公路SMA改性瀝青路面技術(shù)研究

陳輝

（宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心高安分中心，江西高安330800）

0 引言

SMA 俗稱瀝青馬蹄脂碎石，是當(dāng)前我國(guó)道路工程建設(shè)施工中比較常用的施工材料。該材料由瀝青、粗細(xì)集料、纖維等組成，其中，粗集料有耐磨、抗滑、抗車轍等特性，對(duì)SMA 混合料的路用性能有重要影響，瀝青膠結(jié)材料和細(xì)骨料充分混合，可以形成完善的整體結(jié)構(gòu)，密實(shí)度較高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，尤其是具備抗裂性，符合工程使用的要求。同時(shí)，在SMA 混合料中加入纖維材料，能提升其穩(wěn)定性，保證結(jié)構(gòu)更具安全性。SMA 改性瀝青也因路面性能優(yōu)越，被大量應(yīng)用到相關(guān)工程建設(shè)中。

1 SMA 材料特點(diǎn)

瀝青材料是公路工程中極為常見的施工材料，其黏結(jié)性能高，且軟化點(diǎn)比較高，而改性瀝青，如SMA材料，其性能更加優(yōu)越，可以滿足多種情況下的應(yīng)用。SMA 材料中除了瀝青外，還含有較多的礦粉、細(xì)集料、馬蹄粉等材料，多種材料充分混合均勻，形成了性能更優(yōu)越、質(zhì)量更上乘的混合材料。從應(yīng)用效果分析，SMA 混合料的優(yōu)勢(shì)較為明顯，在公路工程施工中，傳統(tǒng)的瀝青混合料攤鋪后，雖然性能優(yōu)越，但是總體性能不如SMA 混合料性能好。經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)分析，應(yīng)用SMA 混合料攤鋪施工之后的路面，其使用年限更長(zhǎng)，綜合性能更高。在SMA 混合料中，瀝青材料是重要的組成部分，對(duì)材料性能的影響也最為直接，所以必須加強(qiáng)對(duì)瀝青材料比例的控制，以保證混合料的性能合格。從實(shí)際情況分析，在SMA 混合料的制作中，可加入必要的穩(wěn)定劑材料，也可以加入防滲劑材料，以達(dá)到防滴漏的效果。就目前的應(yīng)用效果來看，礦物纖維或者木纖維的材料性能更優(yōu)越，總體利用價(jià)值更高[1]。

2 工程概況

該公路工程為瀝青混凝土+水穩(wěn)碎石基層結(jié)構(gòu)，經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行，總體利用價(jià)值較高，完全符合交通運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)要求，但是有些路段因車輛碾壓較為嚴(yán)重，出現(xiàn)了嚴(yán)重的車轍病害問題，威脅公路的安全運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，因?yàn)樵撀范谓ㄔO(shè)施工中的集料為石灰?guī)r材料，隨著長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)，路面整體出現(xiàn)變白的情況，交通事故發(fā)生率較高。管理單位的技術(shù)人員通過檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)公路抗滑性下降明顯，構(gòu)造深度與摩擦系數(shù)都不能滿足要求，最終技術(shù)人員決定在路面表面鋪設(shè)4cmSMA-13，以保證結(jié)構(gòu)的抗滑性符合要求。

3 原材料

3.1 瀝青

SMA 混合料的性能非常優(yōu)越，總體性能較高。要保證更好的材料性能，需要對(duì)SMA 中的瀝青材料用量進(jìn)行全面控制。在SMA 混合料內(nèi)，瀝青材料的使用量較大，一般會(huì)比傳統(tǒng)瀝青材料超出1% 左右。此外，SMA 混合料的抗低溫變形性能較為優(yōu)越，但是在選擇時(shí)，必須保證其黏性符合要求，所以很多工程都會(huì)選擇改性瀝青材料。經(jīng)該工程技術(shù)人員綜合分析，確定使用SBS 改性瀝青材料，從而達(dá)到工程的質(zhì)量要求。

3.2 集料

SMA 混合料內(nèi)的集料主要分為粗集料、細(xì)集料兩種，但是與普通瀝青混合料有著明顯的差異，粗集料選擇使用粒徑超過4.75mm 的材料，其含量至少在70%以上。從性能方面分析，SMA 混合料中，粗集料必須具備抗滑、耐磨、穩(wěn)定的要求，所以使用硬度高、形狀好、針片狀低的碎石材料。經(jīng)過全面分析，該工程中應(yīng)用的是玄武巖碎石材料，以達(dá)到抗車轍的效果。由于天然砂表面光滑、細(xì)膩，組分也比較復(fù)雜，不適用該工程中，故在細(xì)集料的選擇上以硬度高、表面粗糙度較高的人工砂為主[2]。

3.3 填料

在SMA 混合料內(nèi)，填料是重要組成部分，只有填料充分與瀝青材料混合，才能保證碎石材料的吸附效果合格。在該工程中，填料應(yīng)用石灰?guī)r，經(jīng)過研磨后投入使用，外觀、性能符合要求，能夠保證填料松散不結(jié)團(tuán)，并做好含水率、塑性指標(biāo)檢測(cè)，保證加入比例合格。礦粉技術(shù)指標(biāo)可見表1。

表1 面層礦粉要求（部分）

3.4 纖維

在公路項(xiàng)目SMA 改性瀝青路面施工中，纖維是重要組成部分，主要是穩(wěn)定劑的形式，可以達(dá)到加筋、吸附等效果，能夠提升混合料性能，保證結(jié)構(gòu)性能合格。該工程中選用木質(zhì)纖維材料，指標(biāo)見表2。

表2 SM 木質(zhì)纖維技術(shù)指標(biāo)

4 SMA 路面施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 下承層準(zhǔn)備

分析該工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，確定為加鋪工程，為了保證路面結(jié)構(gòu)性能和質(zhì)量符合要求，需要對(duì)原路面表層結(jié)構(gòu)的裂縫病害問題進(jìn)行處理，如果有大面積的網(wǎng)裂問題，需要銑刨處理，清理掉病害問題，避免直接在網(wǎng)裂病害表面鋪設(shè)施工導(dǎo)致向上開累。病害處理結(jié)束后，將表面雜物清理干凈，并用灑布車進(jìn)行均勻鋪灑，表面有黏層油，以保證結(jié)構(gòu)的黏結(jié)性合格。

4.2 SMA 混合料的生產(chǎn)

因?yàn)镾MA 瀝青混合料采用的是間斷級(jí)配形式，在拌和過程中要加入粗集料、瀝青、礦粉等材料，施工工藝比較復(fù)雜。拌和工作開始前，不同材料應(yīng)該保持合適的溫度，粗集料加熱結(jié)束后，應(yīng)該及時(shí)檢查溫度，保證礦料溫度在190～200oC 之間，加熱罐內(nèi)的SBS 改性瀝青材料加熱溫度為160～165oC 之間。在原材料加熱到規(guī)定溫度后，按照順序加入攪拌罐，設(shè)定攪拌時(shí)間為70s，如果時(shí)間比較短，容易導(dǎo)致均勻性較差，而拌和時(shí)間較長(zhǎng)，容易導(dǎo)致老化問題，會(huì)影響SMA 混合料的性能。因此，在SMA 混合料制作和攪拌過程中，必須加強(qiáng)溫度檢測(cè)，保證混合的溫度在180～185oC，保證均勻性合格[3]。

4.3 SMA 混合料的攤鋪

SMA 混合料制作完成后，運(yùn)輸?shù)綌備伂F(xiàn)場(chǎng)前，要進(jìn)行全面的溫度檢測(cè)，保證車廂內(nèi)混合料的溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。因?yàn)闉r青混合料在室溫環(huán)境下的硬度較高，無法滿足攤鋪的要求，若是溫度不合格則要作廢處理。該項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)為雙向六車道的形式，使用兩臺(tái)攤鋪機(jī)同時(shí)作業(yè)，采取梯隊(duì)作業(yè)的方式，在攤鋪環(huán)節(jié)有3 臺(tái)運(yùn)料車等待，保證施工可以順利進(jìn)行。如果遇到降雨等惡劣天氣，必須設(shè)置施工縫，加強(qiáng)對(duì)影響施工的各個(gè)方面因素的控制，保證材料的性能合格，不給公路路面質(zhì)量帶來任何影響。

4.4 SMA 混合料的碾壓

在SMA 改性瀝青路面施工中，碾壓是核心環(huán)節(jié)，應(yīng)用鋼輪壓路機(jī)開展碾壓施工可以保證路面性能合格，集料的嵌擠性滿足要求。不能使用膠輪壓路機(jī)開展施工，因?yàn)槠漭喬ビ捕炔粔颍矔?huì)產(chǎn)生揉搓性的作用，導(dǎo)致SMA 路面結(jié)構(gòu)不合格，抗滑性無法滿足要求。因此，在該項(xiàng)目中，全路面都采用鋼輪壓路機(jī)碾壓施工[4]。

5 試驗(yàn)路段性能檢驗(yàn)

5.1 壓實(shí)度檢測(cè)

路面壓實(shí)的質(zhì)量對(duì)工程整體效果有直接影響，壓實(shí)度檢測(cè)要做好下述幾點(diǎn)：第一，選擇合適的原材料。因?yàn)樘烊粠r石的細(xì)度較高，且壓實(shí)難度大，所以盡量不要使用，最好采用人工砂。第二，加強(qiáng)對(duì)施工質(zhì)量的控制，碾壓速度從慢到快逐步進(jìn)行，從外到內(nèi)順序施工，保證攤鋪和碾壓有足夠的距離，碾壓次數(shù)符合要求。為了檢查SMA 改性瀝青路面是否合格，要做好壓實(shí)度檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)見表3。

表3 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

在公路現(xiàn)場(chǎng)選取5 個(gè)有代表性的位置進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，各個(gè)點(diǎn)位的壓實(shí)度指標(biāo)都超過98%，表示該路段的質(zhì)量合格，符合交通運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 高溫性能檢測(cè)

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，原路面車轍問題嚴(yán)重，主要是耐高溫效果較差所導(dǎo)致的，該項(xiàng)目應(yīng)用SBS 改性瀝青材料進(jìn)行SMA 混合料制作，保證瀝青黏性合格，保證混合料的性能達(dá)標(biāo)。為了檢查SMA 路面耐高溫效果是否合格，根據(jù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行穩(wěn)定性、變形性的檢測(cè)，結(jié)論見表4。

表4 結(jié)果

分析表4 數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，SMA 改性瀝青路面的總體性能合格，耐高溫效果良好，是AC 瀝青混合料的5 倍，說明該類型的路面結(jié)構(gòu)性能非常優(yōu)越，高溫條件下依然可以保證穩(wěn)定性，能夠保證交通運(yùn)行效果。

6 SMA 瀝青路面施工中的重難點(diǎn)問題

6.1 材料質(zhì)量控制中的難點(diǎn)

SMA 混合料內(nèi)粗集料的抗滑性能取決于其自身的抗壓性能，粗集料的抗壓性能高，其表面的粗糙度、硬度則高，且棱角分明，進(jìn)而表現(xiàn)出良好的抗滑性。因此，在SMA 混合料的制作中，必須保證原材料的質(zhì)量，保證級(jí)配和粒徑合格，這樣才能保證混合料的性能達(dá)標(biāo)。

SMA 改性瀝青材料對(duì)配合比的參數(shù)要求較高，只有保證各個(gè)材料的加入比例合格，選擇高水平的單位供應(yīng)原材料，才能保證材料的質(zhì)量合格，滿足工程的質(zhì)量要求。

6.2 對(duì)SMA 瀝青材料的管理

在SMA 混合料中，瀝青材料對(duì)項(xiàng)目的總體性能會(huì)產(chǎn)生直接影響，所以建設(shè)單位必須加強(qiáng)對(duì)瀝青材料的管理和控制。當(dāng)前，少數(shù)企業(yè)會(huì)提供虛假報(bào)告和信息，這便需要相關(guān)單位要做好管理和控制工作，防范不合理因素，保證SMA 改性瀝青路面施工的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

6.3 SMA 瀝青路面施工控制難點(diǎn)

由于SMA 瀝青材料的黏結(jié)性能高，在現(xiàn)場(chǎng)施工中對(duì)溫度的要求較高，這也是提升工程質(zhì)量的重要因素。因此，在瀝青材料的運(yùn)輸和存儲(chǔ)中，要做好對(duì)瀝青材料的溫度控制，保證溫度變化不低于施工溫度的10oC，所以必須考慮到環(huán)境因素的影響，合理規(guī)劃材料制造廠與施工單位的距離，避免出現(xiàn)瀝青混合料溫度不足的情況。

因?yàn)榈缆饭こ添?xiàng)目較大，路基開挖和回填都需要機(jī)械設(shè)備的支持，因此，要選擇合適的機(jī)械設(shè)備，保證設(shè)備的合理使用，提高設(shè)備的性能，從而滿足工程的質(zhì)量要求。

在SMA 改性瀝青路面施工中，所有工作都是人來進(jìn)行的，所以加強(qiáng)對(duì)人員的管理和培訓(xùn)極為重要。在現(xiàn)代道路工程實(shí)施中，施工主體人員是農(nóng)民工，他們往往經(jīng)驗(yàn)不足、專業(yè)知識(shí)較差等，也難以執(zhí)行施工管理制度，這會(huì)影響工程的順利進(jìn)行。從這個(gè)方面出發(fā)，施工單位必須重視對(duì)施工人員的培訓(xùn)和教育，使其能夠掌握足夠的施工技術(shù)，了解施工方案和設(shè)計(jì)理念，嚴(yán)格執(zhí)行施工管理制度，保證工程順利實(shí)施，從而提高工程質(zhì)量水平。

7 SMA 施工技術(shù)質(zhì)量控制措施

7.1 SMA 瀝青路面材料的準(zhǔn)備工作

材料是工程的基本組成部分，也是影響工程質(zhì)量和效益的重要因素，所以應(yīng)該嚴(yán)格落實(shí)對(duì)材料的管理和控制。首先，木纖維的存儲(chǔ)需要采取架空堆放方式，做好防潮管理，達(dá)到干燥度的要求；其次，SBS 改性瀝青材料必須滿足溫度的要求，不能出現(xiàn)老化的情況；再次，瀝青材料運(yùn)輸環(huán)節(jié)，溫度要超過150oC，存儲(chǔ)環(huán)節(jié)的溫度要超過140oC，且不能存放過長(zhǎng)時(shí)間；最后，加強(qiáng)瀝青攪拌處理，防止材料離析。

7.2 瀝青用量和拌制控制

要嚴(yán)格管理和控制瀝青混合材料，保證材料的添加劑比例符合要求，保證瀝青比例合格。在拌制過程中，應(yīng)該加強(qiáng)抽樣檢查和管理，嚴(yán)格控制各個(gè)材料的比例，保證材料性能合格?；旌狭系臄嚢铇O為重要，應(yīng)選擇合適的機(jī)械設(shè)備，保證各項(xiàng)指標(biāo)和性能參數(shù)均符合設(shè)計(jì)方案的要求，且要由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行，達(dá)到均勻性要求。

7.2 混合料的運(yùn)輸控制

SMA 改性瀝青混合料制作結(jié)束后，使用大噸位（載重超過15t）自卸車運(yùn)輸，為了避免瀝青材料和車廂內(nèi)壁黏結(jié)，需要在裝載前在車廂內(nèi)壁涂抹一層水柴油，油水比例為1∶3，但是不能存在有余液淤積的情況。為保證攤鋪施工連續(xù)進(jìn)行，在攤鋪實(shí)施前，現(xiàn)場(chǎng)卸料的車輛數(shù)量要符合要求，保證運(yùn)輸能力，不影響施工連續(xù)進(jìn)行。為了避免材料溫度下降過大，應(yīng)該做好覆蓋處理，以免出現(xiàn)材料溫度下降過快或污染等情況。

7.3 改性瀝青SMA 混合料的碾壓控制

在SMA 混合料碾壓環(huán)節(jié)，使用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行，并按照緊跟、慢壓、高頻、低幅的基本原則，避免發(fā)生粘輪的情況，保證現(xiàn)場(chǎng)碾壓施工質(zhì)量合格。在SMA改性瀝青混合料攤鋪工作結(jié)束后，必須在混合料溫度較高的情況下開展碾壓施工，不能在低溫環(huán)境下反復(fù)碾壓施工，否則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能不合格。同時(shí)，在碾壓時(shí)，要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理和控制，避免集料損壞等情況，保證嵌擠效果達(dá)標(biāo)。

8 結(jié)語

SMA 瀝青是先進(jìn)的施工材料，性能優(yōu)越，被大量應(yīng)用到公路工程中。在SMA 改性瀝青路面施工中，加強(qiáng)質(zhì)量管理和控制，保證各施工環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)合格，從而提高施工效果和工程質(zhì)量，提升公路綜合性能，促進(jìn)交通建設(shè)領(lǐng)域的全面發(fā)展。