青川新型岩改性沥青SMA—13在京台高速山东段路面施工中的应用

董玉欢

摘要：本文通过青川新型岩改性沥青SMA-13在京台高速山东段施工中的应用，叙述了SMA—13（沥青玛蹄脂碎石混合料）的特性、材料的选用、配合比、混合料拌合、运输、摊铺、碾压等施工工艺，以及在施工中如何控制质量等事项。

关键词：SMA—13；混合料；施工；控制

一、概述

（一）项目背景。京台高速公路山东段是国道主干线北京至福州高速公路的一段，也是山东省“五纵四横一环”综合交通网中的“一纵”，起自鲁冀交界处的主线收费站，终点为鲁苏交界处的主线收费站。本路的开通，为国家的南北方向交通提供了一条主要的快速通道，促进了华北、华东地区经济的交流与发展，对推动山东省经济的发展起到了重要的促进作用。

京台高速公路济南段于2000 年12 月建成通车，随着京台高速公路及京沪高速公路在山东段的全线贯通及与江苏段高速公路的联网，客货车流量迅猛增加，车辆超载严重，路面出现沥青老化、车辙、拥包、泛油、纵裂、横裂、唧泥、沉陷、坑槽、网裂等病害现象。影响了高速公路功能的正常发挥，降低了道路的通行能力，只有进行维修才能满足不断增长的交通量的需求。

（二）青川新型岩沥青简介。新型岩沥青改性沥青采用海瑞集团拥有自主知识产权的新型加工技术，其独特的加工工艺能够将毫米级的颗粒状改性剂加工至微米级，增加反应面积，使改性剂和沥青达到均匀混合不离析的效果，从而提高改性沥青的性能，改进改性沥青的生产、施工和应用效果。新型岩沥青改性沥青混合料具有高温稳定性好、抗水损害能力强、抗老化、抗疲劳等特点，可进一步改善沥青路面的使用性能。

（三）SMA-13混合料的特性。SMA-13混合料路面是一种新型的路面，具有如下特性：（1）造价高，对路基与路面的施工质量要求较高；（2）改性剂必须完全分散在沥青中，才能充分发挥其效能：（3）改性沥青及SMA混合料具有粗集料多，矿粉多，改性沥青结合料多，细集料少，掺纤维稳定剂，材料要求高的特点，特别是对粗集料的坚韧性、颗粒形状和棱角性的要求很高；（4）只有在高温状态下碾压才能达到密实效果，且不产生推拥，这是SMA的一个重要特征；（5）改性沥青及SMA混合料致冷后非常坚硬，强度高。

（四）沥青路面的功能特性。SMA-13混合料路面具有以下功能特性：（1）高温稳定性。（2）低温性能。（3）水稳定性。（4）抗滑性。

二、青川新型岩改性沥青混凝土配合比设计

（一）沥青。配合比采用的沥青为山东高速建设材料有限公司生产的青川新型岩改性沥青，检查的结果为：

技术指标为：针入度（25 ℃，5s，100g）35～50，135℃运动粘度≯3 Pa·s，软化点R&B≥52 ℃，闪点≮260℃，溶解度 ≮98%。实测沥青技术指标：针入度（25 ℃，5s，100g，0.1mm）41，135℃运动粘度2.4 Pa·s，软化点TR&B为60.5 ℃，闪点318℃，溶解度98.6%。

（二）粗细集料。上面层SMA-13沥青混凝土，配合比设计采用粗集料为昌乐江北建材有限公司生产的10～15mm、章丘普集镇玉岩石料厂生产5～10mm玄武岩；细集料为章丘普集镇玉岩石料厂生产的0～3mm玄武岩。对于粗集料，其基本特点为石质坚硬、耐磨、洁净，不含风化岩粒，形状接近立方体的优质石料（不能采用非坚硬石料，如石灰岩），粒径大于4.75mm。针片状颗粒含量不大于15%。针对采用硅质石英砂岩的，由于石质坚硬，纹理紊乱，破碎集料的几何形状较差，针片状颗粒含量波动较大，石料表面粉尘较多，与沥青的黏附性较差。对于细集料，颗粒级配较好，洁净干燥，小于0.075mm的含量为0.43%，与沥青的黏附性较差。采取了控制其细度摸数为2.0～2.3的措施，在满足混合料级配的前提下，达到有效减少其用量的目的。

（三）填料。配合比采用的填料是济南乾森贸易有限公司生产的矿粉，要求矿粉始终保持干燥不起团，能自由地从矿粉仓中流出，不得使用回收矿粉，为减少粉尘的排出量，在轧制石屑及碎石时，应尽量采用洁净的块石料加工。当使用消石灰粉和水泥改善沥青结合料与集料的粘附性时，其用量不宜超过矿料总质量的2%。

三、青川新型岩改性沥青混凝土室内评价结果

（一）级配选定。生产配合比设计级配，矿料比例为11～15mn碎石：5～11mm碎石：3～5mm碎石：0～3mm石屑：矿粉=33：42：0：14.5：10.5。

（二）最佳油石比确定。在根据目标配比的最佳沥青含量，采用理论计算并结合生产实际预估合适的沥青用量，利用拌和机按正常生产方式拌料、取样，取样进行马歇尔试验，根据马歇尔设计结果和设计指标的要求，采用理论分析再进一步优化设计级配。用该优化的级配进行试验段铺筑，进行相应的体积指标和性能验证，确定最终的级配和最佳沥青含量。

检查指标如下：稳定度要求值为大于6KN，实测值为10.82KN，满足；流值要求值为2—5mm，实测值为2.83mm，满足；孔隙率要求值为3.0—4.5%，实测值为3.4%，满足；矿料间隙率要求值为大于17%，实测值为17.1%，满足；沥青饱和度要求值为75—85%，实测值为79.8%；谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失要求值为小于0.1%，实测值为0.03%，满足；肯塔堡飞散试验的混合料损失或浸水飞散试验要求值为小于15%，实测值为4.4%，满足。由此可见SMA-13新型青川岩沥青混合料马歇尔技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中“SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求”的要求。

（三）车辙试验。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）对青川岩沥青改性沥青混凝土进行车辙动稳定度试验。试验中采用3个试件，求其平均值为动稳定为4613次/mm。

（四）冻融劈裂试验。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）对新型岩沥青改性沥青混凝土进行冻融劈裂试验。试验中采用8个试块，冻融组的四个试块的劈裂抗拉强度均值為0.905，非冻融组的四个试块的劈裂抗拉强度均值为0.9775，冻融劈裂强度比为92.4%。

（五）青川新型岩沥青改性沥青混凝土配合比设计结论。青川新型岩沥青改性沥青混凝土，马歇尔试验指标符合JTG F40-2004SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求及设计要求；沥青混凝土水稳定性符合JTG F40-2004改性沥青SMA混合料水稳定性检验技术要求；沥青混凝土车辙试验动稳定度符合JTG F40-2004改性沥青SMA混合料车辙试验动稳定度技术要求。

四、结论

2014年8月29日，在京台高速泰安至济南方向K447+810-K448+110超+行1车道铺设了长度为300m的青川新型岩沥青改性沥青混合料试验路，该路段纵坡大于2%。

SMA-13青川新型岩沥青改性沥青混合料试验路段，经室内试验和现场检测，热拌沥青混合料马歇尔试验指标符合JTG F40-2004 SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求；热拌沥青混合料水稳定性符合JTG F40-2004改性沥青混合料水稳定性检验技术要求；热拌沥青混合料车辙试验动稳定度符合JTG F40-2004改性沥青混合料SMA车辙试验动稳定度技术要求及设计文件技术要求；热拌沥青混合料矿料级配、沥青含量满足JTG F40-2004热拌沥青混合料的质量要求；沥青路面芯样厚度、压实度和渗水系数满足JTG F40-2004公路热拌沥青混合料路面施工过程中工程质量的控制标准的要求，构造深度、平整度满足设计文件要求。

参考文献：

[1]公路工程质量通病防治指南[M]，北京：人民交通出版社，2002。

[2]高速公路路面设计与施工[M]，北京：人民交通出版社，2001。

[3]公路路基路面现场测试规程JTJ059-95 [S]，北京：人民交通出版社，1995。

[4]公路工程石料试验规程JTJ-054-94 [S]， 北京：人民交通出版社，1994。

[5]公路沥青路面设计规范JTGD 50-2004 [S]，北京：人民交通出版社，2004。

[6]公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004 [S]，北京：人民交通出版社，2004。