薄磨耗层SMA-10在牡哈大修工程中的应用

尹国宏

(绥满高速公路牡丹江至哈尔滨段大修工程建设指挥部)

0 引言

沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)具有优良的路用性能和使用功能，在许多国家得到了广泛的应用。SMA有较大的内摩擦角和粘聚力，保证了沥青路面的耐久性及抗开裂性能。沥青路面的表面磨耗层目前国内外均采用SMA混合料。牡哈高速公路K260+570～K265+570由于在2009年进行了沥青混合料罩面处理，本次大修根据设计要求，对此路段加铺3 cm厚细粒式薄磨耗层SMA-10。

1 薄磨耗层SMA-10配合比设计

1.1 原材料

(1)粗集料:采用阿城正大石场生产的集料，与沥青的粘附性为4～5级(需掺抗剥落剂)，满足高速公路集料的技术要求，可用于沥青路面表面层。

(2)机制砂:采用硬质石灰岩由专用设备加工的机制砂，毛体积相对密度为2.691。

(3)矿粉:采用石灰岩等碱性岩石磨细得到的矿粉，毛体积相对密度为2.711。

(4)沥青:SBS改性沥青，其技术指标满足规范要求，性能分级为PG76-22。

1.2 SMA-10混合料组成设计

目标配合比采用Superpave设计法确定SMA-10的三种配合比，混合料试选级配如表1所示，选择粗、中、细三组级配进行配合试验，SMA-10沥青混合料采用双面各击实75次成型马歇尔试件，按油石比6.2%进行马歇尔试验，测试相关的马歇尔试验指标和混合料体积指标如表2所示。从表2试验的结果分析中可以看出，选择2#级配作为目标配合比设计级配。

表1 SMA-10的粗、中、细三组级配

1.3 SMA-10混合料最佳油石比确定

根据选定的2#级配曲线，设计采用的SMA-10配合比为 m4.75～9.5mm碎石∶m0～2.36mm碎石∶m矿粉=69∶23∶8;木质纤维掺量为0.3%(与沥青混合料质量比)。采用双面各击实75次成型马歇尔试件，按油石比6.0%、6.3%、6.6%进行马歇尔试验，测试相关的马歇尔试验指标和混合料体积指标如表3所示。

表2 SMA-10的粗、中、细三组级配马歇尔试验指标

表3 2#级配的混合料马歇尔试验参数

表3试验数据表明，图中SMA-10配合比设计检验采用油石比为6.3%，对应的参数分别为 γt=2.567，γf=2.468，VV=3.9%，VMA=17.5%，VFA=78.0%。采用6.3%的油石比成型试件，验证其路用性能试验结果如表4所示。

通过试验结果分析，可以看出各项检测指标均满足规范要求，即6.3%的油石比可以应用为目标配合比。

表4 SMA-10混合料验证指标

1.4 确定SMA-10混合料生产配合比

从目标配合比设计中可以看出，在施工过程中，目标配合比混合料参数有很好的一致性，在中心实验室和监理进行的“有关生产配合比的调试和验证试验测试”的数据中可以很明显的看出。因此，该 SMA-10混合料生产配合比适用于科研试验路的铺筑。

2 在SMA-10施工过程中的质量控制要点

在薄磨耗层SMA-10面层的施工现场，对于沥青混合料各环节中的温度(混合料生产温度、运输温度、摊铺温度和碾压温度)、油面层的厚度、压实度和平整度，这“四个度”必须要加强控制。

2.1 在拌和过程中的控制内容

在施工过程中应对搅拌设备的参数进行适当的调整，并严格控制搅拌时间，确保混合料的拌和质量。同时，要定期对搅拌设备进行检验。

(1)通过数据表格和曲线图的制定，加强对冷料的控制。在生产配料进行拌和之前，应根据试验提供的冷料出料口横断面的平均值，以及生产配合比及集料的松装容重，计算出不同产量对应的各种集料的调速电机速度值，设计出相对应的数据表格和曲线图。

(2)为了保证各种材料的计量准确度，必须将集料、沥青、粉料的计量系统进行标准化，同时还应该进行必要的温度计量系统的校正。

(3)操作人员应当在自动系统控制的同时，及时根据生产情况调整各冷料仓的产量和热集料温度。确保成品料的配料精度、成品料的质量和安全生产程序，以及正确地使用搅拌设备，避免等料或溢料，保证机器的正常运行。

(4)控制纤维在喷洒沥青前加入拌和缸中的时间，整个拌和周期55～60 s左右。一般沥青混合料拌和包括干拌和湿拌两部分。干拌部分为纤维在喷洒沥青前15 s加入拌和缸中，湿拌为喷入沥青后40～45 s。在沥青混合料的拌和过程中，应注意拌料无花白料并且搅拌均匀，让纤维与沥青结合料进行充分拌和，保证两者能充分均匀地分散在混合料中。通过试拌可以确定具体拌和时间。

(5)在拌和过程中，为了保证成品混合料的出料温度，沥青和集料的温度要控制在温热状态，如见表5所示。

表5 SMA-10沥青混合料施工温度 ℃

2.2 混合料在运输过程中的控制

沥青混合料在运输过程中温度下降很快，为了防止这种现象的发生，要对运料车要进行相应的加工。运料车的车厢顶部应加盖双层棉被和油布，覆盖物在运料车卸料时也不能掀开，在运输过程中采取严格的保温措施。运料车将沥青混合料运到摊铺地点后，及时对沥青混合料的到场温度进行检查，当温度低于摊铺温度时，该车运料不得进行摊铺。开始摊铺前到场运料车数量不能少于5辆以保证摊铺连续进行。同时，可将最后到场的运料车安排至第一位来进行摊铺，以提高初始摊铺的温度。

2.3 摊铺过中对混合料的控制

在铺筑SMA-10之前，应对路面的缺陷部分进行处理，摊铺表面应清扫干净才能进行摊铺。沥青混合料需要在高温下完成压实，沥青面层厚度薄且降温速度快，再加上SMA-10为断级配料，对这两种材料进行压实很困难。为了解决以上这个问题，应采用2台摊铺机成梯队作业，相邻两台摊铺机距离宜控制在5～15 m之间，相邻两幅的摊铺应有3～5 cm的摊铺重叠。高速公路路面沥青混合料摊铺时，摊铺速度必须保持均匀、连续不断，且在摊铺过程中没有特殊情况不能随意停顿。在摊铺过程中速度应根据拌和机产量、施工机械配套情况和摊铺厚度、宽度来判断，速度区间在2～3 m/min以内为宜。在摊铺前应对摊铺机进行预热，熨平机温度应保持不低于100℃，铺面的初始压实度不小于85%且熨平板应采用中强夯等级摊铺。如果有粒料卡入熨平板会将铺面拉出条痕，因此熨平板不许存有缝隙必须拼接紧密。

在摊铺过程中，必须严格控制松铺系数，尽量避免沥青混合料发生离析，确保沥青面层的厚度达到设计要求。

(1)对于摊铺机的拢料时机和拢料幅度要把握到位，尽可能减少“拢料”次数。每次拢料过程中的拢料幅度应当适中，为了避免骨料及温度离析现象以及因拢料过多而造成路面的粗料集中现象的发生，工作人员可选择在运料车快要卸料前进行拢料，这样有助于摊铺机和卸料车中混合料重新混和。

(2)摊铺过程中，在螺旋布料器中应摄入足够多的摊铺料，螺旋布料器的螺旋应尽量淹没，以保证机器的正常运行。

(3)同时螺旋布料器在运行过程中，为了保证路面摊铺均匀，应当控制螺旋的匀速连续旋转。因为如果螺旋的转速太快，则会导致螺旋时停时转，很可能会出现摊铺离析。

(4)为了减少沥青混合料温度离析应，应保持连续摊铺，并做好前后场协调。

2.4 沥青混合料碾压过程的控制

碾压沥青和薄磨耗层SMA-10混合料的过程中，应严格坚持“紧跟、慢压、高频、低幅”的碾压原则。

SMA-10沥青混合料应在混合料温度较高时进行压实，需要压路机紧跟。碾压按初压(1遍)、复压(3～4遍)、终压(1～2遍)三阶段进行。施工过程中加强温度控制，如表6所示。

表6 SMA-10沥青混合料施工温度

在第一次压实过程中。由于SMA-10是断级配，厚度为3 cm，很容易出现集料破损的现象。因此，应先进行稳压，在初压阶段不能直接开振动，为了使沥青玛蹄脂和机制砂挤入骨架的间隙之中，混合料应在均匀排列的条件下，进行均匀压缩，紧接着进行振压。

碾压过程中，路面温度下降非常快，应调整好喷嘴，使喷出的水分成薄雾状，并尽量减少钢轮压路机的喷水量。

在碾压阶段应将温度控制在有效压实温度范围内，这样可以使SMA混合料达到设计的压实度。判断现场SMA-10混合料骨架密实级配形成就是看在高温碾压下无推移，收压完成后的SMA-10表面层具有足够的构造深度而又不渗水。同时，在碾压过程中，路机严禁随意停顿。压路机应由两端折回的位置阶梯形随摊铺机向前推进，使折回处不在同一横断面上。SMA混合料碾压时，每个工作面配置3～4台(11 t以上)双钢轮压路机，初压应在高温下进行，轮宽重叠1/2。碾压时，驱动轮向前，碾压路线和碾压方向不应突然改变，压路机启动、停止必须缓慢进行。压路机的碾压段长度以与摊铺速度相平衡为原则，并保持大体稳定。

3 结语

设计薄磨耗层SMA-10骨架密实型混合料生产配合比需注意以下几点:第一，铺筑优良SMA路面的关键是坚持“紧跟、慢压、高频、低幅”的碾压原则;第二，严格控制沥青混合料在施工中的施工温度、厚度、压实度和平整度，并使其保持在相应比例内。黑龙江省牡哈大修工程试验段中，所铺筑的薄磨耗层SMA-10混合料在高温碾压下未发生推拥现象，碾压成型后表面有足够的构造深度而又不渗水，且有明显的SMA骨架密实结构。黑龙江省成功应用了薄磨耗层SMA-10混合料，为今后高速公路新建工程特别是养护工程做了一个非常成功的开始。同时也为开展更为经济、路用性能同样优良的SMA超薄沥青面层研究和推广应用，提供了有益的应用经验。

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