高等級公路SBS、SMA混合料面層的施工技術(shù)

（中交二公局第四工程有限公司，河南 洛陽 471013）

傳統(tǒng)的瀝青混凝土路面高溫延展性、低溫抗裂性、柔韌性等較差，在氣候和重載交通等因素的長期影響下，路面易出現(xiàn)裂紋、孔洞、松散等病害問題，很多公路未到設(shè)計(jì)使用年限，便已是“千瘡百孔”。隨著公路施工技術(shù)的不斷發(fā)展，更具優(yōu)勢的SBS改性瀝青SMA混合料面層逐漸開始在高等級公路建設(shè)中得到應(yīng)用，良好的穩(wěn)定性、低溫抗裂性和防水性能可更好地適應(yīng)氣候變化和重載交通的影響，減少了路面病害的發(fā)生，提高了公路使用壽命。因此，在當(dāng)前交通量日益增大，車輛超載嚴(yán)重的形勢下，SBS改性瀝青SMA混合料面層更加具有推廣應(yīng)用的必要。

一、SBS改性瀝青SMA混合料面層的特點(diǎn)及形成機(jī)理

SBS屬于苯乙烯類熱塑性彈性體。SBS改性瀝青因能夠同時改善瀝青的高低溫性能及感溫性能，而被廣泛采用，目前約占全球?yàn)r青需求量的三分之二，成為眾多的瀝青改性劑中研究和應(yīng)用最多的一個品種。

SBS的優(yōu)勢。SBS是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，具有明顯的兩相結(jié)構(gòu)和兩個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，即聚丁二烯為連續(xù)相，聚苯乙烯為分散相。第一個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-88℃～-83℃，第二個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為90℃，在兩個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間，物理交聯(lián)、固定鏈段、硫化增強(qiáng)及防冷流性能較佳?？梢杂行У馗纳茷r青的溫度性能、拉伸性能、彈性、內(nèi)聚附著性能、混合料的穩(wěn)定性、耐老化性等。

SMA特點(diǎn)介紹。SMA是一種由間斷級配粗集料為骨架結(jié)構(gòu)，SBS改性瀝青、礦粉、纖維穩(wěn)定劑和少量細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂為填充的瀝青混合料。SMA瀝青瑪蹄脂混合料是目前國際公認(rèn)的耐久性好，抗變形能力強(qiáng)的瀝青路面混合料，良好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性可有效抵御各種外部作用力，即使在重載車輛的長期巨大荷載和摩擦力下，路面也不易出現(xiàn)車轍、松散和裂縫；此外，SBS改性瀝青SMA混合料面層還具有良好的防水性和低溫抗裂性，在各種復(fù)雜氣候條件的長期影響下，較少發(fā)生病害，仍能保持較好的平整度。

SMA的性能機(jī)理。SMA良好的性能與材料組成密切相關(guān)，與普通的密級配瀝青混凝土（AC）相比，SMA混合料按照內(nèi)摩擦角最大原則，以質(zhì)地堅(jiān)硬、耐磨性好、外形立方的石料（一般為玄武巖、花崗巖）作為粗骨料，充分利用了堅(jiān)硬石料之間緊密嵌合、相互支撐的作用，有效提高了SMA混合料的抗變形性和耐磨性能，是受力的主體。因此，在SMA混合料中，4.75mm以上堅(jiān)硬的的粗骨料占到了蹄脂結(jié)構(gòu)的70%～80%。SMA良好的防水性能則主要因?yàn)榛旌狭现袨r青的用量較大，含量約為6%，瀝青油膜填充粘合在骨料間隙和面層，使路面基本不透水，既保持了行車的穩(wěn)定性和舒適性，同時提高了路面防水侵蝕的能力。為了提高瀝青路面對于溫度的適應(yīng)性，混合料在采用SBS改性瀝青的基礎(chǔ)上，還加入了適量的纖維穩(wěn)定劑，從而消除了路面在施工和運(yùn)行中泛油的現(xiàn)象。

二、SMA原材料及配比的控制

SMA混合料相較與普通的瀝青混合料，最為關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)在于對原材料的選擇和配比的控制。

粗集料。粗集料是蹄脂結(jié)構(gòu)的骨架支撐，是SMA路面承載的主體，其作用是利用集料之間的嵌擠作用，為瀝青路面提供良好的物理性能。為提高路面的強(qiáng)度、耐磨性能和高溫穩(wěn)定性，粗集料應(yīng)選擇質(zhì)地堅(jiān)硬、吸水性強(qiáng)、粒度均勻的碎石材料；為使其具有良好的嵌擠作用，同時要求粗集料外觀粗糙、有棱角，外觀接近立方體。為保證粗骨料與瀝青良好的黏結(jié)力，使用前應(yīng)對粗集料表面灰塵、污垢等用水清理干凈，并加以干燥。

細(xì)集料。細(xì)集料選用4.75mm以下棱角分明、表面粗糙的石灰?guī)r機(jī)制砂，要求表面潔凈無雜質(zhì)。其作用主要是填充粗集料之間的間隙，提高粗集料相互之間嵌合的穩(wěn)定性，使路面結(jié)構(gòu)獲得更好的抗變形能力，同時提高路面的防滲性能。作為粗骨料之間的填充料，細(xì)集料的用量也是較少的，只相當(dāng)于碎石混合料總重量的20%左右。

填料。填料是SMA細(xì)集料的粒徑之下，進(jìn)一步形成的黏合填充材料，其作用與細(xì)集料相類似。填料是瀝青瑪蹄脂粘結(jié)劑重要組成，經(jīng)過與瀝青、纖維等材料的充分混合，使瀝青的物理性能得到改善，形成具有更好粘結(jié)性和高溫穩(wěn)定性的瀝青黏合料。填料必須使用新磨的石灰石粉，不得使用二次回收的石粉和其他石粉。

瀝青。瀝青是瀝青路面的核心材料，其性能的優(yōu)劣直接影響到粗、細(xì)集料的粘附性和路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。目前SBS改性瀝青已得到廣泛應(yīng)用，其低溫抗裂性和高溫抗車轍性能明顯優(yōu)于普通瀝青，是當(dāng)前SMA混合料面層施工的首選。

纖維穩(wěn)定劑。纖維穩(wěn)定劑拌和到瀝青當(dāng)中，可作為瀝青的加筋料，起到增強(qiáng)瀝青的黏結(jié)性、穩(wěn)定性的作用，使瀝青的各項(xiàng)性能得到提高。常用的纖維穩(wěn)定劑包括:木質(zhì)纖維、尼龍纖維、石棉纖維等，添加量通常在總瀝青混合料的0.3%左右，在混合料攪拌的過程中用自動投料機(jī)定量添加。

三、SMA混合料面層的施工

SMA混合料的施工過程，主要包括配料拌和、運(yùn)輸、攤鋪碾壓和接縫等。

對拌和過程的控制是保證混合料質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，重點(diǎn)是對拌和溫度的控制。各階段加熱溫度通常需要控制：瀝青預(yù)加熱階段170℃～175℃；集料拌和階段210℃～220℃；混合料出廠溫度180℃～190℃，當(dāng)溫度高于195℃時，混合料必須廢棄。拌和過程中應(yīng)采用測溫設(shè)備密切監(jiān)控加熱溫度，準(zhǔn)確控制溫度?；旌狭系陌韬蛻?yīng)以均勻散開，瀝青混合料全部裹覆在礦物顆粒上位度，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況不斷調(diào)整，最終確定拌和時間。一般情況下，拌和時間約為60s，其中混合料的干拌時間為5s，噴入瀝青后的濕拌時間為3s，加入礦粉、纖維后的拌和時間約為45s。具體拌和時間還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。正式鋪路之前應(yīng)進(jìn)行試拌，通過肉眼觀察和取樣試驗(yàn)，判斷混合料質(zhì)量是否合格，礦料級配和瀝青用量是否符合設(shè)計(jì)要求，由于瀝青混合料在長時間貯放后容易出現(xiàn)表面硬化或是發(fā)生瀝青析漏的情況，不利于攤鋪，因此，瀝青混合料最好是現(xiàn)用現(xiàn)拌，避免隔天使用。

因?yàn)镾MA瀝青混合料的瀝青瑪蹄脂的粘性較大，裝車前要在車廂的底部涂刷足夠多的油水混合物，以防在運(yùn)輸途中粘結(jié)車底。為了防止日曬和風(fēng)干致使其表面結(jié)成硬殼，裝車后必須要在混合料表面加蓋油布。

瀝青混合料采用自卸車運(yùn)至施工現(xiàn)場，運(yùn)輸中需加蓋帆布進(jìn)行保溫，防止熱量散失、混合料冷卻固化。攤鋪前首先將下層表面附著的塵土、臟污等清理干凈，必要時補(bǔ)灑適量粘層油，確保瀝青混合料與下層的良好粘結(jié)，保證攤鋪的平整度。SMA混合料的攤鋪速度應(yīng)與生產(chǎn)能力相匹配，以達(dá)到攤鋪的連續(xù)不間斷，通常攤鋪速度保持在2～3m/min；此外，還應(yīng)保持?jǐn)備仠囟仍?60℃以上；攤鋪時還應(yīng)注意縮短兩臺攤鋪機(jī)之間的距離，確保接縫為正常的熱接。碾壓均采用大噸位雙鋼輪壓路機(jī)，緊跟在攤鋪機(jī)后施工，尤其是在冬季氣溫較低時，以防止混合料壓實(shí)在之前發(fā)生冷卻，從而確保壓實(shí)效果。

縱縫熱接是并排縱向一次性整幅攤鋪，消除產(chǎn)生的接縫，可提高路面平整度，美化路面的視覺效果。產(chǎn)生的工藝性橫縫，可以在攤鋪時設(shè)置邊部擋板，也可以在瀝青SMA層鋪設(shè)尚未冷卻之前切割整齊，將接縫沖洗干凈。下次施工時涂刷粘層油，即可將橫縫掩蓋。