公路工程中SMA改性瀝青施工技術(shù)研究

梁華昌

【摘 要】SMA改性瀝青路面具有諸多優(yōu)良的工程特性，如密實(shí)度和耐久性好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗車(chē)轍能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)等。文章首先介紹了SMA改性瀝青材料的特點(diǎn)、適用范圍和施工工藝，分析了SMA改性瀝青的施工要點(diǎn)，如混料配比、黏層施工等;其次重點(diǎn)討論了改性瀝青路面的施工過(guò)程，從混料拌和、運(yùn)輸?shù)綌備伜湍雺撼尚偷裙ば?最后針對(duì)施工過(guò)程產(chǎn)生的縱、橫向施工縫的問(wèn)題，提出了解決措施。

【關(guān)鍵詞】SMA;瀝青;施工;研究

【中圖分類(lèi)號(hào)】U415.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2022）04-0170-03

0 引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，公路和道路等交通基礎(chǔ)設(shè)施也在發(fā)生著巨大的變化，交通流量和公路使用頻次不斷增加，貨車(chē)軸重也在不斷增加，對(duì)路面的抗壓性、抗流動(dòng)性和耐久性等都提出了新的要求。具體來(lái)說(shuō)，就是要提高路面在高溫條件下的抗車(chē)轍性能，提高路面的柔性及彈性，提高在低溫條件下的抗開(kāi)裂性，提高路面的耐磨性能及延長(zhǎng)路面的使用壽命。SMA改性瀝青混料具有以下特點(diǎn)：空隙率小、耐久性好、抗車(chē)轍性能強(qiáng)、水穩(wěn)定性好和抗滑能力強(qiáng)。同時(shí)，SMA改性瀝青混料在高溫情況下的穩(wěn)定性、抗老化性和抗水損性相比普通瀝青具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，是一種十分理想的施工材料。SMA改性瀝青混料多用于公路、橋面的鋪裝施工中。

1 SMA改性瀝青施工技術(shù)特點(diǎn)及適用范圍

1.1 技術(shù)特點(diǎn)

SMA改性瀝青施工技術(shù)特點(diǎn)：？譹？訛雖然與普通瀝青混料相比，SMA改性瀝青原料的價(jià)格和施工成本都較高，施工中對(duì)路基、路面的質(zhì)量要求也較高，但是其后續(xù)的維護(hù)成本較低，因此從整體上來(lái)看，SMA改性瀝青的經(jīng)濟(jì)效益要高于普通瀝青。？譺？訛SMA改性瀝青混料使用的是質(zhì)地堅(jiān)硬、耐磨的玄武巖且礦料部分使用階梯級(jí)配方式，當(dāng)路面完成壓實(shí)后產(chǎn)生的構(gòu)造深度很大，使雨天在公路上行車(chē)非常安全，較好的抗滑性使車(chē)輛不會(huì)發(fā)生水漂，此外SMA改性瀝青路面的噪聲很低，增強(qiáng)了行車(chē)的舒適度和安全性。？譻？訛SMA改性瀝青混料的內(nèi)部填充有瑪蹄脂，這使得在路面施工過(guò)程中的難度加大，但也提高了SMA瀝青路面的耐久性和抗老化性。？譼？訛SMA改性瀝青混料在碾壓時(shí)的密實(shí)效果不夠理想，并且碾壓過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生推擁等負(fù)面效應(yīng)，只有在溫度較高的情況下碾壓才能實(shí)現(xiàn)比較密實(shí)的效果，但冷卻后SMA改性瀝青混料質(zhì)地非常堅(jiān)硬，具有很高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

1.2 適用范圍

由于SMA改性瀝青原料價(jià)格較高，施工技術(shù)難度較大，因此尚未實(shí)現(xiàn)在公路工程施工中的全面推廣和應(yīng)用，僅在一些對(duì)路面質(zhì)量要求極為嚴(yán)格的項(xiàng)目施工中使用，如機(jī)場(chǎng)跑道、停車(chē)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、重要交通路面、路口轉(zhuǎn)彎處及高標(biāo)準(zhǔn)的防水橋面[1]。

2 公路工程SMA改性瀝青施工工藝

相比普通瀝青，SMA改性瀝青在路面施工中的工藝有特殊要求：？譹？訛SMA改性瀝青混料為階梯級(jí)配，而普通瀝青混料則為連續(xù)級(jí)配，在混料拌和過(guò)程中，SMA改性瀝青混料需嚴(yán)格控制各摻加集料的配比，級(jí)配微弱的變化都將影響SMA改性瀝青混料的質(zhì)量，因此嚴(yán)格控制配比是提高SMA改性瀝青混料拌和質(zhì)量的關(guān)鍵。？譺？訛SMA改性瀝青混料對(duì)施工中的溫度要求較嚴(yán)格，比普通瀝青混料施工溫度高10～20 ℃，因此施工中溫控工藝是重點(diǎn)問(wèn)題。此外，SMA改性瀝青混料中加入纖維使得混料的黏稠度增加，在攤鋪施工過(guò)程中也增加了技術(shù)難度，應(yīng)一次性完成攤鋪成型，禁止大范圍的人工修補(bǔ)工作。？譻？訛由于SMA改性瀝青施工質(zhì)量一般要求較高，因此混料碾壓的全過(guò)程中應(yīng)使用雙鋼輪，禁止使用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。SMA改性瀝青混料接縫常見(jiàn)為縱縫和橫接縫，縱縫應(yīng)采取熱接縫，橫接縫應(yīng)采取平接縫[2]。

3 SMA改性瀝青施工要點(diǎn)

3.1 SMA改性瀝青混料配比

SMA改性瀝青混料配比與普通瀝青配比方式相同，使用馬歇爾成型法，包括目標(biāo)配比、生產(chǎn)配比和試拌試鋪驗(yàn)證，最終確定礦料的級(jí)配和油石比。

3.1.1 目標(biāo)配比

SMA礦料使用階梯級(jí)配，其具體范圍應(yīng)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF 40—2018）中有關(guān)SMA礦料級(jí)配的要求，依據(jù)油石比試驗(yàn)空隙率結(jié)果，以0.3～0.4為間隔選取3組油石比進(jìn)行混料拌制（馬歇爾試件），如果油石比、空隙率和相關(guān)體積指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，則這組數(shù)值可視為最佳油石比。按規(guī)定的礦料級(jí)配和瀝青用量進(jìn)行配比試驗(yàn)，包括析漏試驗(yàn)、飛散試驗(yàn)、水穩(wěn)定性試驗(yàn)及構(gòu)造深度試驗(yàn)等，這些試驗(yàn)結(jié)果必須符合SMA改性瀝青混料的工程技術(shù)指標(biāo)要求。

3.1.2 生產(chǎn)配比

根據(jù)已得出的目標(biāo)配比中各礦料比例確定冷料倉(cāng)供料的比例和進(jìn)料的速度。啟動(dòng)拌和機(jī)使之運(yùn)行正常，當(dāng)骨料與料倉(cāng)溫度相同后進(jìn)行取樣篩分，確定料倉(cāng)混料的用量，不斷對(duì)冷料倉(cāng)的進(jìn)料比例進(jìn)行調(diào)整使供料能夠均衡。由馬歇爾法完成生產(chǎn)配比的設(shè)計(jì)，最終確定生產(chǎn)配比瀝青的用量，此時(shí)瀝青混料的總體積密度可以作為施工中的標(biāo)準(zhǔn)密度。

3.1.3 試拌、試鋪驗(yàn)證

拌和機(jī)以生產(chǎn)配比標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試拌，可鋪筑200 m左右的試驗(yàn)段，同時(shí)取樣以完成馬歇爾試驗(yàn)，并檢測(cè)空隙率情況，最終確定供生產(chǎn)使用的標(biāo)準(zhǔn)配比，試拌試鋪環(huán)節(jié)應(yīng)由業(yè)主、施工單位和監(jiān)理方共同參與實(shí)施，目的是確定以下內(nèi)容：拌和機(jī)的進(jìn)料速度、產(chǎn)量、溫度、施工機(jī)械數(shù)量、組合方式、碾壓順序、碾壓速度、碾壓遍數(shù)、松鋪系數(shù)等，此外還應(yīng)驗(yàn)證混料的配比參數(shù)[3]。

3.2 黏層施工

SMA改性瀝青混料通過(guò)黏層與下承層混料進(jìn)行黏結(jié)，黏層使用SBR改性乳化瀝青，使用智能?chē)姙④?chē)以0.2～0.3 L/m2的量在黏層灑油，攤鋪的前一天進(jìn)行噴灑，黏層瀝青應(yīng)均勻?yàn)⒉?，灑布過(guò)量的瀝青應(yīng)進(jìn)行刮除處理，在瀝青的局部離析處進(jìn)行人工補(bǔ)刷，清除路面上的全部障礙物、土塊和碎石等，當(dāng)表面完全干燥后再進(jìn)行灑布。當(dāng)環(huán)境溫度低于10 ℃或路面比較潮濕時(shí)，應(yīng)停止黏層瀝青的灑布，黏層瀝青灑布完成后禁止其他車(chē)輛通過(guò)，但瀝青混料運(yùn)輸車(chē)除外，當(dāng)黏層徹底破乳后可進(jìn)行SMA改性瀝青混料的施工。

3.3 SMA改性瀝青混料拌和

拌和前應(yīng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，如拌和站計(jì)量稱(chēng)應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，控制冷料倉(cāng)的進(jìn)料速度及其他集料的稱(chēng)重。拌和時(shí)應(yīng)使集料完全烘干，這樣可避免混料發(fā)生不均勻的情況。此外，應(yīng)將粗集料和細(xì)集料分類(lèi)進(jìn)行堆放（分層堆放），上面的標(biāo)識(shí)牌應(yīng)附有集料的產(chǎn)地、規(guī)格等信息，逐層向上堆放集料可以有效防止離析，對(duì)各料源的集料進(jìn)行抽檢，并最終由監(jiān)理工程師審批、確認(rèn)。為了有效控制細(xì)集料含水量，應(yīng)搭設(shè)必要的鋼結(jié)構(gòu)雨棚，可提高拌和產(chǎn)量及混料的質(zhì)量。SMA瀝青的干拌時(shí)間為15 s，礦粉在此后3 s加入，當(dāng)瀝青、纖維都加入后進(jìn)行濕拌45 s，總拌和時(shí)間約70 s。當(dāng)天的生產(chǎn)配比根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果而出具，結(jié)合拌和站的具體情況，綜合考慮待料及溢料情況等進(jìn)行配比的微調(diào)，禁止試驗(yàn)操作人員隨意修改稱(chēng)料比例，以防混料配比發(fā)生混亂。

在拌和機(jī)開(kāi)啟和停止后，分別在熱料倉(cāng)進(jìn)料口進(jìn)行取料篩分，同時(shí)可檢驗(yàn)當(dāng)天的生產(chǎn)級(jí)配指標(biāo)是否符合目標(biāo)級(jí)配的要求，當(dāng)發(fā)生差異性較大的情況時(shí)，應(yīng)增加篩分批次并以施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的篩分結(jié)果為準(zhǔn)，此時(shí)還應(yīng)改變熱料倉(cāng)內(nèi)的混料比例，直至生產(chǎn)級(jí)配指標(biāo)符合目標(biāo)級(jí)配范圍要求為止。以目測(cè)法查看瀝青混料制備情況，重點(diǎn)關(guān)注混料中是否有花白料、離析和凝固成團(tuán)的情況，包括壓實(shí)工序中混料是否有推移和擁包情況，嚴(yán)格把控油石比及礦料的級(jí)配，防止油石比不當(dāng)而發(fā)生泛油及松散情況。全面檢測(cè)料倉(cāng)中集料、礦粉、瀝青和混料的稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)，及時(shí)分析相關(guān)數(shù)據(jù)，避免發(fā)生超差。拌和站還應(yīng)配有專(zhuān)用的纖維穩(wěn)定劑進(jìn)料設(shè)備，可自動(dòng)將纖維加入拌鍋中，或使用人工投料的方式，由拌和站每鍋產(chǎn)量得出所需投放的纖維量，制備好的纖維可以用塑料袋封裝，投料時(shí)將塑料袋一并投入即可。瀝青和礦料的加熱溫度及瀝青混料的出廠溫度都應(yīng)符合施工標(biāo)準(zhǔn)要求，定時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)及時(shí)報(bào)告并處理，實(shí)時(shí)對(duì)成品料溫度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)出廠溫度超過(guò)195 ℃時(shí)應(yīng)做廢棄處理。

3.4 SMA改性瀝青混料運(yùn)輸

使用卡車(chē)運(yùn)輸熟料以確保瀝青混料實(shí)現(xiàn)連續(xù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，攤鋪開(kāi)始時(shí)每臺(tái)攤鋪機(jī)附近的料車(chē)應(yīng)不少于5輛，自卸車(chē)運(yùn)輸混料時(shí)應(yīng)保證車(chē)輛干凈，并且車(chē)廂底板、側(cè)板應(yīng)保持清潔，涂抹油水隔離劑，對(duì)廂底出現(xiàn)的積液及時(shí)清理，使用篷布包裹嚴(yán)密以降低運(yùn)輸時(shí)的溫度損失，使用數(shù)顯插入式溫度計(jì)檢測(cè)混料出廠和入場(chǎng)溫度，溫度計(jì)插入深度應(yīng)超過(guò)150 mm。拌和機(jī)向運(yùn)料車(chē)上卸料時(shí)應(yīng)注意，每卸完一斗料應(yīng)挪動(dòng)一下運(yùn)料車(chē)位置，按照前、后、中的順序裝料，運(yùn)料車(chē)行駛過(guò)程中應(yīng)勻速、慢行，速度控制在40 km/h左右。停車(chē)卸料時(shí)不可將篷布卷起，分兩次起斗并與攤鋪機(jī)互相配合，避免混料撒落到下層。在連續(xù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，運(yùn)料車(chē)應(yīng)?？吭谵D(zhuǎn)運(yùn)車(chē)前30 cm位置處，卸料時(shí)運(yùn)料車(chē)應(yīng)掛空擋，通過(guò)攤鋪機(jī)推動(dòng)行進(jìn)，已經(jīng)發(fā)生離析或凝固成團(tuán)的混料應(yīng)卸到指定地點(diǎn)集中處理。

3.5 SMA改性瀝青混料攤鋪

瀝青混料攤鋪時(shí)應(yīng)使用兩臺(tái)同種型號(hào)、性能相同的攤鋪機(jī)進(jìn)行組合式攤鋪，攤鋪前對(duì)下層進(jìn)行污染情況檢查，對(duì)每車(chē)瀝青混料的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)禁溫度不夠或花白料的瀝青入場(chǎng)施工。攤鋪機(jī)正式受料前應(yīng)涂少量油水于受料斗表面上，防止混料發(fā)生黏附，攤鋪機(jī)清洗時(shí)應(yīng)用油盤(pán)承接滴漏的廢油以免漏在路面上。攤鋪機(jī)起步后由前一次攤鋪厚度確定熨板的仰角，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專(zhuān)人保證攤鋪機(jī)工作的連續(xù)性。攤鋪機(jī)作業(yè)速度應(yīng)有明確的規(guī)定，影響作業(yè)速度的原因有很多，包括供料能力、機(jī)械配合情況、混料種類(lèi)、攤鋪溫度、攤鋪層次及寬度等?？捎晒絍=60Q×C/（100b×h×r）準(zhǔn)確計(jì)算出攤鋪速度，其中V代表攤鋪速度，單位為m/min;Q代表混料供給能力，單位為t/h;b代表單臺(tái)攤鋪機(jī)作業(yè)寬度，單位為m;h代表壓實(shí)厚度，單位為cm，r代表壓實(shí)后瀝青混料體積密度，單位為t/m3;C代表攤鋪機(jī)效率參數(shù)，通常取值為0.9;根據(jù)過(guò)去相關(guān)工程的施工經(jīng)驗(yàn)及當(dāng)前拌和、攤鋪設(shè)備的運(yùn)行情況，可在攤鋪機(jī)起步后5 m時(shí)適當(dāng)降低攤鋪行進(jìn)速度，使熨板和夯錘溫度逐漸升高并接近混料溫度后，再恢復(fù)正常的攤鋪行進(jìn)速度，保證勻速、緩慢且連續(xù)攤鋪，其間禁止隨意變換攤鋪速度或停機(jī)。

由試驗(yàn)段數(shù)據(jù)設(shè)定攤鋪系數(shù)，試驗(yàn)段施工中，測(cè)量人員應(yīng)對(duì)碾壓前后的標(biāo)高進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量，結(jié)合相同位置處下層頂面的標(biāo)高確定攤鋪規(guī)模和攤鋪系數(shù)。卡車(chē)卸料前允許在攤鋪機(jī)留有少量混料，以減少側(cè)板翻起的頻次，當(dāng)需要整平料斗中混料時(shí)可以翻起料斗側(cè)板。螺旋布料器應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，為達(dá)到緩慢、連續(xù)出料的目的，可調(diào)整布料器速度，使兩側(cè)的混料均勻，高度應(yīng)位于布料器的2/3處。在不規(guī)則路面、厚度不均勻、施工空間受限、雨天及施工溫度在10 ℃以?xún)?nèi)等情況時(shí)，應(yīng)立刻停止混料攤鋪，如果發(fā)生由其他原因而導(dǎo)致的混料遇水情況，或無(wú)法繼續(xù)施工以完成壓實(shí)的情況時(shí)，也應(yīng)將混料作廢棄或更換處理。

3.6 SMA改性瀝青混料碾壓成型

在SMA改性瀝青的初壓、復(fù)壓和終壓全過(guò)程施工中，均使用雙鋼輪振動(dòng)式壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓時(shí)遵循緊跟、緩慢、高頻和低幅的原則，攤鋪后應(yīng)立刻進(jìn)行碾壓，避免溫度流失，禁止低溫狀態(tài)下進(jìn)行反復(fù)碾壓，否則會(huì)磨損或壓碎石料，碾壓過(guò)程中的壓路機(jī)數(shù)量應(yīng)充足，初壓和復(fù)壓過(guò)程都應(yīng)大于2臺(tái)，碾壓段長(zhǎng)度應(yīng)控制在30 m左右，SMA改性瀝青嚴(yán)禁使用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。初壓和復(fù)壓施工時(shí)應(yīng)使用同類(lèi)壓路機(jī)進(jìn)行組合式階梯壓實(shí)，不可使用收尾相接的碾壓模式，振動(dòng)式壓路機(jī)的輪跡重疊寬度應(yīng)控制在20 cm以?xún)?nèi)，當(dāng)使用靜載壓路機(jī)進(jìn)行碾壓時(shí)，輪跡應(yīng)重疊1/3左右的碾壓寬度，禁止向壓路機(jī)輪表面涂油或其他油水混合物，確有需要時(shí)可噴灑清水或肥皂水。

SMA改性瀝青混料在碾壓時(shí)應(yīng)安排專(zhuān)人進(jìn)行指揮，協(xié)調(diào)每臺(tái)壓路機(jī)的具體路線及確定需要碾壓的遍數(shù)，使攤鋪面在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，壓路機(jī)折返時(shí)應(yīng)以梯形狀行進(jìn)且不可位于相同的斷面上。對(duì)松鋪厚度和碾壓的遍數(shù)、順序、速度、溫度等，都應(yīng)有專(zhuān)人進(jìn)行檢查、復(fù)核。由于SMA改性瀝青材料的特殊性，因此在碾壓的遍數(shù)方面應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，并且壓實(shí)度應(yīng)接近馬歇爾密度，密度誤差應(yīng)控制在2%以?xún)?nèi)，路面空隙率如果達(dá)到6%以下時(shí)，則可不必再施作過(guò)度的碾壓，碾壓過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)瀝青瑪蹄脂上浮，或石料壓碎、棱角磨損嚴(yán)重等過(guò)度碾壓情況時(shí)，應(yīng)立即停止碾壓。

3.7 縱橫向施工縫處理

3.7.1 縱向施工縫處理

對(duì)于使用兩臺(tái)攤鋪機(jī)階梯組合式攤鋪帶來(lái)的縱向施工縫，可在已攤鋪混料留下約20 cm的寬度暫不進(jìn)行碾壓，作為后高程的基準(zhǔn)面，并且應(yīng)有10 cm厚的重疊攤鋪層，通過(guò)熱接縫方式在最后的碾壓過(guò)程中予以消除，上部和中部層的縱縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)至少10 cm以上。

3.7.2 橫向施工縫處理

全部使用平接縫，通過(guò)3 m直尺法沿縱向使攤鋪段邊側(cè)位置的直尺呈懸臂式，以攤鋪層和直尺的脫離位置確定接縫的位置，使用切割機(jī)割齊后進(jìn)行清理，并將切割機(jī)遺留的灰漿清理干凈，涂以少量黏層瀝青，熨板從接縫后開(kāi)始起步，進(jìn)行新一輪的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，碾壓時(shí)使用鋼筒式壓路機(jī)橫向壓實(shí)，從攤鋪面上跨縫位置向新的攤鋪面緩慢、勻速移動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)有關(guān)SMA改性瀝青路面施工技術(shù)的研究起步較晚，在施工工藝、施工設(shè)備和施工方案中還存在很多不足之處。SMA改性瀝青混料的配比、制拌、攤鋪、碾壓為路面施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，需要考慮的因素很多，如混料成分、含量，攤鋪時(shí)間、溫度及碾壓工序等，只有嚴(yán)格控制這些工程參數(shù)并進(jìn)行良好的配合，才能發(fā)揮出SMA改性瀝青在工程應(yīng)用中的效果。本文通過(guò)對(duì)SMA改性瀝青施工技術(shù)進(jìn)行研究，歸納出施工過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的事項(xiàng)，達(dá)到在實(shí)際工程施工中的質(zhì)量要求，為推動(dòng)SMA改性瀝青施工技術(shù)在我國(guó)大范圍的使用積累寶貴的技術(shù)資料。

參 考 文 獻(xiàn)

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