SMA瀝青混凝土路面的配合比設(shè)計及攤鋪施工技術(shù)的分析

代文翠

徐州市偉鴻交通工程檢測有限公司 江蘇 徐州 221000

1 SMA瀝青混凝土路面特點

1.1 高溫穩(wěn)定性好

基于高溫環(huán)境下，對SMA瀝青混合料進(jìn)行室內(nèi)車轍試驗分析，SMA瀝青混合料能夠呈現(xiàn)出理想的穩(wěn)定性效果。檢測人員對礦料級配合成調(diào)試，在適宜比例合成外加礦粉、纖維穩(wěn)定劑、瀝青，組成骨架嵌擠密實結(jié)構(gòu)，從而提高 SMA瀝青混凝土路面整體強(qiáng)度和溫度穩(wěn)定性。

在溫度較高的情況下，路面馬蹄脂中的油脂會被溶解，粘度會降低，由于SMA路面的設(shè)計孔隙率4%，基本上不透水，SMA混合料采用粗集料嵌擠骨架級配，集料間嵌擠形成的抵抗力基本無變化。因此，SMA瀝青混凝土具有較高的高溫穩(wěn)定性。足以抵抗行車荷載產(chǎn)生車轍。

1.2 防水性能好

對SMA瀝青混合料進(jìn)行設(shè)計，一般選擇使用間斷級配骨料，然后準(zhǔn)備試驗用各項物質(zhì)材料，包括纖維穩(wěn)定劑、改性瀝青、礦粉等，將摻和料拌和加入到SMA瀝青混合料中，以填充集料間的空隙，減少孔隙率。相關(guān)學(xué)者對SMA混合料的空隙率進(jìn)行了相應(yīng)的研究，通過研究可發(fā)現(xiàn)設(shè)計孔隙率在4%-6%之間，對比一般混合料，SMA瀝青混凝凝土路面的滲水系數(shù)基本上為0ML/min。極大地減少了路面行車動壓力水對路面的沖刷作用，從而延長路面使用耐久性。

1.3 抗滑性能好

SMA混合集料應(yīng)選擇潔凈的且具有較高的粗粒度和硬度的粗細(xì)集料。經(jīng)過粗集料表面預(yù)處理的 SMA瀝青混凝土路面，表層的構(gòu)造深度達(dá)到1.0-1.3mm，與傳統(tǒng)路面抗滑構(gòu)造深度僅為0.4-0.5mm相比，極大增加了路面的摩擦系數(shù)，提升了行車安全性。

1.4 抗老化性能好

SMA混合料的內(nèi)部孔隙率比較小。瀝青瑪蹄脂主要是用來充填中礦料間隙，內(nèi)層的瀝青幾乎不與空氣接觸，所以一般不會出現(xiàn)老化的情況。長期的路面使用結(jié)果表明，SMA瀝青膠凝材料的耐候性更好，瑪蹄脂和粗集料的黏附性極強(qiáng)，所以使用SBS改性瀝青，能夠?qū)鲜┘痈蟮奈?，集料被牢固地“鎖住”，提高了攤鋪道路的使用耐久性。

1.5 具有較強(qiáng)的黏聚性

在采用改性瀝青拌合SMA的基礎(chǔ)上，由于SMA混合料對“三多一少”，添加了大劑量的瀝青必須添加少量的纖維穩(wěn)定劑?？梢愿纳茷r青膠結(jié)料的粘結(jié)力。粘結(jié)力越高，混合料的粘結(jié)力就越高，這樣就可以很大程度上減少在鋪裝過程中出現(xiàn)的脫層和瀝青析漏現(xiàn)象[1]。同時較高的粘結(jié)力可改善瀝青混合料的均勻性，防止瀝青混合料發(fā)生離析及“麻面空洞”現(xiàn)象。

2 SMA路面配合比設(shè)計

2.1 原材料

按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中對 SMA瀝青混合料的配合比設(shè)計基本要求。首先進(jìn)行 SMA瀝青的選用。一般設(shè)計采用的瀝青為SBS改性瀝青PG76-22，該瀝青具有較好的耐高溫老化、較好的防裂作用。制備 SBS聚合體時，要保證粒子的粒徑不超過5mm。在 SMA中摻入粗集料，可改善其耐熱性，集料宜采用玄武巖或花崗巖的砂礫。針對酸巖瀝青粘結(jié)力差的問題，提出了通過摻加石灰、水泥等來改善骨料與瀝青粘結(jié)力的方法。

細(xì)集料采用人工砂粒，填料采用石灰石礦粉。為增加材料的粘合性，將石灰粉（占30%的量）添加到礦物粉末中。加入纖維穩(wěn)定劑，使混合料的穩(wěn)定性得到改善。該混合料中纖維摻量為0.3%。木質(zhì)纖維素在顯微鏡下對具有330 mm長的水溶液和纖維、550℃到600℃的溫度、經(jīng)焚燒處理的灰分含量為20%、 PH在7.8，在100℃干燥進(jìn)行了檢測。含水量約為1.1%。

因此，根據(jù)具體的工程條件，對SMA瀝青混凝土路面進(jìn)行合理的原材料質(zhì)量控制，才能確保其質(zhì)量。有的工地混合料加入的纖維含量過高，則會使復(fù)合材料的氣孔增大，對復(fù)合材料的粘結(jié)力及耐用性產(chǎn)生影響；當(dāng)纖維含量過少時， SMA瀝青路面極易產(chǎn)生油斑和油釘現(xiàn)象。因此，在實際使用SMA瀝青混合料的過程中，要求技術(shù)人員能夠針對SMA瀝青混合料中的纖維添加量做好控制，然后搭配高精度控制設(shè)備，對SMA瀝青混合料中的纖維進(jìn)行添加。

2.2 配合比設(shè)計關(guān)鍵控制

目標(biāo)配合比設(shè)計實質(zhì)上是一種分析型的設(shè)計，其核心在于如何合理地選擇礦質(zhì)混合料的級配，以及如何確定最佳瀝青用量。按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，確定原材料目標(biāo)配合比礦料級配設(shè)計，通過馬歇爾試驗及相關(guān)性能驗證試驗確定最佳瀝青用量。生產(chǎn)配合比設(shè)計與目標(biāo)配比相結(jié)合，確定拌合機(jī)熱料倉礦料級配比例及外摻劑添加方式，通過試拌確定各檔集料上料速率和熱料倉的最優(yōu)配比，并給出了相應(yīng)的工藝控制參數(shù)[2]。

基于SMA混合料的設(shè)計方法，目標(biāo)配合比設(shè)計需完成3種不同摻比的級配設(shè)計方案。筆者通過多年的試驗檢測經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)：生產(chǎn)配合比礦料級配設(shè)計通過率與目標(biāo)配合比設(shè)計通過率在關(guān)鍵性的篩孔9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.075mm檔偏差不宜大于2%。

3 SMA路面攤鋪施工質(zhì)量控制點

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）施工單位對下承層結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，以滿足攤鋪層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求。在養(yǎng)護(hù)類工程中需要進(jìn)行銑刨后底部清理。在鋪裝之前，必須提前灑布改性乳化瀝青粘層。

（2）施工單位對攤鋪設(shè)備及施工器具進(jìn)行性能檢測，確保機(jī)器能夠正常運轉(zhuǎn)。

3.2 拌和精度控制

（1）按設(shè)計文件規(guī)定，檢測配合比設(shè)計后的瀝青混合料。（2）瀝青材料對其加熱溫度進(jìn)行控制，以保證其適應(yīng)性。（3）按照配比設(shè)計，對瀝青摻入計量數(shù)據(jù)進(jìn)行打印和總量校核，且應(yīng)以生產(chǎn)配合比設(shè)計為基礎(chǔ)，控制施工誤差。（4）在施工和拌和之前，對所有儀器進(jìn)行校驗，并對所有測量儀器的精度進(jìn)行嚴(yán)格核查，確保設(shè)備均在校核范圍內(nèi)。

3.3 運輸控制

（1）在運送時，要合理地選擇運送路徑，確保運輸路徑的合理化，能夠減少運輸成本的消耗。（2）汽車底板及側(cè)面板必須涂以隔離劑，以防止汽車面板與瀝青混合料間的粘連。（3）裝貨時，必須按照前后中卸料方式受料，以防離析。（4）在裝運過程中，要用兩層篷布一層棉被保溫方式，將混合料覆蓋起來，以達(dá)到防雨、保溫的目的。

3.4 攤鋪控制

（1）在攤鋪之前，根據(jù)攤鋪設(shè)備性能和以往的攤鋪工藝參數(shù)確定松鋪系數(shù)、瀝青混凝土現(xiàn)場厚度校核計算方法。

（2）根據(jù)攪拌站生產(chǎn)能力，施工進(jìn)度等因素，確定鋪筑速度。

（3）在鋪設(shè)瀝青路面時，由相關(guān)技術(shù)人員使用平衡梁來控制瀝青路面的厚度，以保證路面的平整度達(dá)到要求。采用雙機(jī)聯(lián)合階梯遞進(jìn)攤鋪施工。雙機(jī)縱向間距保持10-20m，前后機(jī)重疊部分10-15cm寬。

（4）雙機(jī)聯(lián)合攤鋪時，要維持恒速、穩(wěn)定攤鋪，不得隨意停機(jī)。

（5）大風(fēng)陰雨天氣，攤鋪停止施工，否則會造成路面質(zhì)量問題，影響到最終的攤鋪質(zhì)量；當(dāng)雨水停止時，待路面晾干后進(jìn)行攤鋪作業(yè)[3]。

3.5 碾壓控制

（1）在對瀝青混凝土進(jìn)行碾壓時，將其劃分為初壓、復(fù)壓和終壓三個階段，碾壓速率要保持一致。

（2）在初壓施工時，使用雙滾筒的鋼輪壓路機(jī)，一般要有兩個靜壓，施工方向要以自下而上，由外向內(nèi)碾壓的方式排定，重疊寬度為輪寬的1/3-1/2。前進(jìn)靜壓完畢，后退采用高頻低幅振動壓實，滾壓3-4次，直到符合設(shè)計壓實要求為止。

（3）在最終的“靜壓收光”過程中，需保證瀝青混凝土的溫度在100℃以上，采用雙鋼輪壓路機(jī)，以1-2次的壓路方式進(jìn)行靜壓，直至鋪面無明顯輪跡印。

（4）試鋪方案中，需根據(jù)實際情況擬定碾壓速度來控制碾壓段落的長短。

（5）在碾壓時，應(yīng)確保鋼輪的清潔。如果有混合料粘輪現(xiàn)象，可采用稀釋過的精油噴霧。

（6）相關(guān)單位應(yīng)派專人負(fù)責(zé)控制工序的管理，如發(fā)現(xiàn)問題，必須立即采取補(bǔ)救措施，以確保碾壓及路面的施工質(zhì)量。

3.6 接縫處理

主要選擇平接縫處理方式，對橫縫進(jìn)行加工。鋪筑完畢，用三米直尺檢驗路面接縫是否平整。為使新老瀝青混合料能更好地結(jié)合，必須先對接頭部位進(jìn)行預(yù)熱，再進(jìn)行鋪裝。此外，橫向接縫要按上下層錯縫1.0m的間隔布置，縱向接縫可采用壓路機(jī)跨縫碾壓10-15cm，保證縱向接縫密實。上下層錯縫寬度在10-15cm。

4 SMA-13攤鋪新型質(zhì)量控制方案應(yīng)用工程實例

江蘇某高速公路長30.116km，起訖樁號為K22+196—K52+412，設(shè)計采用雙向六車道，全線最高行車速度120km/h，路基寬35.5m。SMA混凝土路面材料的選用應(yīng)依據(jù)工程場地的地質(zhì)情況及交通狀況來決定。

4.1 混合料施工

在拌合過程中，為了保證計量結(jié)果的正確性，對計量器具進(jìn)行周期性的檢驗。

本項工程SMA-13攤鋪施工實施的質(zhì)量控制創(chuàng)新點為：

（1）物料分類與貯存。在不同的材料間可以設(shè)置隔板，避免材料的混雜。礦粉貯存在罐內(nèi)。卸料時，要根據(jù)卸料規(guī)范，認(rèn)真做好卸料工作。

（2）嚴(yán)格控制熱料倉比例。按照配比的需要，對各類材料的配比進(jìn)行合理的控制。不得擅自改變比例。在特殊情況下，如有必要，必須由專門的部門來操作，并須有項目監(jiān)理工程師簽字證明。

（3）嚴(yán)格控制拌合溫度。對瀝青、礦物質(zhì)的加熱，要準(zhǔn)確地控制加熱溫度，瀝青的加熱溫度是165～175℃，礦物質(zhì)的加熱溫度是175～195℃。攪拌結(jié)束后，使用溫度應(yīng)在175—185℃之間，最大溫度在195℃以上，嚴(yán)禁使用。

（4）嚴(yán)格控制拌合時間?；旌狭习韬纤璧臅r間是60s，干拌15s，濕拌45s。在實際的拌合中，確保充分而均勻地拌合瀝青混合料。

（5）嚴(yán)格目測檢查拌合均勻性。判斷標(biāo)準(zhǔn)為混合料色澤均勻一致，不出現(xiàn)結(jié)塊、花白等現(xiàn)象。

4.2 混合料運輸保溫控制

（1）基于對材料配比及生產(chǎn)攤鋪能力的分析，對運輸路線進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，制定輸送方案，并對輸送車輛數(shù)量進(jìn)行合理配置。運輸車輛需配合設(shè)置溫度檢測孔。（2）運輸車輛內(nèi)部表面要進(jìn)行清潔，并且要噴上合適的隔離劑，防止混雜和粘著的問題。（3）按照“三層分離”的原則，對材料進(jìn)行堆放。為有效防止混料偏析，采用了先后中間分堆的方法。（4）在裝車之后，按照“兩層布夾一層棉被”覆蓋，防止溫度散失等影響。產(chǎn)品出廠后，由專門人員檢測溫度。（5）進(jìn)入工地后，車輛停放在攤鋪機(jī)前面，并設(shè)置空當(dāng)位，等候卸料。本項目中要求停車等候卸料的運料車數(shù)量在3輛以上。

4.3 混合料攤鋪

本項目對瀝青混合料的鋪裝給予足夠的重視。在選型過程中，應(yīng)結(jié)合工程實際，確保各工序的科學(xué)性和協(xié)調(diào)性。攤鋪操作的要點有以下幾點。

（1）通過試鋪確定最佳的松鋪系數(shù)為1.2，松鋪厚度為4.8cm。

（2）鋪設(shè)工作要持續(xù)、慢速進(jìn)行，設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度保持在1.5～2.0m/min。通過對拌和材料供給關(guān)系的適當(dāng)調(diào)節(jié)，可避免在鋪裝過程中隨意調(diào)節(jié)速度及停止時間。

（3）按照施工現(xiàn)場的條件及瀝青的牌號，對拌和的溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，最低攤鋪溫度在165℃以上。

（4）提前對熨平板進(jìn)行加熱處理。為了防止因熨燙而產(chǎn)生變形，熨平板的預(yù)熱溫度100-110℃。

（5）在鋪設(shè)時，技術(shù)人員對攤鋪層的厚度，寬度，長度等各項指標(biāo)進(jìn)行檢驗。發(fā)生離析，及時換料處理。

（6）出現(xiàn)SMA瀝青混合料供應(yīng)不足的問題時，及時做好前后場溝通反饋，尤其與工程現(xiàn)場進(jìn)行溝通，結(jié)合具體情況，可適當(dāng)調(diào)整攤鋪速度。

4.4 混合料碾壓

1.初壓環(huán)節(jié)

（1）按“由低到高、從外到內(nèi)”的次序，采用“緊跟、慢壓、高頻、低幅、滿幅碾壓”，要求重疊軌跡寬度≥20cm；當(dāng)采用靜態(tài)加壓方式時，其重疊寬度應(yīng)為滾輪寬度的三分之一。

（2）為了防止初壓時可能發(fā)生的混合料沾料等問題，滾筒提前進(jìn)行“除銹、噴涂隔離液”。

（3）若采用鋼制的雙輪壓實，則起動及停機(jī)時應(yīng)盡量低速，停機(jī)前應(yīng)將振動關(guān)閉。

2.復(fù)壓環(huán)節(jié)

①振動碾壓時，振幅為0.3～0.8mm，振實的碾壓重疊寬度不得超過20cm。

②滾輪倒轉(zhuǎn)時，振動器應(yīng)在滾輪倒轉(zhuǎn)時提前關(guān)閉，待后退到一定范圍內(nèi)再開機(jī)，以免混料推移等現(xiàn)象發(fā)生。

③不得將滾筒放置于任何已鋪成形未降溫的路面上，不得在已攤鋪未降溫面上隨機(jī)掉頭。

④為防止?jié)L輪發(fā)生粘料，應(yīng)事先安排技術(shù)員對其進(jìn)行油水混合噴涂處理。

⑤復(fù)壓作業(yè)結(jié)束后，由專人手持平尺檢測碾壓平整度。高差不應(yīng)超過2mm。

3.終壓環(huán)節(jié)

復(fù)壓施工后要及時開始終壓作業(yè)，具體來說，可以使用靜壓的方式，控制在1—2次。

4.SMA公路碾壓時需要注意的問題有

①在碾壓段設(shè)置不同的標(biāo)識，使操作手能夠準(zhǔn)確辨認(rèn)；②確定合理的壓實遍數(shù)，防止過壓等問題。若出現(xiàn)馬蹄脂“上浮”現(xiàn)象，應(yīng)立即停止碾壓；對局部“泛油”路面刨除換填新料；③車輛運行中出現(xiàn)的輪胎沾料故障，由專人進(jìn)行處理，并將適當(dāng)?shù)挠?、水混合液噴涂到輪圈上；④通過綜合分析攤鋪速度等影響因素，合理確定碾壓段長度。

5 結(jié)束語

SMA瀝青混合料具有良好的綜合性能。既能保證行車安全，又能延長路面使用壽命。嚴(yán)格按照特定的施工工藝，施工標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，可使路面的細(xì)部結(jié)構(gòu)更加完美，路面品質(zhì)也更高。