝方面提出了控制要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】SMA路面;抗滑性能;優(yōu)化設(shè)計(jì);施工控制

【Abstract】In order to improve the skid resistance of SMA pavement， SMA mixture material composition was optimized.Based on the actual project， the engineering verification and comparison are carried out， and the results show that the structural depth and pendulum BPN of the designed skid resistant SMA13 composite pavement have been improved to a certain extent.In order to ensure better performance of SMA mixture in sliding resistance， the control points of aggregate， mixture ratio， paving and rolling process were put forward.

【Key words】SMA road surface;Skid resistance;Optimization design;Construction control

1. 引言

（1）抗滑性能是瀝青路面非常重要的路用性能之一，其顯著影響行車的舒適性與安全性，在路面技術(shù)狀況評定和質(zhì)量驗(yàn)收中也占有較大的權(quán)重[1]。隨著骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)SMA的大量應(yīng)用，路面抗滑性能及其耐久性較傳統(tǒng)的懸浮密實(shí)AC結(jié)構(gòu)有所好轉(zhuǎn)。但近年來，對于SMA路面，也經(jīng)常出現(xiàn)抗滑性能衰減較快，甚至不能滿足使用技術(shù)要求的現(xiàn)象。瀝青路面的抗滑性能主要由壓實(shí)瀝青混合料表面的粗糙構(gòu)造與集料表面的摩擦作用共同提供，影響路表粗糙構(gòu)造的因素主要有礦料級配與施工控制，影響集料表面摩擦作用的因素主要有集料抗磨光性與油膜厚度[1～3]。因此，當(dāng)瀝青面層集料選定后，可以從礦料級配優(yōu)化設(shè)計(jì)、瀝青用量合理控制以及施工工藝約束等方面來提高SMA路面的抗滑耐久性。

（2）鑒于此，本文依托某高速公路路面建設(shè)項(xiàng)目，從礦料級配優(yōu)化，瀝青用量設(shè)計(jì)以及工藝控制等方面進(jìn)行研究和應(yīng)用，旨在提升建設(shè)工程SMA瀝青面層的抗滑性與使用耐久性。

2. 原材料技術(shù)性能

集料。

質(zhì)地堅(jiān)硬的粗集料，可提供較好的表面摩擦作用，有利于路面抗滑性能的提升。本次研究粗集料選用玄武巖，其有10～15mm、5～10mm、3～5mm三種規(guī)格，細(xì)集料采用石灰?guī)r機(jī)制砂，集料技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果如表1所示。采用石灰?guī)r礦粉，技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果如表2所示。

瀝青。

采用SBS改性瀝青，國標(biāo)符合符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）I-D要求，其各項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)檢測結(jié)果如表3所示。

纖維。

選用絮狀木質(zhì)素纖維，其技術(shù)性能檢測結(jié)果如表4所示。

3. 抗滑性能優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1?基于抗滑性能的級配初選。

采用SMA-13級配，通過配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)和路用性能檢驗(yàn)，驗(yàn)證在其他路用性能良好的前提下，抗滑性能也較為理想。長安大學(xué)韓森，馬寶國等[3，4]通過研究，針對關(guān)鍵篩孔 13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm 及 0.075mm，提出了具有優(yōu)良抗滑性能的SMA-13級配范圍，如表5所示，對于非關(guān)鍵篩孔的級配范圍，建議參考規(guī)范推薦范圍。本次基于表5提出的級配范圍，擬定基于抗滑性能的SMA初選級配，如表6所示。

3.2?確定級配。

（1）實(shí)驗(yàn)室測試三種初選級配的干搗密度VCADRC，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。采用表干法測試馬歇爾試件的毛體積密度，并計(jì)算 SMA 瀝青混合料最大理論密度，從而確定各初試級配的體積參數(shù)如表8所示。

（2）從表8試驗(yàn)數(shù)據(jù)看到，級配 SMA13-1 不能滿足 VCAmix≤VCADRC，其他 2 組級配 SMA13-2 和 SMA13-3 均滿足 VCAmix≤VCADRC，且滿足礦料間隙率 VMA>17.0 的要求，瀝青飽和度VFA 在 75%～85%之間。雖然級配 SMA13-2 的 4.75mm 通過率小于級配 SMA13-3 ，但級配 SMA-13-3 空隙率VV 太小。因此確定 SMA-13-2 為設(shè)計(jì)級配。

3.3?確定最佳瀝青用量。

（1）以 6.1%為初擬瀝青用量，以 0.3%為間隔，對 SMA13-2級配（5.8%、6.1%、6.4%）分別成型馬歇爾試件并測試其體積指標(biāo)，測試結(jié)果如表9所示。

（2）由表9中試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別繪制粗集料間隙率 VCAmix、礦料間隙率 VMA、空隙率 VV、瀝青飽和度 VFA 指標(biāo)與瀝青用量的曲線關(guān)系圖，參考規(guī)范對各項(xiàng)指標(biāo)的要求，對該圖進(jìn)行綜合分析，計(jì)算出滿足設(shè)計(jì)要求的最佳瀝青量，以目標(biāo)空隙率3.5%，確定抗滑級配SMA13-2 最佳瀝青用量為 6.3%。

4. 工程驗(yàn)證

（1）本文目的在于為瀝青路面建設(shè)推薦抗滑性能較優(yōu)的SMA-13材料組成結(jié)構(gòu)，因此本節(jié)基于上節(jié)的抗滑性能配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，依托某高速公路路面項(xiàng)目，進(jìn)行工程驗(yàn)證對比，對比的指標(biāo)除了抗滑性能外，還包括其他路用性能?？够阅懿捎矛F(xiàn)場實(shí)測的構(gòu)造深度TD與擺值BPN[5]，高溫性能、水損性能及析漏和飛散試驗(yàn)采用試驗(yàn)室數(shù)據(jù)。對比方案和結(jié)果如表10所示。

（2）從表10試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)看到，本文設(shè)計(jì)的抗滑型SMA13-2混合料與當(dāng)前采用的SMA13混合料的各項(xiàng)性能均滿足技術(shù)要求。具體對比而言，基于抗滑性能提升的SMA13-2混合料60℃動穩(wěn)定度與最大破壞應(yīng)變稍優(yōu)于當(dāng)前采用的SMA13混合料，水穩(wěn)定性能基本相當(dāng)。兩種配合比的謝倫堡析漏與肯塔堡飛散試驗(yàn)結(jié)果整體上也比較接近。

（3）差異比較大的為抗滑構(gòu)造深度與擺值指標(biāo)，根據(jù)實(shí)測結(jié)果，當(dāng)前采用的SMA13混合料的構(gòu)造深度為1.12mm，本文設(shè)計(jì)的SMA13-2混合料的構(gòu)造深度為1.36mm，構(gòu)造深度提高了21.5%;當(dāng)前采用的SMA13混合料的擺值BPN為73，本文設(shè)計(jì)的SMA13-2混合料的擺值BPN為87，提高了19.2%。

（4）以上驗(yàn)證和對比表明，在原材料、氣候環(huán)境條件、試驗(yàn)條件以及施工條件等相同的情況下，通過優(yōu)化配合比，可以實(shí)現(xiàn)在一定程度上提高SMA13瀝青混合料的抗滑性能的目的，并且保證其他路用性能不下降。

5. 施工控制要點(diǎn)

良好的配合比設(shè)計(jì)是瀝青路面發(fā)揮較優(yōu)路用性能的前提，但如果施工工藝控制不嚴(yán)格，則可能導(dǎo)致優(yōu)化的結(jié)果得不到充分的體現(xiàn)。本文優(yōu)化了當(dāng)前采用的SMA13材料組成設(shè)計(jì)，測試結(jié)果證明其具有抗滑優(yōu)勢。本節(jié)基于工程應(yīng)用，總結(jié)施工工藝控制要點(diǎn)，以指導(dǎo)工程實(shí)施。

5.1?集料控制。

壓實(shí)瀝青路面的抗滑性能除了與路表構(gòu)造有關(guān)外，還與集料的抗磨光性直接相關(guān)。集料的抗磨光性越好，瀝青路面的抗滑性能越好;集料質(zhì)地越堅(jiān)硬，瀝青路面抗滑性能衰減越緩慢。因此，在瀝青磨耗層集料選擇時(shí)，在其他技術(shù)指標(biāo)滿足要求的前提下，須重點(diǎn)關(guān)注粗集料的磨光性，宜選擇抗磨光性較好的集料。

5.2?配合比控制。

基于抗滑性能提升的SMA13材料組成確定后，在正式生產(chǎn)混合料前須進(jìn)行預(yù)拌，確定拌和溫度和拌和時(shí)間、礦料加熱溫度、混合料用量、拌和工藝等。拌和時(shí)，根據(jù)待料及溢料的集料粒徑調(diào)整冷料倉轉(zhuǎn)速，保證供料平衡，促進(jìn)混合料拌和順利進(jìn)行。拌和設(shè)備調(diào)整穩(wěn)定后取樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和抽提試驗(yàn)，對比分析配合比和抽樣試驗(yàn)結(jié)果，并鉆芯取樣，檢驗(yàn)壓實(shí)度和壓實(shí)空隙率，掌握混合料壓實(shí)效果。有利于促進(jìn)施工順利進(jìn)行，提高混合料配合比設(shè)計(jì)水平，確保壓實(shí)施工效果。

5.3?攤鋪施工控制。

碾壓是保證瀝青混合料的質(zhì)量使其物理力學(xué)性質(zhì)和功能特性符合設(shè)計(jì)要求的重要環(huán)節(jié)，也是瀝青面層施工的最后一道重要工序。瀝青混合料攤鋪后，壓路機(jī)緊跟碾壓，以縮短碾壓作業(yè)段長度，但以不產(chǎn)生推移、發(fā)裂為原則。碾壓過程嚴(yán)格按照“高頻、低幅、緊跟、慢壓”由低向高的原則進(jìn)行。碾壓時(shí)將壓路機(jī)的驅(qū)動輪面向攤鋪機(jī)，從外側(cè)向中心碾壓，在超高段則由低向高碾壓，在坡道上將驅(qū)動輪從低處向高處碾壓[6，7]。為達(dá)到較好的攤鋪效果，須注意以下幾點(diǎn)：

（1）攤鋪前應(yīng)對熨平板進(jìn)行預(yù)熱，避免與混合料粘結(jié)，預(yù)先設(shè)定攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度，通常2～4m/min為宜，按照設(shè)定的速度攤鋪瀝青混合料。整個(gè)攤鋪過程中應(yīng)該連續(xù)、均勻進(jìn)行，一次攤鋪完成，中途不得出現(xiàn)任意停頓，保證混合料攤鋪均勻，有利于保證整個(gè)路面SMA混合料分布均勻，此是抗滑性能穩(wěn)定的前提。

（2）交叉口位置混合料攤鋪時(shí)，由專業(yè)技術(shù)人員指揮，采用人工找補(bǔ)方式，實(shí)現(xiàn)對混合料攤鋪質(zhì)量的有效控制。及時(shí)清除卸料時(shí)灑落在現(xiàn)場的混合料，防止攤鋪后的路面橫坡出現(xiàn)波浪現(xiàn)象，有利于保證攤鋪效果。

（3）做好混合料攤鋪質(zhì)量檢查工作，對存在的不合格部位需要重新攤鋪，直至滿足要求為止，為后續(xù)碾壓施工創(chuàng)造條件。混合料攤鋪時(shí)還要注意觀察天氣變化情況，不得在雨天進(jìn)行攤鋪施工。

5.4?碾壓施工控制。

瀝青混合料的壓實(shí)效果對瀝青路面的宏觀構(gòu)造有影響，少壓漏壓造成路面構(gòu)造大、空隙大、水穩(wěn)定性和耐久性差;多壓超壓，導(dǎo)致路面構(gòu)造小、空隙小，熱穩(wěn)定性與抗滑性能差。因此，要求SMA路面有較好的壓實(shí)效果，既保證力學(xué)穩(wěn)定性，又保證抗滑性能。碾壓時(shí)須注意以下幾點(diǎn)：

（1）攤鋪完成后及時(shí)進(jìn)行碾壓施工，分初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)環(huán)節(jié)，速度控制在2.5～4.0Km/h為宜。選用合適噸位的壓路機(jī)，整個(gè)碾壓過程應(yīng)連續(xù)、均勻、緩慢進(jìn)行，中途不得任意停頓。

（2）先碾壓SMA路面的邊緣部位，再碾壓中間部位，遵循“先慢后快，先兩邊后中間”原則。還可以采用排壓方式[2]，呈流水形式進(jìn)行SMA路面碾壓施工，讓碾壓施工的各環(huán)節(jié)密切相連，促進(jìn)施工效果提升。

（3）正確處理車道變換問題，不得任意變更碾壓軌跡。對于已碾壓路段，變道時(shí)壓路機(jī)應(yīng)該停止振動，然后緩慢完成整個(gè)變道任務(wù)，避免損壞SMA路面，有效保障SMA路面施工質(zhì)量。

5.5?接縫處理。

瀝青路面的施工接縫緊密、連接平順，不產(chǎn)生明顯的接縫離析。瀝青上面層橫向施工縫采用垂直切縫的方式進(jìn)行接縫，接縫保持干凈，接縫表面涂刷乳化瀝青。

（1）橫向接縫：攤鋪前在完全干燥切割面上涂刷乳化瀝青，攤鋪機(jī)在第一次布滿料時(shí)暫不前行，用熱料預(yù)熱橫向冷接縫至少10min。開始攤鋪時(shí)，接縫處的粗集料應(yīng)刮除并補(bǔ)上細(xì)料，然后趁熱橫向碾壓接縫，直到壓路機(jī)全部壓到新鋪層上為止，再改為縱向碾壓;接縫碾壓結(jié)束后立即用3m直尺檢查平整度，當(dāng)不符合要求時(shí)趁熱進(jìn)行復(fù)壓修整。

（2）在施工結(jié)束時(shí)，攤鋪機(jī)在接縫近端約1m處將熨平板稍微抬起駛離現(xiàn)場，用人工將端部混合料鏟齊后再予碾壓。然后用3m直尺檢查平整度，并找出表面縱坡或攤鋪厚度發(fā)生變化的橫斷面，趁尚未冷透時(shí)用人工將此斷面切整理成垂直面并在垂直面涂刷乳化瀝青。

（3）因特殊原因產(chǎn)生縱向冷接縫時(shí)，要加設(shè)擋板，加鋪另外半幅前應(yīng)涂刷少量瀝青，重疊在已鋪面上5～10cm，再鏟走鋪在前面半幅上面的混合料，碾壓時(shí)由邊向中碾壓留下10～15cm，再跨縫擠緊壓實(shí)。

6. 結(jié)論

本文進(jìn)行了基于抗滑性能提升的SMA13瀝青混合料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)體工程應(yīng)用結(jié)果表明提出的抗滑型SMA13混合料相比當(dāng)前工程采用的SMA13混合料，可提高路面的構(gòu)造深度與擺值BPN，具有抗滑性能優(yōu)勢?；诠こ虘?yīng)用總結(jié)提出了有利于提高路面抗滑性能的施工控制要點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]?倪敬松.瀝青路面抗滑性能研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018，14（06）：26～27.

[2]?張飛.SMA路面施工控制要點(diǎn)與抗滑性檢測分析[J].交通世界，2016（16）：66～67.

[3]?馬寶國. 基于抗滑性能的SMA瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法研究[D].長安大學(xué)，2012.

[4]?劉亞敏，韓森，陳德.基于抗滑性能的SMA配合比設(shè)計(jì)[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，34（04）：52～56.

[5]?《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》JTG E60-2008.北京：人民交通出版社.2008.

[6]?李榮聯(lián)，周亦唐，白叢啟.保龍高速公路SMA瀝青路面施工質(zhì)量控制[J].福建建筑，2008（08）：104～106.

[7]?葉勇.SMA路面施工中的若干問題研究[J].科技資訊，2008（26）：48.

[文章編號]1619-2737（2019）03-12-141

[作者簡介] 鐘國武（1986.06-），男，籍貫：廣東省化州市人，職稱：工程師，主要從事公路工程施工與試驗(yàn)檢測工作。