浅谈SMA路面施工质量控制

2015-05-30卞爱国

中华建设科技 2015年10期

卞爱国

【摘要】SMA由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料（矿粉）组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体形成的沥青混合料。SMA路面因其具有良好的抗滑和抗车辙性能被广泛应用于高速公路的面层。本文对SMA路面施工质量控制做了详细介绍。

【关键词】高速公路；SMA路面面层；质量控制

Talking SMA Pavement Construction Quality Control

Bian Ai-guo

（Management Consulting Co.， Ltd.， Jiangsu Tong Yuan Nanjng Jiangsu 210000）

【Abstract】SMA by the asphalt binder with a small amount of fiber stabilizer， fine aggregate and higher amounts of filler （powder） consisting of mastic asphalt， fill in gap-graded coarse aggregate skeleton gap， formed integrally formed asphalt material. SMA pavement because of its good sliding properties and resistance to rutting is widely used in highway surface layer. In this paper， SMA Pavement Construction Quality Control made a detailed introduction.

【Key words】Highway；SMA pavement surface；Quality control

1. 概述

沥青玛蹄脂碎石路面（简称SMA），不仅具有较好的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性，而且由于粗集料的嵌挤，使其还具有良好的抗滑、抗车辙等性能，近年来在我国被逐渐推广应用到高速公路上。但是由于有的施工单位SMA路面不正确的配合比设计和施工以及经验不足等原因，造成了已施工的个别SMA路段出现了种种病害。为了更好的吸取教训，总结经验，更进一步熟悉和了解SMA的特性，笔者结合多年的施工及监理经验谈谈SMA路面混合料的施工质量控制要点。

2. SMA特性

SMA混合料为间断级配，粗集料多、矿粉用量多、沥青用量多、细集料少；粗集料颗粒石-石接触，形成骨架结构，再由沥青、矿粉、木质纤维、玛蹄脂填充其空隙，成为一种密实结构的沥青混合料，SMA路面使用的实践表明，与传统的沥青路面相比较还具有以下特性：（1）优良的高温稳定性；（2）良好的耐久性；（3）良好的表面特性；（4）良好的低温抗裂性。

3. 配合比设计

SMA-13沥青混合料按三阶段进行配合比设计，即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段。通过配合比设计决定沥青用量、混合料的品种及级配。

（1）目标配合比设计阶段。

用实际使用的材料计算各种材料用量比例，配合成符合规定的矿料级配，进行马歇尔试验确定沥青用量，以此矿料级配及沥青用量作为目标配合比，供拌和机确定每个料仓的供应比例、进料速度及试拌使用。将试验资料报监理工程师审查，经批准后再进行生产配合比的调试。

（2）生产配合比设计阶段。

从二次筛分后进入各料仓的材料中取样进行筛分，以确定各热料仓的材料比例，供拌和机控制使用。同时反复调整，最终达到供料均衡，并取目标配合比设计和最佳的沥青用量及最佳沥青用量+0.2%、-0.1%等三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。将试验资料报监理工程师审查，经批准后再验证生产配合比，铺筑试验路段。

（3）生产配合比的验证阶段。

拌和设备采用生产配合比以及最佳沥青用量进行试拌，铺筑试验段，并取拌出的沥青混合料及试验段上钻取的芯样进行马歇尔试验，从而确定生产用标准配合比，以标准配合比作为生产控制的依据和质量检验的标准。

4. 原材料的技术要求

（1）沥青采用优质SBS改性沥青。

（2）粗集料应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近似立方体颗粒的碎石，粒径大于2.36mm。宜采用玄武岩集料或辉绿岩集料。集料质量应从源头抓起，派专人进驻集料加工厂，对不合格的集料不得装车、装船。

（3）细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的玄武岩、辉绿岩或石灰岩细集料，不能采用山场的下脚料。主要控制指标是砂当量，一般不小于60%（图纸如有要求，遵照图纸规定）。

（4）填料宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁。拌和机回收的粉料不得用于拌制沥青混合料，以确保沥青上面层的质量。

（5）抗剥离剂根据试验结果确定是否需要掺加沥青抗剥离剂，沥青上面层用抗剥离剂，应有较强的抗老化性能，在160℃老化5小时后，其性能应能满足规定。抗剥离剂的掺量一般为沥青质量的0.4%。

（6）稳定剂采用优良的木质素絮状纤维，掺加比例为沥青混合料总质量的0.3%-0.4%，纤维掺加量的允许误差宜不超过±5%。

纤维应存放在室内或有棚盖的地方，松散纤维在运输及使用过程中应避免受潮，不结团。

5. 拌合

5.1 SMA混合料的拌和时间应比改性沥青混合料适当延长，SMA混合料的拌和温度宜控制在170度以上，同时干拌和湿拌的时间也要适当延长，因此，拌合机的效率有所降低。

表1 改性沥青SMA-13拌和时间及加料次序

加矿料加矿粉干拌约10s 加沥青加纤维湿拌约45s 出料约5s

总生产时间约60～70s

5.2 为保证混合料拌合均匀，必须作好以下几点：

（1）混合料的出料温度是整个改性沥青SMA-13施工的关键，是保证摊铺和碾压质量的基础。拌合时，集料的加热温度控制在180～190℃，沥青的加热温度在170～180℃，混合料的出厂温度一般为170～180℃。

（2）拌和楼控制室要逐盘打印沥青及各种矿料的用量和拌和温度，并定期对拌和楼的计量和测温进行校核；每天应用拌和总量检验各种材料的配合比和SMA-13油石比的误差。

（3）拌和时间由试拌确定。SMA-13拌和时间及加料次序按表1选用，拌和必须使所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料，并以沥青混合料拌和均匀为度。

（4）纤维必须在混合料中充分分散，拌和均匀。拌和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设备喷入拌和锅，拌和时间宜延长5s以上。颗粒纤维可在粗集料投入的同时自动加入，经5～10s的干拌后，再投入矿粉。工程量很小时也可分装成塑料小包或由人工量取直接投入拌和锅。

（5）SMA-13的矿粉需要量比一般热拌沥青混合料增加2倍，一个螺旋升送器往往来不及供料，也需要等候。如果在施工中矿粉的添加由两个散装矿粉罐的螺旋送料器同时供料，可以缩短矿粉上料时间。

（6）拌和时注意目测检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。如混合料有无花白、冒青烟和离析等现象。如确认是质量问题，应作废料处理并及时予以纠正。在生产开始以前，有关人员要熟悉本项目所用各种混合料的外观特征，这要通过细致地观察室内试拌的混合料而取得。

（7）严格控制油石比和矿料级配，避免油石比不当而产生泛油和松散现象。调整矿粉填加方式，避免矿质混合料中小于0.075mm颗粒偏低的现象出现。每台拌和机开拌后每天上午、下午各取一组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验，检验油石比、矿料级配和改性沥青SMA-13的物理力学性质，每周检验1～2次残留稳定度。

（8）SMA混合料中沥青用量较大，为防止沥青析漏，不宜在储料仓中储存，且不得储存过夜。

6. SMA-13的运输

（1）采用数字显示插入式热电偶温度计（必须经常标定）检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度要大于150mm。在运料卡车侧面中部设专用检测孔，孔口距车箱底面约300mm。

（2）拌和机向运料车放料时，汽车应前后移动，分三堆装料，以减少混合料离析现象。

（3）根据拌和机实际作业时的拌和能力结合拌和厂至施工现场的运距来确定运输车辆，摊铺机前方确保有5辆车等待卸料，防止出现停工待料现象。

（4）由于改性沥青SMA-13施工温度要求较高，在运输过程中运料车必须全部采用完整无损的双层篷布覆盖，防止结合料表面结硬，防止温度离析。

7. SMA-13的摊铺

（1）运料车在摊铺机前10～30cm处停住并挂空挡，卸料过程中由摊铺机推动汽车同步前进，卸料完毕后，即驶离摊铺机。

（2）摊铺机开工前应提前0.5～1h预热熨平板不低于100℃，要不然摊铺机起步时由于熨平板温度较低，沥青砼摊铺后表面会有划痕。改性沥青SMA-13在高温状态下主要靠粗集料的嵌挤作用，适当提高夯锤的振捣频率，在摊铺机夯锤振捣与熨平板的共同作用下，基本上可以达到预压效果。剩余的压实系数极小，所以初压的痕迹也极小，进而保证了路面的平整度。

（3）由于SMA-13的粘度非常大，摊铺温度和摊铺速度控制不好，会产生横向裂纹。为保证其匀速、不间断地连续摊铺，消除摊铺过程中产生的横向裂纹，摊铺温度严格控制不低于150℃，摊铺速度按2～3m/min左右予以调整，不得超过3m/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，予以消除。摊铺过程切忌停铺用餐，争取做到每天收工停机一次。

（4）用机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工修整，只有在特殊情况下，需在现场技术人员指导下，允许用人工找补或更换混合料，缺陷较严重时应予铲除。

（5）改性沥青SMA沥青混合料上面层采用非接触式平衡梁装置控制摊铺厚度。由两台摊铺机联合作业实施摊铺，前摊铺机过后，摊铺层纵向接缝上应呈斜坡，后面摊铺机应跨缝5～10cm摊铺。两台摊铺机距离不应超过10m。

（6）摊铺机刮料输送器通过闸门后供料和螺旋摊铺器向两侧布料，摊铺前应调试好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转相匹配。螺旋布料器的料量高于螺旋布料器中心，使熨平板的挡料板前混合料在全宽范围内均匀分布，并在每天起步前将料量调好再实施摊铺，避免摊铺层出现离析现象。

（7）摊铺时注意摊铺机接料斗的操作程序，以减少粗细料离析。摊铺机集料斗应在刮板尚未露出，尚有10cm厚的热料时，下一辆运料车即开始卸料，做到连续供料，并避免粗料集中产生的离析现象。

（8）如果摊铺机中途出现停顿，摊铺机下存留的改性沥青SMA-13温度迅速下降，等料时间过长，混合料表面会结成硬壳，影响继续摊铺，所以必须将硬壳去除才行。所以，如果不能连续供料，预计等候时间较长时，摊铺机应该将剩余的混合料都摊铺完，抬起摊铺机，做好临时接头，将混合料压实，避免出现冷却结硬的情况。

（9）摊铺SMA需收听天气预报，根据天气情况决定是否施工，摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压实成型的混合料，遭受雨淋的混合料应废弃，不得卸入摊铺机摊铺。

8. SMA-13的碾压

8.1 对于改性沥青SMA-13路面施工，碾压是最重要的一环，保证及时碾压非常关键。改性沥青SMA-13由于粗集料嵌挤良好，碾压过程中的推挤很小，可以使用较重的压路机在很高的温度下碾压，一旦改性沥青SMA-13的温度下降，改性沥青的粘度增大，压实就达不到要求。

8.2 除沥青用量较低，经试验证明采用轮胎压路机碾压有良好效果外，不宜采用轮胎压路机碾压，以防将沥青结合料搓揉挤压上浮。

8.3 改性沥青SMA-13路面的碾压采用刚性碾压，压路机宜选用四台双钢轮振动压路机。碾压方法和注意事项注意以下几点。

（1）改性沥青SMA的初压、复压采用钢轮振动压路机碾压，碾压时应按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压，这是与一般沥青混合料碾压方式最大的区别。压路机必须紧跟在摊铺机后面，只有在高温条件下碾压才能取得最好效果，碾压终了温度应不低于110℃；慢压是针对目前碾压速度普遍过快的现象来说，一般要求的碾压速度不能超出2～4Km/h；高频和低幅方式对提高改性沥青SMA-13的压实度，防止石料损伤，保持石料有良好的棱角性和嵌挤作用具有重要的意义，大振幅很容易造成碾压过度，使石料压碎（或玛蹄脂上浮），产生“过碾压弹簧”现象。

（2）压路机不允许在新铺混合料上转向、调头、左右移动位置、突然刹车或停机休息；其他机械设备不能在未冷却结硬的路面上停留。原则上所有机械，尤其是压路机从开始碾压进入角色后便不能停机，直至该段路面施工结束，否则容易产生局部波浪。

（3）在初压和复压过程中，采用同类压路机并列成梯队压实，不得采用首尾相接的纵列方式。采用振动压路机压实改性沥青SMA-13路面时，压路机轮迹的重叠宽度不应超过20cm，采用静载压路机时，压路机的轮迹应重叠1/3～1/4碾压宽度。

初压时始终让从动轮在后，避免由于温度高轮前易留下波浪，影响平整度；终压用光轮压路机以消除轮迹。

（4）压路机应以均匀速度碾压。压路机适宜的碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类型而别。碾压速度按表2并通过试铺确定。

（5）改性沥青SMA-13路面摊铺后应抓紧碾压，由专人负责指挥协调各台压路机的碾压路线和碾压遍数，使摊铺面在较短时间内达到规定压实度，且碾压温度符合规定。压路机折返应呈梯形，不应在同一断面上。

（6）对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数及碾压温度应设专岗检查。改性沥青SMA-13路面应严格控制碾压遍数，在压实度达到马歇尔密度98%以上，或者路面现场空隙率不大于6%后，不再作过度碾压。如碾压过程中发现有沥青马蹄脂上浮或石料压碎、棱角明显磨损等过碾压的现象时，应停止碾压。

（7）在桥梁、涵洞和通道等构造物的接头处，以及匝道、港湾或紧急停车带等摊铺机和压路机难以正常操作的部位，要辅以小型机械或人工操作快速进行，保证其施工温度。

（8）防止粘轮，每天施工前对压路机的洒水装置进行严格检查，选用纯净的清水，避免管道堵塞，因SMA沥青粘度大，混合料会大面积沾起，严重影响平整度及外表美观。

（9）防止漏油，施工前对所选用的压路机进行严格检查，禁止使用漏机油或柴油的压路机。

（10）碾压达到规定的遍数以后，紧跟着进行平整度检测，发现局部平整度较差的部位，立即进行适当的碾压处理。

（11）由于SMA沥青混合料的施工受温度限制，只有终压后表面温度低于50℃情况下才能开放交通，为防止污染面层，竣工验收前应进行交通管制。

9. 结束语