淺談SMA改性瀝青路面施工技術(shù)

鄧力銘 陳阿奇 陳建華 王相士 黃偉濤

（山東省公路橋梁建設(shè)集團交通發(fā)展有限公司，山東 濟南 250000）

SMA是瀝青瑪蹄脂碎石混合料的一種稱呼，它既能夠解決瀝青路面耐久性不好的問題，又能維持升級配瀝青混合料的功能優(yōu)勢，可以提升瀝青路面高溫抗車轍能力、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能等。通過在礦物纖維穩(wěn)定劑中增加礦粉用量，組成瀝青瑪蹄脂，進而填充間斷級配的粗集料骨架間隙。濟微高速濟寧段項目是山東省公路橋梁建設(shè)集團有限公司承包的一個特大型高速項目，是雙向四車道高速公路標準。項目線路長，跨路、跨河施工點多，跨越國、省道9次，包括日蘭高速、棗菏高速、魯南高鐵（在建）、新兗鐵路、兗礦鐵路等，涉路、涉鐵交通組織，安全管控難度大。SMA瀝青混合料在高速公路路面施工和普通瀝青路面施工上沒有太大的差別，兩者之間所不同的是高速公路路面施工上對瀝青混合料的礦料選取和相關(guān)施工技術(shù)的參數(shù)控制較嚴格。

1 SMA改性瀝青和SMA路面的特點

SMA是由較多的礦粉、瀝青結(jié)合料和穩(wěn)定劑（一般為木質(zhì)素纖維或聚酯纖維）填充于粗集料骨架中形成的間斷級配的熱拌瀝青混合料，具備很好的耐久性和抗車轍性能，能有效地降低車輛行駛時的噪聲，在下雨天的抗滑性能也很好。目前，國內(nèi)許多高速公路和城市道路建設(shè)已經(jīng)大規(guī)模運用這一技術(shù)，希望通過這一施工工藝來優(yōu)化老規(guī)范中AMAK、AC出現(xiàn)的一些問題。SMA改性瀝青和SMA路面是路面結(jié)構(gòu)中比較新型的，具有以下特點：

（1）路面與路基的施工環(huán)境和質(zhì)量要求相對較高，制造成本相對較高。

（2）要充分發(fā)揮它的效能，改性劑必須完全分散在瀝青當中。

（3）對材料要求相對較高，改性瀝青及SMA混合料的礦粉含量多，粗集料多，需要摻纖維穩(wěn)定劑才能達到一定效果。

（4）對溫度要求較高，要達到密實效果，需要高溫環(huán)境。

（5）改性瀝青及SMA混合料冷卻后硬度非常高。

2 工程中的難點分析

2.1 原材料質(zhì)量控制難點

（1）根據(jù)設(shè)計要求，本項目對主線、互通匝道、一級路上面層（SMA-13）及二級、三級、四級路上面層（AC-13C）采用干法直投工藝施工，使用干法SBS改性劑，生產(chǎn)SBS改性瀝青混合料。

（2）由于在選原材料時，改性瀝青對原材料配比質(zhì)量要求相對較高，如花崗巖、碎石、礦粉、石灰?guī)r石料、基質(zhì)瀝青、石屑、礦粉、改性劑添加劑、砂等都會影響配比質(zhì)量，選擇優(yōu)質(zhì)的改性瀝青生產(chǎn)商和原材料供應(yīng)商是非常重要的一個因素。

2.2 改性瀝青施工單位選擇難點

采用機械化施工是改性瀝青混合料的生產(chǎn)、運輸、攤鋪和壓實等施工作業(yè)的必要條件，對施工單位的機械設(shè)備質(zhì)量、施工技術(shù)力量及施工人員素質(zhì)等要求相對較高。

2.3 改性瀝青施工質(zhì)量控制難點

（1）改性瀝青混合料黏度相對較高，在生產(chǎn)時對溫度的要求較高，改性瀝青混合料比普通瀝青混合料在生產(chǎn)時各工序的施工溫度都要高一些，因施工地段氣候變化較大，交通相對繁忙，瀝青拌和站距離施工現(xiàn)場較遠，而貯存、運輸期間的降溫應(yīng)盡量不超過10℃，所以，在混合料貯藏時溫度控制上有難度。

（2）因瀝青攤鋪機械型號多種多樣，且性能各不相同。攤鋪機械的性能可以直接決定瀝青路面的施工質(zhì)量，所以，項目質(zhì)量控制的重點是如何選擇性能良好的施工機械。

（3）瀝青施工時對現(xiàn)場施工人員和技術(shù)人員的素質(zhì)要求高，瀝青攤鋪時，攤鋪機操作人員要能正確判斷攤鋪界面，且攤鋪必須連續(xù)、均勻。

3 施工質(zhì)量控制

3.1 施工前準備

SMA在施工前，需要進行多重檢查。除根據(jù)普通瀝青混合料標準進行的常規(guī)檢查外，還需進行以下幾個方面的檢查：

（1）為防止改性劑老化，改性劑SBS存放時間不宜太長。

（2）為保持木質(zhì)素纖維干燥，嚴格防潮，應(yīng)在室內(nèi)架空堆放。

（3）改性瀝青不得長時間存放，運輸時的溫度不低于170℃，攤鋪時的溫度不低于165℃。

（4）改性瀝青在使用前，必須在改性瀝青罐中加設(shè)攪拌設(shè)備并進行連續(xù)攪拌，使改性瀝青攪拌均勻。

3.2 拌和工藝

3.2.1 干法SBS改性劑摻量

干法SBS改性劑應(yīng)按照本項目改性瀝青及改性瀝青混合料技術(shù)指標摻加，相應(yīng)指標應(yīng)按照公路等級、交通條件、氣候條件、路面類型、當?shù)毓こ探?jīng)驗確定。通過干法SBS改性劑與基質(zhì)瀝青配伍性試驗、混合料試驗確定干法SBS改性劑摻量。為保證改性瀝青混合料中改性劑基本含量，干法SBS改性劑用量不應(yīng)低于5.5%（即干法SBS改性劑：基質(zhì)瀝青≥5.5%）。

3.2.2 拌制干法SBS改性瀝青混合料試件

①使用烘箱控制基質(zhì)瀝青及集料的溫度，按要求將其加熱至規(guī)定的溫度。

②將熱集料與干法SBS改性劑放在一起進行干拌，干拌的時長為60s。

③根據(jù)要求，待熱集料與干法SBS改性劑干拌完成后，再加入預(yù)定用量的基質(zhì)瀝青進行拌和，拌和時長為90s。

④基質(zhì)瀝青拌和完后，加入適量的礦粉，再拌和，拌和時長為90s。

⑤待混合料拌制結(jié)束之后，放入烘箱中進行短期老化，烘箱溫度為170℃～180℃，短期老化時長為2h。

⑥經(jīng)過短期老化后，從烘箱中取出干法SBS改性瀝青混合料，按照JTG E20有關(guān)規(guī)定成型試件。表1為干法SBS改性瀝青混合料室內(nèi)試驗拌和、成型溫度。

表1 干法SBS改性瀝青混合料室內(nèi)試驗拌和、成型溫度

3.2.3 改性瀝青拌和注意事項

黏度較大是改性瀝青的特征之一，且改性瀝青在制備混合料時需要的溫度也相對較高，一般的出料溫度為175℃～185℃，礦料的宜取加熱溫度為190℃～210℃。改性瀝青混合料的拌和時間應(yīng)該適當延長，一般情況下，拌和所用時間應(yīng)大于45s，其中干拌時間為5～10s，是為了確保混合料的均勻性。拌和時間和拌和方法是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀝青混合料的關(guān)鍵，需要用瀝青膜將所有的集料顆粒完全、均勻地裹覆，使混合料質(zhì)量均勻，沒有瀝青團塊、花白石子的現(xiàn)象，且混合料以烏黑發(fā)亮為宜。為保證混合料的質(zhì)量，必須隨時檢測混合料拌和的均勻性，如果出現(xiàn)混合料瀝青分布不均勻或花白石子的現(xiàn)象，應(yīng)該停機分析問題原因，并予以改進。通常出現(xiàn)問題的原因有：沒有進行干拌；攪拌時間不充分；加入礦粉過多；細顆粒礦料比例過大；瀝青用量不夠；瀝青或礦料加熱溫度不充足。另外，混合料顏色為枯黃灰暗的必須廢棄。

3.3 瀝青攤鋪現(xiàn)場質(zhì)量控制

瀝青攤鋪現(xiàn)場質(zhì)量是整個瀝青路面施工環(huán)節(jié)中的重中之重，攤鋪現(xiàn)場質(zhì)量需要控制的內(nèi)容很多，主要包括瀝青混合料的運輸環(huán)節(jié)、攤鋪環(huán)節(jié)和碾壓環(huán)節(jié)。

3.3.1 混合料的運輸

①在混合料運輸過程中，運輸車輛應(yīng)采用大型自卸汽車，要求車輛的數(shù)量和運輸能力需滿足攤鋪速度并有富余。施工過程中，為保證攤鋪機能夠進行連續(xù)施工作業(yè)，提高施工質(zhì)量，必須有卸料車等待卸料，待等候的運料車多于5輛后，方可開始攤鋪；車廂在裝料前需清掃干凈，采用專用隔離劑進行車廂防粘，嚴禁使用柴油做隔離劑。

②在檢測瀝青混合料溫度時，通常采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計進行檢測，一般檢測出廠時瀝青混合料的溫度和運到現(xiàn)場時的溫度。溫度計插入瀝青混合料的深度要大于150mm。專用檢測孔設(shè)在運料卡車側(cè)面中部，孔口到車廂底面的距離大約為300mm。檢測完后，將測量的出場溫度填寫到隨車單上。

③運料車四周應(yīng)采用全封閉式保溫措施，頂部需覆蓋棚布，并采用棉被的防雨、防污染、保溫措施。

④當運料車離攤鋪機10～30cm的距離時，運料車需要停車，避免撞擊攤鋪機，在卸料過程中運料車應(yīng)該掛空擋，讓攤鋪機推動前進。

⑤在瀝青攤鋪的現(xiàn)場，收料時，應(yīng)憑運料單進行收料，要檢查瀝青混合料的質(zhì)量，檢查其是否存在顏色不均勻的現(xiàn)象、是否出現(xiàn)嚴重離析的現(xiàn)象、是否由于攪拌不均勻存在結(jié)團的現(xiàn)象、溫度是否達標等。

3.3.2 瀝青混合料的攤鋪事宜

①鋪筑瀝青混合料之前，若出現(xiàn)下層質(zhì)量不符合要求，或未按要求規(guī)定灑布粘層、封層的現(xiàn)象，不能進行瀝青路面鋪筑。

②應(yīng)根據(jù)實際的施工機械和施工工藝、混合料類型等，進行試鋪、試壓，以確定瀝青混合料的松鋪系數(shù)，一般的松鋪系數(shù)為1.15～1.25，攤鋪過程中，應(yīng)隨時檢查攤鋪層的厚度、橫坡、路拱，并按相關(guān)規(guī)定對其進行校驗，如果出現(xiàn)不符合要求的現(xiàn)象，需要根據(jù)鋪筑情況及時調(diào)整，并滿足規(guī)范中初始壓實度不得小于85%的要求。

③開始瀝青攤鋪作業(yè)前要做好準備工作，在攤鋪機的準備方面，熨平板需要充分預(yù)熱，預(yù)熱后溫度要在100℃～150℃的范圍之內(nèi)。為保證瀝青路面質(zhì)量，瀝青混合料在攤鋪時，要做到均勻、緩慢且連續(xù)不間斷。通過施工機械的配套情況、拌和機產(chǎn)量及攤鋪層寬度和厚度來確定攤鋪機攤鋪時的速度，攤鋪機螺旋布料器要做到不停頓地轉(zhuǎn)動，料位高于螺旋的2/3，則為穩(wěn)定狀態(tài)。為了保證在攤鋪機全寬度斷面上不出現(xiàn)離析現(xiàn)象，根據(jù)要求規(guī)定，固定后的熨平板厚度不能隨意調(diào)整，螺旋分料器的高度應(yīng)該與鋪層厚度、材料類型適應(yīng)，應(yīng)按攤鋪材料的特性和厚度調(diào)整工作裝置的振幅和振頻。

④攤鋪機不得隨意變換攤鋪速度或中途停頓，適宜的攤鋪速度在1～3m/min范圍內(nèi)。在瀝青攤鋪過程中，若發(fā)現(xiàn)混合料出現(xiàn)明顯的波浪、裂縫、離析、拖痕現(xiàn)象，應(yīng)停止攤鋪并分析原因，予以消除。

3.3.3 瀝青混合料的碾壓

①瀝青混合料的壓實。當二車道同時施工時，應(yīng)采用不少于3臺的雙鋼輪振動壓路機、不少于1臺的小型振動壓路機等機械；當四車道施工時，采用不少于5臺的雙鋼輪振動壓路機、不少于1臺的小型振動壓路機等機械。振動壓路機為雙振、雙驅(qū)、多幅，自重11～13t。小型振動壓路機自重為2～4t。

②碾壓分為初壓、復(fù)壓和終壓三個階段。壓路機類型為鋼輪壓路機，初壓時壓路機的碾壓速度為2～3km/h，復(fù)壓時壓路機的碾壓速度為3.5～4.5km/h，終壓時壓路機的碾壓速度為3～5km/h。為保證得到理想的空隙率，瀝青面層需要在較高溫度時充分振動壓實，初壓溫度必須在最低要求之上。壓路機應(yīng)緊跟攤鋪機之后，振動壓路機要保持合理的壓實速度，盡可能減少噴水量。壓路機不允許在剛壓實后的路面上停置，如進行加油、加水等活動，必須停置時應(yīng)停置在溫度已經(jīng)降低至80℃以下的壓實路面上。

初壓：適合薄層壓實，碾壓采用高頻壓實，振幅選用低幅。速度應(yīng)與人行速度相當，大約為3～5km/h。后退時，輪跡應(yīng)與前進時相重合，輪跡重合控制在20～30cm以內(nèi)。

復(fù)壓：按此要求重復(fù)3～4次，具體壓實次數(shù)根據(jù)試驗段確定，第3次振動時如果溫度降低到115℃左右，則不允許繼續(xù)開振，由于SMA混合料采用瀝青瑪蹄脂進行填充，因此，不能過振。

終壓：使用鋼輪壓路機壓面層2次至無輪跡，即可完成。

為杜絕集料過度壓碎現(xiàn)象，混合料在110℃以下不應(yīng)再用振動碾壓。另外，由于瀝青瑪蹄脂的存在，為確?，斕阒粫细。枰獓栏窨刂茐簩嵈螖?shù)。SMA面層碾壓須在瀝青溫度降至110℃以內(nèi)前完成終壓，否則須返工。

③碾壓注意事項：應(yīng)緊跟攤鋪機慢壓；碾壓應(yīng)從低向高、從外向內(nèi)碾壓，停機時呈階梯形；振動壓路機應(yīng)遵循“先起步后起振，先停振后停機”的原則；為預(yù)防鋼輪黏結(jié)瀝青，采用間斷噴水；采用小型振動壓路機補充碾壓路邊緣；壓實后出現(xiàn)粘輪、推移、施工裂縫、輪跡等現(xiàn)象，應(yīng)及時采取解決措施；為保護瀝青碾壓環(huán)境，壓路機禁止在碾壓成型的路段調(diào)頭、加水、停留、轉(zhuǎn)向等作業(yè)。

4 結(jié)語

鋪筑SMA瀝青瑪蹄脂碎石路面是一項復(fù)雜的工程，只有采用科學(xué)的施工工藝，嚴格控制每一個環(huán)節(jié)，才能取得良好的效果。同時，隨著新型材料的不斷出現(xiàn)，在施工工藝各環(huán)節(jié)上要對每一種新型材料區(qū)別對待，只有在實踐中不斷探索、總結(jié)，才能不斷提高瀝青路面的質(zhì)量。