SMA 路面滲水系數(shù)控制技術(shù)探討

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1 SMA簡(jiǎn)介及特點(diǎn)

（1）簡(jiǎn)介。瀝青馬蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt，簡(jiǎn)稱(chēng)SMA），是由瀝青結(jié)合料與少量的纖維穩(wěn)定劑、細(xì)集料以及較多的填料組成的瀝青馬蹄脂填充于間斷級(jí)配的粗集料骨架間隙，組成一體的瀝青混合料。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”[1]。

（2）特點(diǎn)。SMA是當(dāng)前國(guó)際上公認(rèn)且使用較多的一種抗變形能力強(qiáng)、耐久性較好的瀝青面層混合料。由于粗集料的良好嵌擠作用，混合料有非常好的高溫抗車(chē)轍能力，同時(shí)由于瀝青瑪蹄脂的黏結(jié)作用，低溫變形性能和水穩(wěn)定性也有較大的改善。添加纖維穩(wěn)定劑，使瀝青結(jié)合料保持高黏度，攤鋪和壓實(shí)效果較好。礦料采用間斷集配，構(gòu)造深度大，抗滑性能好。同時(shí)混合料的空隙小，抗?jié)B性及耐久性好，從而全面提高了瀝青混合料的路面性能。

正是因?yàn)镾MA路面的諸多優(yōu)點(diǎn)，目前已在國(guó)內(nèi)公路建設(shè)市場(chǎng)，尤其是高等級(jí)公路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)結(jié)合常州西繞城工程SMA-13S上面層施工，談一下對(duì)于SMA路面滲水控制的看法。

2 抗?jié)B性能的意義及表征指標(biāo)

瀝青路面的抗?jié)B性能直接影響到路面的耐久性。如果瀝青面層單位透水量較大，則表面水勢(shì)必透入路面基層甚至路基，降低基層和路基強(qiáng)度，在汽車(chē)荷載的影響下易導(dǎo)致水損害快速出現(xiàn)。冬期滯留于基層的水結(jié)冰后產(chǎn)生凍脹作用，造成基層裂縫或破壞，并在瀝青路面表面形成反射裂縫，大幅降低路面承載能力，影響行車(chē)舒適性和安全性。

研究與實(shí)踐表明，路面滲水系數(shù)與空隙率有很大關(guān)系，通?？障堵试酱螅访鏉B水系數(shù)越大，路面滲水越嚴(yán)重。由于滲水系數(shù)對(duì)工程質(zhì)量影響巨大且檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作，所以很多國(guó)家越來(lái)越重視滲水系數(shù)的檢查與控制。

3 工程概況

常州西繞城高速公路某標(biāo)全長(zhǎng)16.15km(K13+400-K29+550)，雙向六車(chē)道。路面結(jié)構(gòu)為：9.5cm AC-25S型瀝青下面層+6.5cm AC-20S型瀝青中面層+4.0cm SMA-13S型瀝青上面層。SMA原材料：玄武巖1#（9.5～13.2mm）、2#（4.75～9.5mm)、4#（0～2.36mm）；SBS改性瀝青；礦粉；NK木質(zhì)纖維素；抗剝落劑設(shè)計(jì)文件對(duì)SMA-13S路面滲水的施工質(zhì)量檢查要求是：滲水系數(shù)宜不大于50ml/min。

4 滲水系數(shù)的影響因素

4.1 配合比設(shè)計(jì)

SMA配合比是決定混合料和面層結(jié)構(gòu)性質(zhì)的基本因素，從根本上決定了SMA路面的抗?jié)B性能。配合比設(shè)計(jì)通過(guò)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比驗(yàn)證三個(gè)階段確定瀝青混合料的材料及配合比、礦料級(jí)配、最佳瀝青用量，確保按照設(shè)計(jì)配合比制作的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的馬歇爾試件的表觀密度、孔隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率等物理指標(biāo)和穩(wěn)定度、流值符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[2]。

一般來(lái)說(shuō)，SMA配合比中油石比越大、填料含量越高，面層結(jié)構(gòu)中空隙填充越密實(shí)，孔隙率越小，面層結(jié)構(gòu)滲水系數(shù)也就越小。需要注意的是孔隙率的減小雖然會(huì)提高SMA面層抗?jié)B性能，但孔隙率過(guò)低會(huì)降低面層的抗滑性能，因此填料的增加應(yīng)使結(jié)構(gòu)層孔隙率在合理的范圍之內(nèi)。生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果為：4#倉(cāng)（11～16mm）：3#倉(cāng)（7～11mm）：2#倉(cāng)（3～7mm）：1#倉(cāng)（0-3mm）：礦粉=33∶39∶5∶11∶12，油石比6.0%，木質(zhì)素纖維摻量為瀝青混合料質(zhì)量的0.3%。集料篩孔通過(guò)率及混合料部分技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如下：

各個(gè)篩孔通過(guò)率

SMA-13S配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求及實(shí)測(cè)值

4.2 溫度控制

溫度是SMA路面施工的一項(xiàng)重要控制指標(biāo)，是影響瀝青路面施工質(zhì)量的重要因素。只有原材料及混合料溫度控制符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，混合料有良好的工作性能，才能使瀝青路面結(jié)構(gòu)壓實(shí)度符合要求，進(jìn)而確保滲水系數(shù)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。SMA路面施工溫度控制要覆蓋原材料或混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等每個(gè)施工工序，確保各工序檢測(cè)溫度在設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定的范圍之內(nèi)。如果拌和溫度過(guò)低，瀝青流動(dòng)性差，無(wú)法完全包裹住集料，則瀝青混合料無(wú)法拌和均勻；混合料碾壓溫度偏低，則混合料冷卻結(jié)塊，會(huì)加大碾壓難度，無(wú)法使混合料碾壓密實(shí)，空隙難以壓縮，滲水系數(shù)偏大。當(dāng)然，混合料加熱溫度也不能過(guò)高，否則會(huì)導(dǎo)致瀝青老化，影響路面結(jié)構(gòu)的耐久性。

4.3 攤鋪控制

混合料連續(xù)、穩(wěn)定、均勻的攤鋪，是提高SMA路面壓實(shí)度和抗?jié)B性能的必要條件，攤鋪過(guò)程應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)攤鋪，前后相距5～10m。攤鋪速度根據(jù)拌和機(jī)的產(chǎn)量、施工機(jī)械配套情況及攤鋪厚度，控制在2～3m/min之間，做到緩慢、均勻、不間斷地?cái)備仯苊怆S意調(diào)整攤鋪速度和停機(jī)待料。

（2）現(xiàn)場(chǎng)攤鋪前應(yīng)將攤鋪機(jī)熨平板加熱到100℃以上，攤鋪時(shí)熨平板應(yīng)采用中強(qiáng)夯等級(jí)，使鋪面的初始?jí)簩?shí)度不小于85%。攤鋪機(jī)熨平板必須拼接緊密，不許存有縫隙，防止卡入粒料將鋪面拉出條痕。

（3）攤鋪應(yīng)選擇在當(dāng)日高溫時(shí)段進(jìn)行，路表溫度低于15℃時(shí)不宜攤鋪。攤鋪遇雨時(shí)，立即停止施工，并清除未壓實(shí)成型的混合料。在攤鋪過(guò)程中，隨時(shí)檢查混合料溫度，低于140℃時(shí)應(yīng)予廢棄，不得攤鋪。

4.4 碾壓控制

SMA混合料碾壓是確保路面壓實(shí)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須有足夠的壓實(shí)功，才能保證芯樣密度達(dá)到馬歇爾密度的98%以上，才能保證合格的滲水系數(shù)?；旌狭夏雺撼绦驊?yīng)嚴(yán)格按照初壓、復(fù)壓、終壓的程序進(jìn)行，碾壓組合為：

初壓：雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)CC624（2臺(tái)），半幅碾壓，先前靜后振碾壓1遍，后各開(kāi)振碾壓2遍，速度為3km/h；

復(fù)壓：雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)CC624（2臺(tái)）半幅碾壓，各開(kāi)振碾壓3遍，速度為3km/h；

終壓：雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)BW202（1臺(tái)）全幅碾壓，靜壓1遍，速度為4km/h。

碾壓應(yīng)遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅的原則進(jìn)行?；旌狭蠑備伜蟊仨毦o跟著在盡可能高溫狀態(tài)下開(kāi)始碾壓，不得等候。不得在低溫狀態(tài)下反復(fù)碾壓，防止磨掉石料棱角、壓碎石料，破壞石料嵌擠。碾壓設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)指揮各臺(tái)壓路機(jī)的碾壓順序、碾壓速度和碾壓遍數(shù)，使攤鋪面在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度，且碾壓溫度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5 滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

碾壓施工完畢，待混合料自然冷卻后，即刻對(duì)瀝青面層進(jìn)行滲水系數(shù)檢測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)共檢測(cè)10處，最大值46mL/min，最小值12mL/min，合格點(diǎn)數(shù)10處，合格率100%，檢測(cè)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

SMA路面是近年來(lái)國(guó)際與國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的高等級(jí)路面，其優(yōu)良的抗滑性能和抗車(chē)轍性能為世人矚目。只有嚴(yán)格控制路面滲水，才能保證SMA路面的耐久性，使SMA路面結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點(diǎn)得以充分發(fā)揮。通過(guò)以上配合比設(shè)計(jì)、混合料溫度控制及混合料攤鋪、碾壓等關(guān)鍵環(huán)節(jié)或工序的施工質(zhì)量控制，所修建的常州西繞城SMA-13S路面滲水系數(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，在江蘇省交通運(yùn)輸廳和高速公路建設(shè)指揮部的歷次檢查中受到多次好評(píng)。在公路工程建設(shè)過(guò)程中，只有不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提升施工工藝，質(zhì)量管理過(guò)程做精、做細(xì)，才能使SMA路面的施工技術(shù)再上新臺(tái)階。