SMA改性瀝青在市政工程施工中的技術(shù)要點(diǎn)分析

雷建芳

（廈門市環(huán)海華建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

SMA屬于一種間斷級(jí)配合料，該配合料內(nèi)部集料均勻。由于SMA改性瀝青混合對(duì)集料的形狀、顆粒大小有一定的限制。因此，SMA改性瀝青混合料主要是在市政道路工程中使用，能夠切實(shí)延長市政道路使用壽命。

1 SMA改性瀝青混合料概述

1.1 SMA組成分析

SMA的全稱是瀝青瑪蹄脂碎石混合料，瀝青瑪蹄脂碎石中的瑪蹄脂是matrix的音譯，stonematrix asphalt，matrix是矩陣、基質(zhì)的意思。在SMA中是由瀝青、礦粉、纖維細(xì)集料組合而成的，一般來說，在SMA改性瀝青混合料中是按照內(nèi)摩擦角最大值來配備相應(yīng)的粗集料，并以骨架設(shè)計(jì)確保使用足夠定量的瀝青瑪蹄脂，在填充其骨架空隙時(shí)可形成一種密實(shí)度較高的骨架路面結(jié)構(gòu)。

1.2 SMA粗集料

SMA混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)以及要求規(guī)定，其石料壓碎值不大于城市快速路主干路表面層的26%；主干路其他層次的28%；其他等級(jí)道路的30%。在按照粗集料用量組成是其內(nèi)部粉膠比應(yīng)控制在8%左右，以此確保骨架路面結(jié)構(gòu)磨耗損失不大于城市快速路主干路表面層的28%；主干路其他層次的30%。

1.3 SMA強(qiáng)度與使用情況

1.3.1 SMA強(qiáng)度對(duì)于磨光值有一定的要求，SMA混合骨料中棱角表面粗糙，在高溫條件下可形成鑲嵌的作用，并具備抗荷載變形的能力。

1.3.2 在SMA強(qiáng)度形成機(jī)理中，具備一定的低溫抗裂性。若在低溫條件下避免出現(xiàn)混合料收縮變形的情況，應(yīng)將內(nèi)部集料拉開進(jìn)行填充，其填充應(yīng)以瀝青瑪蹄脂為基礎(chǔ)，以此發(fā)揮好黏結(jié)與抗裂能力。并且在SMA強(qiáng)度形成機(jī)理后，自身的抗拉能力也會(huì)提高，在內(nèi)部瀝青膠結(jié)料中是根據(jù)與c值以高含量的礦粉與纖維組成，并以內(nèi)部c值以密級(jí)配混合料進(jìn)行黏結(jié)，進(jìn)而在形成c值后可促進(jìn)自身低溫抗變形能力在道路施工中發(fā)揮成效。

1.3.3 在分析SMA優(yōu)越性時(shí)，主要是根據(jù)上述表述的SMA強(qiáng)度機(jī)理為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)比出傳統(tǒng)瀝青集料與SMA集料的區(qū)別，得出混凝土、混凝土碎石的相比較情況。根據(jù)分析后得出，SMA具有較高的優(yōu)勢，一般在高低溫環(huán)境下，SMA改性瀝青混合料具有低溫抗變形、抗荷載變形的能力。

1.4 SMA的優(yōu)勢

由于SMA內(nèi)部空隙率較小，其耐水性與耐老化性能力較強(qiáng)，在具有一定的構(gòu)造深度時(shí)，可有效提高路面的抗滑能力、抗凍能力。在這樣的狀態(tài)下，可全面提高瀝青混凝土的使用性能。在使用SMA鋪設(shè)較薄的路面時(shí)，也可減少材料用量并降低工程造價(jià)成本。目前，出現(xiàn)了一種富橡膠瀝青含量的能夠適應(yīng)寒區(qū)氣候條件的橡膠瀝青瑪蹄脂混合料及制備方法，該材料主要突出了橡膠瀝青瑪蹄脂混合料性能優(yōu)、耐久性的特點(diǎn)，并被廣泛利用在西部寒冷地區(qū)，該材料具有保護(hù)路面、延長性能、改善路面使用功能的特點(diǎn)，并且作為一種廢舊技術(shù)可達(dá)到廢物利用、保護(hù)環(huán)境的優(yōu)勢[1]。

2 SMA改性瀝青混合料的施工工藝分析

2.1 SMA施工工藝

SMA改性瀝青混合料一般使用的生產(chǎn)裝置以及運(yùn)輸、壓實(shí)機(jī)具都與傳統(tǒng)密度混合料使用設(shè)備相同。但由于SMA改性瀝青混合料的施工特性與施工工藝各自有不同的特點(diǎn)，在這種情況下與傳統(tǒng)的混合料不同的是，SMA改性瀝青混合料可在運(yùn)輸與攤鋪中避免出現(xiàn)粗細(xì)集料離析的情況，在加入相應(yīng)的纖維材料后也會(huì)避免發(fā)生瀝青結(jié)合料析漏的情況。

表1 SMA施工工藝

2.2 SMA混合料的生產(chǎn)

2.2.1 在改性瀝青生產(chǎn)過程中由于SMA對(duì)材料把控較為嚴(yán)格，其各個(gè)材料在進(jìn)入施工現(xiàn)場時(shí)都要進(jìn)行檢查，并設(shè)置好防塵與防雨設(shè)施。

2.2.2 在SMA混合料制備的過程中，應(yīng)選擇出基質(zhì)瀝青與改性劑的配比，并選擇適當(dāng)?shù)臑r青改性設(shè)備，在技術(shù)人員以合理的技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)工序時(shí)，應(yīng)當(dāng)確定好SMA混合料的溫度，進(jìn)而滿足SMA混合料生產(chǎn)的所需環(huán)節(jié)，確保生產(chǎn)可以讓基質(zhì)瀝青達(dá)到一定的細(xì)度。

2.2.3 在SMA混合料生產(chǎn)過程中，主要應(yīng)針對(duì)攪拌循環(huán)時(shí)間進(jìn)行把控，其循環(huán)時(shí)間比普通瀝青混合料時(shí)間長。在使用專用的纖維材料添加設(shè)備時(shí)，應(yīng)確保整個(gè)過程的合理性，避免出現(xiàn)停機(jī)現(xiàn)象影響施工進(jìn)度[2]。

2.2.4 SMA混合料質(zhì)量的好壞與溫度、攪拌時(shí)間、人員操作技術(shù)都有一定高度關(guān)聯(lián)。以此，應(yīng)切實(shí)發(fā)揮好每個(gè)環(huán)節(jié)的作用，并以監(jiān)督管理制度，做好技術(shù)交底工作，確保SMA混合料滿足后期施工質(zhì)量[3]。

表2 SMA混合料生產(chǎn)循環(huán)攪拌與普通混合料對(duì)比

2.3 SMA混合料運(yùn)輸以及保溫措施

2.3.1 在SMA混合料運(yùn)輸過程中應(yīng)確保做好溫度防控措施，其運(yùn)輸過程中會(huì)降低溫度，應(yīng)配備足夠的運(yùn)輸車輛并避免在運(yùn)輸中使用儲(chǔ)料罐進(jìn)行存料。

2.3.2 新拌混合料應(yīng)直接裝車，避免延誤太多時(shí)間導(dǎo)致溫度降低，對(duì)于運(yùn)輸車輛采取保溫措施時(shí)可在運(yùn)輸車輛側(cè)邊包裹棉被，并在運(yùn)輸中及時(shí)對(duì)瀝青混合料覆蓋好棉被進(jìn)行保溫。

2.3.3 應(yīng)確保瀝青混合料溫度達(dá)到170℃以上再投入施工。

2.3.4 由于SMA攤鋪過程中是確保路面質(zhì)量的關(guān)鍵所在，針對(duì)此應(yīng)在SMA混合料中確保鋪筑方式的完整性，結(jié)合熱拌熱鋪工序進(jìn)行施工。

2.3.5 選擇ABG423以上的機(jī)型進(jìn)行碾壓。

2.4 SMA混合料攤鋪以及碾壓

2.4.1 改性瀝青混合料路面冷卻后很堅(jiān)硬，冷接縫處理很困難，因此應(yīng)盡量避免出現(xiàn)冷接縫。

2.4.2 在進(jìn)行SMA混合料攤鋪工序時(shí)，施工人員應(yīng)確保運(yùn)料車滿足攤鋪要求，并及時(shí)進(jìn)行熱接縫處理。若在較寬的路面進(jìn)行施工時(shí)，可按照邊部設(shè)置好擋板，并在處理接縫時(shí)按照改性瀝青混合料路面施工要求進(jìn)行。

2.4.3 在冷卻前使用垂直切割端部不平整及厚度不符合要求的部分（先用3m直尺進(jìn)行檢查），并沖凈、干燥，第二天，涂刷黏層油，再鋪新料。

2.4.4 其他接縫做法應(yīng)執(zhí)行普通瀝青混合料路面施工要求進(jìn)行[4]。

2.4.5 在碾壓過程中，應(yīng)先穩(wěn)壓1遍再靜壓2～3遍，在振動(dòng)壓路時(shí)，應(yīng)遵循緊跟、慢壓的原則，并控制好振動(dòng)壓路機(jī)的頻率以及頻度。

2.4.6 在碾壓中，應(yīng)確保粗集料不被壓碎的情況下利用較重的壓路機(jī)進(jìn)行高溫度碾壓，以此達(dá)到壓實(shí)度最佳的效果。

2.5 案例與實(shí)際瀝青工程結(jié)合分析

2.5.1 案例分析

自2002年以來，在某市區(qū)先后在港灣廣場、中山路等地段利用了瀝青SMA混合料進(jìn)行了路面攤鋪，效果良好。在大面積使用SMA混合料后，也改善了原有道路的病害，如車轍、裂痕等。這些病害主要發(fā)生原因是，原有道路瀝青混凝土結(jié)構(gòu)無法承受現(xiàn)有交通荷載，在采用SMA混合料后可對(duì)現(xiàn)有局部路段進(jìn)行拓寬處理，并對(duì)新建道路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，以采用4cm厚度SMA-16混合料進(jìn)行全面覆蓋。

2.5.2 瀝青選擇要求

在根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件與交通條件后，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)幕|(zhì)瀝青，并按照項(xiàng)目要求盡可能地選擇同類公路使用的瀝青標(biāo)號(hào)。并將其質(zhì)量符合重交通道路瀝青技術(shù)要求，以SBS改性劑摻加比例為5%的瀝青材料，以生產(chǎn)工藝設(shè)備確保改性瀝青生能力在10～12t/h。

2.5.3 SMA瀝青養(yǎng)護(hù)處理

在該項(xiàng)目中，應(yīng)合理采用適宜的方法制作SMA瀝青樣品，并采取表面澆水的手段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理?？梢圆捎酶邏核畼屧诓鸪_手架前進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。可在完成混凝土澆筑工序后的12h內(nèi)進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，其保養(yǎng)養(yǎng)護(hù)可以以覆膜的方式進(jìn)行，若當(dāng)日平均氣溫低于+5℃時(shí)，不得澆水。

2.5.4 混合料試驗(yàn)段鋪筑

在該項(xiàng)目中，應(yīng)以SMA試驗(yàn)段進(jìn)行鋪筑處理，長度為300m，可采SPACO2000型號(hào)的瀝青混合料拌和機(jī)進(jìn)行拌和，在拌和完畢后應(yīng)確定施工溫度、瀝青礦粉用量等。同時(shí)由于改性瀝青原因，內(nèi)部混合料比較黏稠，在攤鋪時(shí)溫度較大其攤鋪?zhàn)枇κ芟?。以此，可結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際情況采用3臺(tái)攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，在通過試驗(yàn)段攤鋪后，應(yīng)確定好瀝青面層的松浦系數(shù)，一般系數(shù)可控制在1.05左右。

2.5.5 壓實(shí)工藝

對(duì)于半填半挖的路基時(shí)，應(yīng)進(jìn)行壓實(shí)工藝，并綜合考慮應(yīng)選擇滲水性較好的材料進(jìn)行填充，并且應(yīng)進(jìn)行回填碾壓工序。施工人員在進(jìn)行壓實(shí)操作時(shí)，可采用進(jìn)退錯(cuò)距法，碾跡搭壓寬度應(yīng)大于5cm，輪跡應(yīng)搭壓輪寬的1/2。

2.5.6 配合比設(shè)計(jì)

在按照三階段SMA配合比設(shè)計(jì)后，可根據(jù)結(jié)論得出，在該項(xiàng)目中所采用的改性瀝青SMA混合料礦料機(jī)配合比符合我國規(guī)定的SMA規(guī)范要求，其瀝青SMA混合料內(nèi)部各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到施工要求。如，應(yīng)按照集料最大粒徑指集料的100%要求通過最小的標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸。并且應(yīng)控制好空隙率，其空隙率是設(shè)計(jì)中最重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，在空隙率低于3%的SMA路面出現(xiàn)永久變形的概率要高些。在碾壓過程中，出現(xiàn)的粗集料嵌擠效果良好，不會(huì)出現(xiàn)透水的情況。在表面形成1.3mm左右的構(gòu)造深度后可以看出，該項(xiàng)目配合比設(shè)計(jì)達(dá)到了采用SMA結(jié)構(gòu)的目的[5]。

2.5.7 施工控制環(huán)節(jié)

（1）大氣污染控制措施

在施工環(huán)節(jié)把控中，應(yīng)按照我國規(guī)定的要求，避免大氣受到污染。例如，當(dāng)?shù)卦谶\(yùn)輸過程中應(yīng)適當(dāng)在路面進(jìn)行灑水工序，并保持好施工場地的濕度。同時(shí)，若產(chǎn)生揚(yáng)塵、粉塵作業(yè)應(yīng)合理進(jìn)行種植施工并使產(chǎn)生揚(yáng)塵的作業(yè)、運(yùn)輸盡量避開敏感時(shí)段。例如，在當(dāng)?shù)厝舫霈F(xiàn)水泥等易飛揚(yáng)細(xì)顆粒散體物料，應(yīng)盡量安排在室內(nèi)并將物料進(jìn)行壓實(shí)、覆蓋處理。例如，在施工現(xiàn)場應(yīng)做好對(duì)環(huán)境污染的把控，應(yīng)合理按照施工規(guī)定確定好臨時(shí)施工對(duì)于路基處理的要求，進(jìn)而減少產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，并減少車輛出場沖洗車輪次數(shù)，減少車輪攜帶的灰塵。

（2）固體廢棄物控制措施

在針對(duì)固體廢棄物進(jìn)行把控時(shí)，可利用廢棄物回收功能，并以此確保回填土質(zhì)，避免將有毒有害物質(zhì)摻雜到回填土中。在按照我國規(guī)定的要求進(jìn)行固體廢物控制時(shí)，施工人員應(yīng)及時(shí)清理現(xiàn)場施工廢棄土與渣土，并選擇對(duì)外環(huán)境影響不大的出入口進(jìn)行運(yùn)輸，應(yīng)確定好運(yùn)輸時(shí)間與運(yùn)輸路線，避免出現(xiàn)無效運(yùn)輸?shù)那闆r。

3 結(jié)語

綜上所述，SMA瀝青混合料在路面工程建設(shè)中具有一定的高溫抗車轍、低溫抗裂能力，相比傳統(tǒng)材料優(yōu)勢顯著。因此，在實(shí)際路面工程建設(shè)中應(yīng)積極使用SMA瀝青混合料并結(jié)合施工機(jī)械、施工工藝，確保降低材料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。