沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)的应用和施工技术

陈 泷

(上海黄浦市政养护管理有限公司，上海 200011)

1 沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)形成背景和在中国的应用

上世纪60年代的德国交通十分发达，根据该国的气候特点(夏季气温20℃左右，冬季不太冷)，习惯修筑“浇筑式沥青混凝土”路面。这种结构中沥青含量12%左右，矿粉含量高。使用中发现路面的车辙十分严重，另外当时该国的汽车为了防滑的需要，经常使用带钉的轮胎(包括欧洲一些国家亦如此)，其结果是路面磨耗十分严重(1 a可减薄4 cm左右)。为了克服日益严重的车辙，减少路面的磨耗，公路工作者对沥青混合料的配合比进行调整，增大粗集料的比例，添加纤维稳定剂，形成了SMA结构的初形。1984年德国交通部门正式制定了一个SMA路面的设计及施工规范，SMA路面结构形式基本得以完善。这种新型的路面结构先后在德国及欧洲一些国家逐渐被推广、运用。90年代初，美国公路界认为其公路路面质量不如欧洲国家的路面质量好。经考察发现存在两个方面的差距：(1)在改性沥青的运用上；(2)在路面的结构形式上(即SMA)。为此，美国于1991、1992年开始加以研究、推广SMA这种结构形式，最典型的是：1995年亚特兰大市为举办奥运会对公路网进行改建和新建，全部采用了SMA这种结构形式做路面。

1992年，我国在首都机场高速公路首次采用SMA。至今首都机场高速公路使用情况良好。1996年在首都机场东跑道和八达岭高速公路、1997年在北长安街，也修建了SMA路面。另外，上海、河北、辽宁、山西、江苏等省也先后修建了SMA路面。

2 沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)的组成原理

沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的混合料。其组成特征主要包括两个方面：(1)含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性(抗变形能力强)的结构骨架；(2)细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结一起，并填充骨架空隙，使混合料有较好的柔性及耐久性。

SMA的结构组成可概括为“三多一少，即：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少”。具体讲：(1)SMA是一种间断级配的沥青混合料，5 mm以上的粗集料比例高达70%～80%，矿粉的用量达7%～13%，(“粉胶比”超出通常值1.2的限制)。由此形成的间断级配，很少使用细集料。(2)为加入较多的沥青，一方面增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂。(3)沥青用量较多，高达6.5%～7%，粘结性要求高，并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青(最好采用改性沥青)。

3 沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)的特点和适用范围

沥青玛蹄脂碎石混合料是当前国际上公认(使用较多)的一种抗变形能力强，耐久性较好的沥青面层混合料。由于粗集料的良好嵌挤，混合料有非常好的高温抗车辙能力，同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用，低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。添加纤维稳定剂，使沥青结合料保持高粘度，其摊铺和压实效果较好。间断级配在表面形成大孔隙，构造深度大，抗滑性能好。同时混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好，从而全面提高了沥青混合料的路面性能。

适用于交通流量和行驶频度急剧增长，客运车的轴重不断增加，严格实行分车道单向行驶的城镇主干道和城镇快速路。

4 沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)的施工技术

SMA路面在使用上虽有很大的优势，但在其施工工艺和控制上也提出了更高的要求和标准，要想铺出一条高性能的SMA路面，就必须在每一个环节对施工技术进行严格的要求。

4.1 生产和运输

4.1.1 生产

改性沥青混合料的生产除遵照普通沥青混合料生产要求外，尚应注意以下几点：

(1)改性沥青混合料生产温度应根据改性沥青品种、黏度、气候条件、铺装层的厚度确定，改性沥青混合料的正常生产温度通常宜较普通沥青混合料的生产温度提高10℃～20℃。沥青的加热温度到160℃以上，一般不超过沥青软化点以上100℃；集料的加热温度一般在210℃～220℃；总拌和时间控制在60 s～70 s之间；混合料的出厂温度不宜低于180℃；高于195℃的混合料应废弃。

(2)改性沥青混合料宜采用间歇式拌合设备生产，这种设备除尘系统完整，能达到环保要求；给料仓数量较多，能满足配合比设计配料要求；且具有添加纤维等外掺料的装置。

(3)改性沥青混合料拌合时间根据具体情况经试拌确定，以沥青均匀包裹骨料为度。间歇式拌合机每盘的生产周期不宜少于45 s(其中干拌时间不少于5～10 s)。改性沥青混合料的拌合时间应适当延长。

(4)间歇式拌合机宜备有保温性能好的成品储料仓。贮存过程中混合料温降不得大于10℃，且具有沥青滴漏功能。改性沥青混合料的贮存时间不宜超过24 h；改性沥青SMA混合料只限当天使用；OGFC混合料宜随拌随用。

(5)添加纤维的沥青混合料，纤维必须在混合料中充分分散，拌合均匀。拌合机应配备同步添加投料装置，松散的絮状纤维可在喷入沥青的同时或稍后采用风送装置喷入拌合锅，拌合时间宜延长5 s以上。颗粒纤维可在粗骨料投入的同时自动加入，经5～lO s的干拌后，再投入矿粉。

(6)使用改性沥青时应随时检查沥青泵、管道、计量器是否受堵，堵塞时应及时清洗。

4.1.2 运输

改性沥青混合料运输应按照普通沥青混合料运输要求执行，还应做到：运料车卸料必须倒净，如有粘在车厢板上的剩料，必须及时清除，防止硬结。在运输、等候过程中，如发现有沥青结合料滴漏时，应采取措施纠正。

4.2 施工

4.2.1 摊铺

(1)改性沥青混合料的摊铺在满足普通沥青混合料摊铺要求外，还应做到：摊铺在喷洒有粘层油的路面上铺筑改性沥青混合料时，宜使用履带式摊铺机。摊铺机的受料斗应涂刷薄层隔离剂或防粘结剂。SMA混合料施工温度应经试验确定，一般情况下，摊铺温度不低于160℃。

(2)摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析。改性沥青混合料的摊铺速度宜放慢至1～3 m/min。当发现混合料出现明显的离析、波浪、裂缝、拖痕时，应分析原因，予以及时排除。摊铺系数应通过试验段取得，一般情况下改性沥青混合料的压实系数在1.05左右。

(3)摊铺机应采用自动找平方式，中、下面层宜采用钢丝绳或铝合金导轨引导的高程控制方式，铺筑改性沥青混合料和SMA混合料路面时宜采用非接触式平衡梁。

4.2.2 压实与成型

(1)改性沥青混合料除执行普通沥青混合料的压实成型要求外，还应做到：初压开始温度不低于150℃，碾压终了的表面温度应不低于90℃。

(2)摊铺后应紧跟碾压，保持较短的初压区段，使混合料碾压温度不致降得过低。碾压时应将压路机的驱动轮面向摊铺机，从路外侧向中心碾压。在超高路段则由低向高碾压，在坡道上应将驱动轮从低处向高处碾压。

(3)改性沥青混合料路面宜采用振动压路机或钢筒式压路机碾压，不宜采用轮胎压路机碾压。OGFC混合料宜采用不超过12 t钢筒式压路机碾压。

(4)振动压路机应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，即紧跟在摊铺机后面，采取高频率、低振幅的方式慢速碾压。这也是保证平整度和密实度的关键。如发现SMA混合料高温碾压有推拥现象，应复查其级配是否合适。不得采用轮胎压路机碾压，以防沥青混合料被搓擦挤压上浮，造成构造深度降低或泛油。

(5)施工过程中应密切注意SMA混合料碾压产生的压实度变化，以防止过度碾压。

4.2.3 接缝

(1)改性沥青混合料路面冷却后很坚硬，冷接缝处理很困难，因此应尽量避免出现冷接缝。

(2)摊铺时应保证充分的运料车，以满足摊铺的需要，使纵向接缝成为热接缝。在摊铺特别宽的路面时，可在边部设置挡板。在处理横接缝时，应在当天改性沥青混合料路面施工完成后，在其冷却之前垂直切割端部不平整及厚度不符合要求的部分(先用3 m直尺进行检查)，并冲净、干燥；第二天，涂刷粘层油，再铺新料。其他接缝做法执行普通沥青混合料路面施工要求。

4.3 开放交通及其他

(1)热拌改性沥青混合料，在路表温度降至50℃以下，方能允许开放交通。需要提早开放交通时，可洒水冷却降低混合料温度。

(2)改性沥青路面的雨期施工应做到：密切关注气象预报与变化，保持现场、沥青拌合厂及气象台站之间气象信息的沟通，控制施工摊铺段长度，各项工序紧密衔接。运料车和工地应备有防雨设施，并做好基层及路肩排水的准备。

(3)改性沥青面层施工应严格控制开放交通的时机。做好成品保护，保持整洁，不得造成污染，严禁在改性沥青面层上堆放施工产生的土或杂物，严禁在已完成的改性沥青面层上制作水泥砂浆等可能造成污染成品的作业。

5 结语

沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)是现代化城市交通发展的客观要求，但相对于普通沥青，它对各个环节的要求更高。所以SMA沥青混合料施工时，采用成熟的施工工艺、责任心强的施工队伍、先进的施工机械和严格控制材料温度是保证SMA路面工程质量的关键。因此加强现场的施工管理和协调，严格控制各个施工环节，才能达到预期的效果。

[1]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[2]SHC F40-01-2002,公路沥青马蹄脂碎石路面技术指南[S].

[3]沈金安.SMA路面设计与铺设[M].北京：人民交通出版社，2003.

[4]沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京：人民交通出版社，1999.