淺析改性瀝青SMA 混合料路面施工質(zhì)量控制

路永春

甘肅公航旅石墨烯科技發(fā)展有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000

1 工程概況

G30高速公路山臨段銑刨修復(fù)工程原路面結(jié)構(gòu)為4cm中粒式瀝青混凝土，上面層+5cm 中粒式瀝青混凝土，中面層+6cm粗粒式瀝青混凝土，下面層+30cm 水泥穩(wěn)定碎石，基層+20cm水泥石灰穩(wěn)定土底基層（墊層）。近些年，隨車(chē)高速建成通車(chē)時(shí)間的增長(zhǎng)，加之交通量以及交通組成的不斷變化，大交通流狀態(tài)下，重載車(chē)輛比例的不斷提升，造成車(chē)轍、龜裂、網(wǎng)裂等路面病害，據(jù)統(tǒng)計(jì)，嚴(yán)重路段車(chē)轍深達(dá)2～5cm，龜裂、網(wǎng)裂等病害高達(dá)30%，路面破損率超過(guò)0.4。本項(xiàng)目面層銑刨修復(fù)方案為：5cm 改性瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）+10cm 密級(jí)配瀝青碎石（ATB－25）進(jìn)行車(chē)轍處治，恢復(fù)路面路用性能。

2 瀝青瑪蹄脂碎石混合料的特點(diǎn)

2.1 原材料要求

（1）SMA 是一種新型瀝青混合料，本身具有“三多一少”的特點(diǎn)。粗集料的摻配比例高達(dá)65%～80%，礦粉用量達(dá)8%～15%，油石比高達(dá)5.8%～7.5%，比普通瀝青混合料高出約2%。以形成嵌擠骨架、間斷級(jí)配，同時(shí)減少礦料間隙率。與此同時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中增加聚酯纖維或者是木質(zhì)素纖維，不僅能分散和吸收瀝青，還能增加油膜厚度，增強(qiáng)混合料粘附性及提升混合料抗拉強(qiáng)度，在面層中一般采用玄武巖，增強(qiáng)其堅(jiān)固性。

（2）SMA 瀝青混合料原材料性能要求高，粗集料不僅堅(jiān)固性提高要求，對(duì)集料破碎工藝也有較高的要求，針片狀要求高，以便混合料骨料間形成良好的嵌集，細(xì)集料則要求硬度高，礦粉為規(guī)格較細(xì)的石灰石粉，纖維采用聚酯纖維或者是木質(zhì)素纖維，不僅具有較高的吸油率，而且耐高溫，以增強(qiáng)混合料高溫穩(wěn)定性及其低溫抗裂性。

2.2 SMA 混合料路用性能分析

2.2.1 良好的高溫穩(wěn)定性

SMA 混合料的骨料構(gòu)成中，粗集料約占70%，主要承擔(dān)交通荷載，提高交通荷載下的變形能力。細(xì)集料少，用以填充骨架中的孔隙，與粗骨料之間形成一個(gè)骨架整體，從而提高其高溫穩(wěn)定性。

2.2.2 良好的低溫抗裂性

混合料的低溫抗裂性能主要是根據(jù)混合料的拉伸性能來(lái)看的，SMA 混合料集料之間填充物為礦粉和瀝青，當(dāng)溫度下降，混合料收縮變形時(shí)，其良好的粘結(jié)作用能有效緩解，其柔韌性決定了其具有良好的低溫抗裂能力，以起到減少瀝青路面溫縮裂縫的產(chǎn)生和反射裂縫的反射。

2.2.3 優(yōu)良的抗滑性能

SMA 混合料采用堅(jiān)硬耐磨的優(yōu)質(zhì)石料，且間斷骨架級(jí)配使得其壓實(shí)成型的路面有較大的孔隙，大大提高其構(gòu)造深度，降低雨天形成水霧，保障行車(chē)安全，同時(shí)有效吸收噪音，據(jù)測(cè)算，SMA 瀝青混合料路面降噪可達(dá)3～5dB。

2.2.4 良好的耐久性

SMA 瀝青混合料骨料嵌集，礦粉與瀝青填充，成型路面孔隙率小，約為3%～4%。且粘結(jié)力好，密封性好，不透水，使得成型路面封水效果好，大大改善成型路面水穩(wěn)定性，同時(shí)，避免空氣接觸而引起的路面老化，使得SMA 瀝青混合料成型路面整體具有良好的耐久性［1］。

3 原材料質(zhì)量把控

SMA 瀝青混合料成型路面路用性能良好，但對(duì)原材質(zhì)量要求高，在施工生產(chǎn)過(guò)程中，不僅要做好料源調(diào)查，也要做好原材進(jìn)場(chǎng)的試驗(yàn)檢測(cè)，確保原材料質(zhì)量滿足SMA 瀝青混合料要求。

3.1 抓好集料質(zhì)量管理

3.1.1 做好集料料源管理

集料質(zhì)量要從源頭抓起，控制好關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

（1）石料品種的把控：集料的質(zhì)量要從石料的品種抓起，不同石料的堅(jiān)硬程度及耐磨性有較大差別，對(duì)于面層集料的選擇，優(yōu)先選擇中性或者是堿性石料，料源的巖性也要符合設(shè)計(jì)要求，無(wú)風(fēng)化現(xiàn)象的巖石類(lèi)別。

（2）集料的破碎管理：集料的破碎形式也是巖石性能的關(guān)鍵因素，要求必須的運(yùn)用三級(jí)破碎，而破碎機(jī)械的選擇分為粗破和細(xì)破，粗破一般是顎式破碎機(jī)，反擊式破碎則主要應(yīng)用于二破，細(xì)破則采用錐式或者是圓錐式破碎機(jī)，而每條生產(chǎn)線配應(yīng)相應(yīng)符合要求的吸塵裝置。

（3）篩孔尺寸的選擇：對(duì)于篩孔尺寸，則主要是針對(duì)集料適宜性，篩分前應(yīng)檢查篩孔的完好性，避免因變形做成篩分的影響。

（4）母材宕口的選擇：集料對(duì)母材的要求最為主要，爆破之前應(yīng)該針對(duì)其土層或者是風(fēng)化巖層進(jìn)行完全剝離，獲取干凈且堅(jiān)硬的塊石進(jìn)入破碎生產(chǎn)。

所進(jìn)場(chǎng)集料首先要滿足規(guī)范《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004 及設(shè)計(jì)要求，進(jìn)場(chǎng)后按照規(guī)格進(jìn)行分倉(cāng)堆放，細(xì)集料不僅僅要求場(chǎng)地硬化，應(yīng)設(shè)置料棚進(jìn)行堆放，避免雨水引起集料結(jié)塊，另外堆放是采取分隊(duì)分層方式，避免集料離析，上料鏟料過(guò)程避免兜底鏟料，主要是保證集料的均勻性和下料的和易性。另外經(jīng)常性檢查集料的存放質(zhì)量，避免因溢料躥料造成的集料規(guī)格變化，而對(duì)級(jí)配產(chǎn)生影響。

3.1.2 粗集料質(zhì)量管理要點(diǎn)

粗集料是SMA 瀝青混合料所占比重較大的原料，對(duì)混合料骨架的形成具有重要的作用，嵌集很大程度上取決于粗集料的顆粒形狀、堅(jiān)韌性及其破碎之后的棱角性，可以說(shuō)粗集料的質(zhì)量是SMA 瀝青混合料的關(guān)鍵管控指標(biāo)。粗集料應(yīng)采用干凈堅(jiān)硬、耐磨、無(wú)風(fēng)化顆粒、顆粒形狀盡量立體的顆粒碎石。

3.1.3 細(xì)集料質(zhì)量管理要點(diǎn)

細(xì)集料的選取，首先不能采用天然砂，一般應(yīng)采用石灰?guī)r等堿性巖質(zhì)加工而成的機(jī)制砂，機(jī)制砂的砂當(dāng)量是其重要指標(biāo)，另外其顆粒形狀應(yīng)具有良好的棱角性，禁止采用石屑充當(dāng)。機(jī)制砂的砂當(dāng)量一般大于60，不能含有泥土或者是雜物。

3.2 填料的質(zhì)量管控要點(diǎn)

填料主要是控制其塑性指數(shù)和親水系數(shù)，礦粉塑性指數(shù)應(yīng)＜4，親水系數(shù)＜1，干燥無(wú)雜質(zhì)，且能從儲(chǔ)料罐中自動(dòng)流出為宜，綜合技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，禁止使用拌合站除塵產(chǎn)生的回收粉二次利用。

3.3 瀝青質(zhì)量管控要點(diǎn)

瀝青的質(zhì)量管控主要是粘度，瀝青較高的粘度可以保障其有足夠的粘附性，以充分展現(xiàn)其高溫穩(wěn)定和低溫抗裂性能，針入度小、軟化點(diǎn)高穩(wěn)定性一般較好，在G30 山臨高速公路銑刨修復(fù)養(yǎng)護(hù)工程中采用SBS I-C 改性瀝青，每車(chē)必檢，主要是三大指標(biāo)和老化試驗(yàn)滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

3.4 纖維穩(wěn)定劑質(zhì)量管控要點(diǎn)

纖維穩(wěn)定劑的選取主要是耐高溫穩(wěn)定性和高吸油率（一般是自身質(zhì)量的5 倍及以上），減少析漏現(xiàn)象，在G30 山臨高速公路銑刨修復(fù)養(yǎng)護(hù)工程中選取的是木質(zhì)素纖維，摻量為3‰～4‰之間。過(guò)程存放應(yīng)避雨防潮，以保證其均勻分散性能。

4 改性瀝青SMA 路面的施工過(guò)程關(guān)鍵工序控制

4.1 SMA 瀝青混合料的拌和

（1）SMA 瀝青混合料采用3000 型及以上間歇性拌合站，根據(jù)生產(chǎn)配合比，每天做好熱料篩分試驗(yàn)，以保證級(jí)配曲線。

（2）為確保拌和質(zhì)量的穩(wěn)定高效，生產(chǎn)前應(yīng)對(duì)相關(guān)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)格控制干拌及濕拌時(shí)間。G30 山臨高速公路銑刨修復(fù)養(yǎng)護(hù)工程中材料的添加及時(shí)間控制如下：

①冷料倉(cāng)按照配比上料，加熱、標(biāo)定的篩分稱(chēng)量后，進(jìn)入拌和倉(cāng)；

②投放一定質(zhì)量的木質(zhì)素纖維；

③熱骨料和木質(zhì)素纖維干拌10～15s；

④加入礦粉繼續(xù)干拌2s；

⑤泵入熱瀝青；

⑥濕拌30～45s。

生產(chǎn)過(guò)程中注意觀察成品料質(zhì)量，適當(dāng)調(diào)整各環(huán)節(jié)拌和時(shí)間，但總拌和時(shí)間≮60s。

（3）纖維穩(wěn)定劑可由帶稱(chēng)量的投料機(jī)添加，該設(shè)備應(yīng)計(jì)量準(zhǔn)確以保證混合料的質(zhì)量，也可通過(guò)人工投料口直接添加至拌缸中。

（4）拌和時(shí)間、溫度等指標(biāo)主要對(duì)比如下表所示。

4.2 SMA 瀝青混合料運(yùn)輸要點(diǎn)

（1）SMA 改性瀝青混合料的運(yùn)輸應(yīng)采用專(zhuān)門(mén)車(chē)輛（載重宜大于20t），對(duì)料車(chē)進(jìn)行保溫設(shè)置，底部和四周增設(shè)保溫層，頂部加設(shè)棉被和雨布，根據(jù)運(yùn)輸距離決定棉被和雨布層數(shù)。裝載前四周和底部應(yīng)涂刷隔離劑，涂刷隔離劑應(yīng)以滿灑為宜，底部不能積存隔離劑。

（2）裝料時(shí)應(yīng)分層分堆裝料，一般采用“兩層三堆”模式，按照“前中后”和“上下”層分次裝入，出料口處及時(shí)移動(dòng)車(chē)輛，以做到均勻、平衡的裝料，避免一次性裝料過(guò)高而造成的混合料離析現(xiàn)象。

（3）運(yùn)輸車(chē)輛的車(chē)廂兩側(cè)及前后應(yīng)加裝保溫設(shè)施，混合料裝車(chē)后采用“篷布+棉被”進(jìn)行覆蓋，在運(yùn)輸途中起到保溫、防雨、防污染的作用，有效防止改性瀝青SMA 混合料在運(yùn)輸過(guò)程中因熱量散失快而在表層結(jié)成硬殼。

（4）混合料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)卸料前，由現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員逐車(chē)檢查并測(cè)量溫度，運(yùn)輸車(chē)輛在車(chē)廂中部打孔以檢測(cè)出場(chǎng)及到場(chǎng)溫度。高于195℃或低于160℃都應(yīng)做廢料處理，且應(yīng)觀察混合料形態(tài)，有無(wú)花白料現(xiàn)象，同時(shí)加強(qiáng)前后場(chǎng)溝通，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，以保障混合料生產(chǎn)質(zhì)量。

（5）混合料的攤鋪應(yīng)保證連續(xù)作業(yè)，應(yīng)視運(yùn)輸距離及攤鋪速度配備合適數(shù)量的料車(chē)，確保攤鋪連續(xù)，避免出料收斗和等料現(xiàn)象，避免因等料而產(chǎn)生接縫。配備過(guò)程中，運(yùn)輸能力應(yīng)略高于攤鋪能力和拌和能力［2］。

5 SMA 改性瀝青混合料攤鋪及碾壓控制

5.1 SMA 改性瀝青混合料攤鋪控制

（1）SMA 改性瀝青混合料應(yīng)避免雨雪、寒冷等天氣施工，施工溫度宜在20℃以上，當(dāng)外界溫度較低時(shí)適當(dāng)提高生產(chǎn)溫度，或者是添加合適的溫拌劑以確保施工質(zhì)量，但外界溫度不得低于5℃。

（2）SMA 改性瀝青混合料現(xiàn)場(chǎng)攤鋪溫度應(yīng)控制在165℃～175℃，最低不得低于160℃。添加溫拌劑是在保障施工質(zhì)量的前提下，有效降低生產(chǎn)及施工溫度，減少能量的消耗，達(dá)到降本增效的生產(chǎn)理念。

（3）攤鋪前應(yīng)提前加熱熨平板，加熱至100℃以上，對(duì)找平裝置、震動(dòng)頻率等機(jī)械參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以確保有效找平，夯錘和熨平板震動(dòng)的頻率滿足施工需求，施工前應(yīng)按照首件制確定的松鋪系數(shù)進(jìn)行施工厚度的設(shè)置，起步時(shí)采用硬木進(jìn)行襯墊。攤鋪時(shí)，有效調(diào)整攤鋪機(jī)和料車(chē)速度，確保其合適的施工間距，料車(chē)不得撞擊和影響攤鋪機(jī)的行進(jìn)。攤鋪機(jī)起速度一般為1～2（m/min）；正常一般控制在2～3（m/min）；攤鋪應(yīng)保持勻速前進(jìn)，且螺旋布料器內(nèi)混合料應(yīng)＞2/3，不得中途停頓，期間注意調(diào)整供料速度。

5.2 SMA 改性瀝青混合料碾壓控制

碾壓過(guò)程是SMA 改性瀝青混合料面層施工中的重要環(huán)節(jié)，由于混合料的材料特性對(duì)碾壓有更高的要求。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）壓實(shí)分為靜壓和振壓兩種，分為初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)環(huán)節(jié)，鋼輪和膠輪兩種形式，其碾壓一般遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的八字原則，對(duì)碾壓形式、碾壓速度、碾壓變數(shù)進(jìn)行有效的組合。G30 山臨高速公路銑刨修復(fù)養(yǎng)護(hù)工程中采用的是兩臺(tái)雙鋼輪組合，初壓：靜壓2 遍+復(fù)壓：高頻低幅振壓3～4 遍+終壓：靜壓2 遍收光。

（2）SMA 改性瀝青混合料的碾壓溫度也控制較普通瀝青混合料更為嚴(yán)格。G30 山臨高速公路銑刨修復(fù)養(yǎng)護(hù)工程采取的是按照初壓（160℃～170℃）+復(fù)壓（＞140℃）+終壓（＞120℃），碾壓終了溫度＞110℃來(lái)控制的。

（3）SMA 改性瀝青混合料一般不采用輪胎式壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，是由于輪胎式壓路機(jī)的揉搓式碾壓易導(dǎo)致集料上浮。所以碾壓要滿足要求又要防止過(guò)壓。如在碾壓過(guò)程中發(fā)現(xiàn)石料壓碎或者是集料上浮形成油斑，應(yīng)停止碾壓，更要避免低溫反復(fù)碾壓造成的集料破壞，碾壓結(jié)束后，路面溫度降至50℃以下，完成標(biāo)線施劃后方可解除交通限制，給予放行。

6 施工體會(huì)

6.1 試驗(yàn)段實(shí)施的必要性分析

SMA 路面的施工工藝要求很?chē)?yán)，大面積施工前，應(yīng)選取300m 的直線段試驗(yàn)段進(jìn)行試鋪，以獲取確定銑刨、攤鋪、碾壓各個(gè)環(huán)節(jié)的詳細(xì)參數(shù)。施工各設(shè)備生產(chǎn)能力、運(yùn)輸能力、材料供應(yīng)能力，以及各個(gè)設(shè)備之前的匹配性。通過(guò)試驗(yàn)段鋪筑取得的SMA 拌和、試驗(yàn)、施工等經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用于指導(dǎo)后續(xù)路段SMA 瀝青路面的施工。

6.2 SMA 面層施工能否使用輪胎式壓路機(jī)的思考

SMA 瀝青混合料因輪胎壓路機(jī)的搓揉擠壓作用會(huì)使瀝青馬蹄脂上浮，壓實(shí)效果會(huì)很差，SMA 瀝青混合料不宜使用輪胎壓路機(jī)碾壓。本項(xiàng)目車(chē)轍處采取輪胎式壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓1～2遍，整體效果良好，未出現(xiàn)影響構(gòu)造深度及出現(xiàn)泛油成油斑現(xiàn)象。

6.3 壓實(shí)度控制

SMA 路面壓實(shí)度控制應(yīng)以碾壓工藝和室內(nèi)取樣檢測(cè)為主，鉆芯取樣檢測(cè)和滲水試驗(yàn)為輔，盡可能避免路面鉆芯檢測(cè)，取芯后應(yīng)用熱料進(jìn)行及時(shí)填補(bǔ)，避免因鉆孔而導(dǎo)致破壞或滲水出現(xiàn)坑槽等水損壞病害。