關(guān)于SMA-13瀝青路面施工質(zhì)量控制的探討

賴福進(jìn)

龍巖市永定區(qū)宏輝城市建設(shè)發(fā)展有限公司

1 工程概況

本文依托永定區(qū)兩岸沿河路白改黑工程（國(guó)道G357線永定汽車站至寒陂下），項(xiàng)目位于龍巖市永定區(qū)城區(qū)鳳城街道，改造道路起點(diǎn)位于沿河南路，起點(diǎn)樁號(hào)K0+000，道路終點(diǎn)位于永杭路，終點(diǎn)樁號(hào)K4+187.295，線路全長(zhǎng)4187.295m，紅線寬度：K0+000～K0+520 段為24m，K0+520～K1+620 段為40m，K1+620～K2+420段為21m，K2+620～K4+187.295為30m，道路等級(jí)為城市主干路，設(shè)計(jì)車速40km/h。本工程新建道路瀝青路面面層結(jié)構(gòu)為8cmAC-25（Ⅰ）+4cmSMA-13（Ⅱ），舊路改造瀝青路面面層結(jié)構(gòu)為8～12cmAC-25 密級(jí)配瀝青調(diào)平層（Ⅰ）+8cmAC-25（Ⅱ）+4cmSMA-13（Ⅲ），全線道路路面上面層均采用4cm 厚SMA-13瀝青瑪蹄脂碎石混合料。

2 原材料質(zhì)量控制

2.1 集料

SMA 瀝青瑪蹄脂碎石混合料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為“三多一少”，即“粗集料、瀝青、礦粉多，細(xì)集料少”，粗集料作為SMA的骨架，其石質(zhì)的堅(jiān)韌性、顆粒形狀和棱角性直接決定了集料的嵌擠作用好壞，進(jìn)而影響路面強(qiáng)度、抗磨耗、抗磨光、使用耐久性等許多方面的性能，粒徑4.75mm 以上的粗集料在SMA 中占比高達(dá)70%～80%，是SMA的重要組成部分[1]。應(yīng)選用表面潔凈干燥、無(wú)風(fēng)化、粗糙、堅(jiān)硬、有棱角且形狀接近立方體的碎石，嚴(yán)格控制針片狀集料含量，本工程粗集料選用的花崗巖是堅(jiān)硬、耐磨、無(wú)有害雜質(zhì)且具有良好嵌擠能力的優(yōu)質(zhì)石料，但其與瀝青黏附性較差（黏附性僅3 級(jí)），因此本工程加入0.3%的抗剝落劑，使其與瀝青黏附性能達(dá)到5級(jí)，粗集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 粗集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)

細(xì)集料在SMA中的含量較少，不超過(guò)10%，主要作用為填充粗集料形成的骨架，其棱角性起決定作用，影響瀝青混合料的內(nèi)摩阻力，進(jìn)而影響路面抗車轍性能，因此應(yīng)選用棱角性良好、干燥潔凈、由適當(dāng)顆粒組成且與瀝青黏附性好的細(xì)集料，本工程所用細(xì)集料為棱角性好的機(jī)制砂，其質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)

2.2 填料

SMA 混合料骨架間隙填充主要材料為礦粉，其用量高達(dá)8%～12%，是普通瀝青混合料的2～3倍，選用礦粉應(yīng)潔凈干燥、可自由從礦粉倉(cāng)中流出。本工程采用三明尤溪礦粉，檢驗(yàn)得其表觀密度為2.713t·m-3，含水量為0.2%，塑性指數(shù)3.2%，親水系數(shù)0.5，均滿足技術(shù)規(guī)范要求。

2.3 改性瀝青

SMA 混合料中瀝青用量高達(dá)5.7%～6.5%，瀝青質(zhì)量至關(guān)重要，其決定了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫韌性，本工程SMA-13 瀝青混合料所用改性瀝青由70 號(hào)（A 級(jí)）基質(zhì)瀝青加入SBS改性劑形成，型號(hào)為SBS（Ⅰ-D），改性劑摻量為瀝青用量的4.1%，SBS改性瀝青的技術(shù)性能指標(biāo)見表3。

表3 SBS改性瀝青技術(shù)性能指標(biāo)

2.4 纖維穩(wěn)定劑

SMA混合料粗集料、瀝青用量較高，在儲(chǔ)運(yùn)運(yùn)輸和攤鋪過(guò)程中極易發(fā)生析漏現(xiàn)象，纖維穩(wěn)定劑的作用正是防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，其可以吸附瀝青、增黏、加筋、穩(wěn)定、分散[2]等，本工程采用木質(zhì)纖維，添加量為0.3%，生產(chǎn)公司為福建閩瑞環(huán)保纖維股份有限公司，各項(xiàng)性能指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)均滿足要求。

3 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化控制

3.1 礦料級(jí)配

瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)主要是指通過(guò)改變礦料中不同粒徑集料的比例，形成具有一定空隙率、密實(shí)度和內(nèi)摩阻力的瀝青混凝土的過(guò)程，礦料級(jí)配直接影響瀝青混合料結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致瀝青混合料具有不同的路用性能。SMA粗集料（粒徑＞4.75mm）相互嵌擠緊密形成骨架，因此級(jí)配以關(guān)鍵性篩孔4.75mm 為基準(zhǔn)，在中值27%的基數(shù)上上下波動(dòng)3%，即取通過(guò)4.75mm 方孔篩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%、27%和30%，本工程初試級(jí)配見表4。選取油石比6%制作馬歇爾試件測(cè)定相關(guān)指標(biāo)，保證達(dá)到粗集料間隙率VCAmix并符合規(guī)范要求，最終得出級(jí)配2為最佳級(jí)配。

3.2 最佳瀝青用量

最佳瀝青用量為瀝青占瀝青混合料的比例，過(guò)多會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)泛油、擁包等現(xiàn)象，過(guò)少則會(huì)導(dǎo)致顆粒松散無(wú)法壓實(shí)而達(dá)不到強(qiáng)度要求，瀝青用量對(duì)混合料性能影響巨大，應(yīng)在實(shí)際工程使用瀝青混合料制備前確定最佳瀝青用量指標(biāo)。本工程結(jié)合以往工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，基于前文選取級(jí)配，以油石比6.0%為基數(shù)，上下浮動(dòng)0.3%即選取油石比為5.7%、6.0%、6.3%分別進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，混合料拌和溫度為170℃，擊實(shí)溫度165℃，通過(guò)測(cè)定馬歇爾試件密度、穩(wěn)定度、流值、礦料間隙率等指標(biāo)，排除不符合規(guī)范技術(shù)指標(biāo)要求的試件，得出最佳油石比為6.0%。

表4 SMA-13設(shè)計(jì)初試級(jí)配

3.3 混合料生產(chǎn)

根據(jù)前文3.1及3.2節(jié)分析及試驗(yàn)結(jié)果確定熱料倉(cāng)各種礦料比例為：（9.5mm～19mm）∶（4.75mm～9.5mm）∶（0mm～4.75mm）∶礦粉=34∶33∶27.5∶5.5，油石比6%，木質(zhì)纖維穩(wěn)定劑添加量0.3%。瀝青混合料生產(chǎn)的施工程序是：施工準(zhǔn)備→配合比設(shè)計(jì)→配合比驗(yàn)證→生產(chǎn)配合比→混合料拌和→混合料出廠。粗細(xì)集料應(yīng)分開存放、抽樣檢驗(yàn)，瀝青混合料干拌時(shí)間≥5s，濕拌時(shí)間≥3s，拌和均勻無(wú)離析接團(tuán)，瀝青裹覆完全，混合料出廠時(shí)應(yīng)逐車觀測(cè)外觀質(zhì)量及抽測(cè)出廠溫度。

4 瀝青混合料攤鋪質(zhì)量控制

（1）攤鋪機(jī)械。攤鋪機(jī)械應(yīng)盡可能采用進(jìn)口攤鋪機(jī)，相較于國(guó)產(chǎn)攤鋪機(jī)，其攤鋪混合料更加均勻平整，高程、縱橫坡、厚度等指標(biāo)能滿足設(shè)計(jì)要求，眾多工程實(shí)例表明進(jìn)口ABG 型攤鋪機(jī)效果最佳，本工程采用ABG423 型攤鋪機(jī)，帶5 級(jí)振級(jí)的夯錘可有效提高路面初始?jí)簩?shí)度。在開始施工前應(yīng)對(duì)攤鋪機(jī)進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)定工作，適當(dāng)設(shè)定與調(diào)整料門高度，料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相匹配，確保充足的混合料被傳送到螺旋布料器，攤鋪機(jī)向前移動(dòng)過(guò)程應(yīng)保證混合料高度H混合料與螺旋高度H螺旋之間的關(guān)系為0.5H螺旋≤H混合料≤0.66H螺旋，使混合料充分拌和、均勻分布，同時(shí)，螺旋布料器料量應(yīng)略高于布料器中心使混合料在全寬范圍內(nèi)均勻分布，防止攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

（2）攤鋪前準(zhǔn)備。攤鋪前應(yīng)對(duì)上一道工序先行驗(yàn)收，包括高程測(cè)量、沉降穩(wěn)定檢驗(yàn)等工作，對(duì)路面進(jìn)行清掃防止有泥土等垃圾，清掃過(guò)程同時(shí)用高壓水沖洗干凈，處理完成后注意需噴灑滿足要求的黏層油。

（3）攤鋪速度。為保證攤鋪質(zhì)量應(yīng)確保攤鋪機(jī)連續(xù)不間斷工作，施工時(shí)應(yīng)確保至少兩輛車在攤鋪機(jī)前等待卸料，防止攤鋪機(jī)等車，減少攤鋪機(jī)的停頓，以盡量減少橫縫；同時(shí)攤鋪機(jī)行進(jìn)應(yīng)緩慢均勻，攤鋪速度速度過(guò)慢會(huì)影響生產(chǎn)效率，過(guò)快會(huì)導(dǎo)致粗顆粒在熨平板下沿?cái)備伔较蚧瑒?dòng)而出現(xiàn)小坑，進(jìn)而影響路面平整度，因此對(duì)攤鋪機(jī)前進(jìn)過(guò)程的控制有利于提高瀝青路面平整度，本工程路面上面層SMA-13 攤鋪速度為2m/min，～3.5m/min，下面層AC-25C攤鋪速度為2m/min，～4m/min。

（4）攤鋪溫度。攤鋪施工應(yīng)提前0.5h～1h 預(yù)熱熨平板，直至熨平板溫度達(dá)到100℃以上，此要求主要是為了避免熨平板溫度較低而與已經(jīng)具備較高溫度的混合料黏結(jié)，攤鋪層面出現(xiàn)拉毛、小坑洞等凹凸不平，本工程攤鋪前熨平板加熱至130℃，攤鋪溫度≥170℃。

（5）攤鋪寬度。攤鋪寬度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致路面骨料出現(xiàn)左右兩側(cè)明顯多于路面中間的現(xiàn)象，骨料離析嚴(yán)重，因此對(duì)攤鋪寬度也應(yīng)作出要求，一般控制SMA 路面攤鋪寬度不宜大于6m，不能大于8m，本工程SMA瀝青路面根據(jù)道路寬度不同選擇2臺(tái)以上攤鋪機(jī)成梯隊(duì)形式進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，單幅攤鋪寬度應(yīng)控制在5m～6m以降低離析，兩臺(tái)攤鋪機(jī)前后距離不超過(guò)10m，相鄰兩幅搭接寬度在5cm～10cm以內(nèi)。

5 瀝青混合料碾壓質(zhì)量控制

（1）壓路機(jī)械。由于SMA瀝青含量高的特點(diǎn)，不能選用輪胎壓路機(jī)，否則膠輪碾壓極易產(chǎn)生“泵吸”現(xiàn)象，輪胎的揉搓使得瀝青瑪蹄脂上浮，甚至導(dǎo)致泛油，此外SMA的高黏性也會(huì)導(dǎo)致黏輪現(xiàn)象，混合料形成表面缺陷，因此SMA碾壓一般采用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)。本工程上面層SMA 初壓采用1#C522 鋼輪壓路機(jī)前進(jìn)時(shí)靜壓，后退時(shí)振動(dòng)碾壓；，復(fù)壓采用2#CC522 和CC622 鋼輪壓路機(jī)分別振動(dòng)碾壓2遍；終壓采用BW203AD壓路機(jī)靜壓2遍。

（2）SMA 的碾壓遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則[3]?！熬o跟”指壓路機(jī)緊跟在攤鋪機(jī)后面，SMA 自身有效壓實(shí)時(shí)間較短，應(yīng)在攤鋪過(guò)后立馬碾壓確保足夠的碾壓溫度，低溫狀態(tài)下的碾壓會(huì)磨掉石料棱角、壓碎石料等，因此碾壓必須緊跟攤鋪，本工程控制初壓開始溫度≥150℃，復(fù)壓最低溫度≥130℃；終壓溫度≥110℃。“慢壓”是指以均衡速度碾壓，方向逐漸改變，禁止擰著彎行走，本工程碾壓速度為：鋼輪壓路機(jī)靜壓時(shí)初壓速度2～3km/h，復(fù)壓2.5km/h～5km/h，終壓2.5km/h～5km/h，鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)碾壓時(shí)初壓速度為2km/h～4km/h，復(fù)壓4km/h～5km/h。“高頻”是指碾壓時(shí)壓路機(jī)振動(dòng)次數(shù)比一般壓路機(jī)同等時(shí)間內(nèi)振動(dòng)次數(shù)多，以達(dá)到充分壓實(shí)效果。“低幅”壓路機(jī)振動(dòng)幅度小，SMA為骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，依靠自身粗集料嵌擠形成一定強(qiáng)度，過(guò)強(qiáng)壓實(shí)功會(huì)破壞SMA粗集料骨架和自身結(jié)構(gòu)，因此必須避免過(guò)分壓實(shí)，以低幅的形式既能減小壓實(shí)功，又能降低振動(dòng)噪聲，減少施工擾民。

（3）鋼輪表面混合料黏輪現(xiàn)象不能完全消除，只能盡量避免，可在鋼輪表面噴灑適量的均勻霧狀水，水經(jīng)由活性劑處理，可使鋼輪表面保持潮濕以避免黏輪。

（4）SMA 路面碾壓以壓實(shí)度98%或孔隙率6%為界，施工時(shí)應(yīng)有專人指揮協(xié)調(diào)壓路機(jī)的壓路路線及壓實(shí)遍數(shù)，且由專人檢查路面壓實(shí)情況，若壓實(shí)度超過(guò)98%或孔隙率小于6%后應(yīng)立即停止碾壓，防止過(guò)度碾壓導(dǎo)致路面泛油、棱角磨損等。

（5）碾壓順序?yàn)閺耐鈧?cè)向中心，兩相鄰碾壓帶重疊范圍為1/3～1/4輪寬，碾壓段長(zhǎng)度與攤鋪速度平衡，且與施工時(shí)氣溫相關(guān)，若氣溫低碾壓長(zhǎng)度宜短，若氣溫高碾壓長(zhǎng)度宜長(zhǎng)，氣溫在10℃以下時(shí)需停止碾壓施工，一般碾壓段長(zhǎng)度控制在60cm～80m。

（6）碾壓結(jié)束后面層SMA并未冷卻，不得在其上停放任何機(jī)械設(shè)備，也不得撒落礦料、油料等雜物，防止路面出現(xiàn)坑槽等。

6 結(jié)語(yǔ)

永定區(qū)兩岸沿河路白改黑工程采用SMA 作為上面層，各參建單位共同努力，通過(guò)把控混合料原材料、級(jí)配、油石比、攤鋪及碾壓質(zhì)量，取得了良好的效果，提高了路面的抗車轍性能、水穩(wěn)定性、抗?jié)B性等多項(xiàng)性能，值得在同類工程中借鑒。筆者從事瀝青路面工作多年，結(jié)合相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行論述，實(shí)際技術(shù)方面有待持續(xù)深入挖掘，為提高我國(guó)道路經(jīng)濟(jì)效益做出貢獻(xiàn)。