SMA沥青路面施工技术研究

2015-08-05李东胜

黑龙江交通科技 2015年3期

李东胜

(忻州市交通运输局公路工程公司)

0 引言

随着我国经济以及公路交通运输的迅速发展，公路大型车辆以及超载车辆持续增加，公路沥青路面中的车辙、泛油以及裂缝等早期病害问题日益突出。为了解决沥青路面的早期病害问题，提高沥青路面的高低温性能以及水稳定性，SMA 路面在公路工程应用逐步普及，已经成为公路工程重要的路面形式。但是SMA 路面由于施工工艺与普通沥青路面也有较大的不同，因此对于施工作业管理也提出了新的要求，施工技术人员必须结合SMA 路面的特点，强化质量管理，以充分发挥SMA 路面的技术优势，提高公路工程的整体建设水平。

1 SMA 混合料结构组成特点

SMA 区别于骨架嵌挤型的AC 密级配混合料最大不同之处在于采用间断级配，通过粗集料碎石形成骨架，并由沥青、矿粉、纤维以及少量细集料填充形成沥青玛蹄脂，SMA的结构特点主要有以下几方面:

(1)粗集料与矿粉用量相对较高。SMA 属于间断级配，为了形成骨架结构，粗集料的颗粒含量很高，一般情况下粒径超过4.75 mm 的粒径含量可以达到70%～80%，同时矿粉的用量也较高，用量通常在8%～12%，粉胶比往往在常规的1.2 的之上。

(2)细集料的用量较少。出于间断级配结构的需要，在SMA 中细集料的用量很少，4.75 mm 以下细集料的用量通常不足30%，基本上不参与骨架结构的构建。

(3)沥青用量较高。SMA 混合料的沥青用量通常要比普通沥青混合料高出1%以上，而且对于沥青结合料的粘结性、温度稳定性有着更高的要求，因此在SMA 混合料中一般选择使用改性沥青改善沥青的感温性与粘附性能。

(4)少量使用纤维稳定剂。由于SMA 混合料中沥青用量较高，因此在混合料的结构设计中，往往需要使用纤维稳定剂起到加筋作用，以改善沥青混合料的性能。纤维稳定剂主要采用木质纤维素或者是矿物纤维。

SMA 混合料“三多一少”的结构特点，提高了混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗滑抗裂性，不仅可以有效的解决沥青路面常见的车辙、开裂等病害问题，而且还可以起到降低噪声的作用，因此在我国高等级公路路面中的应用较为普遍。

2 SMA 混合料原材料的质量要求

(1)沥青胶结料。为提高整体路面结构的承载力和整个沥青面层的抗车辙能力，SMA 沥青混合料一般采用SBS改性沥青，对于沥青质量重点确保针入度、延度、软化点、闪点、溶解度、弹性恢复、老化性能等技术指标满足施工技术规范的要求。

(2)粗集料的选择。由于粗集料在SMA 混合料中起到骨架作用，因此粗集料的质量及其物理性能对路面的使用性能有着非常重要的影响。对于粗集料应当选择使用清洁、无塑性的基性火成岩(玄武岩)，重点确保集料坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体，具有良好的颗粒形状与表面纹理，而且与沥青应有良好的粘附性。同时应对粗集料的压碎值、洛杉矶磨耗损失、表观相对密度、吸水率、坚固性、针片状颗粒含量、软石含量等指标进行试验检测，确保满足施工使用要求。

(3)细集料。SMA 混合料中的细集料应采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的机制砂，同时应该对细集料的表观相对密度、坚固性、含泥量、砂当量、亚甲蓝值、棱角性等技术指标进行试验检测，确保满足施工技术规范的要求。

(4)填料。填料应尽量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，同时确保矿粉的表观相对密度、含水量、粒度范围、亲水系数、塑性指数、加热安定性等技术指标满足使用要求。此外，为了提高沥青混合料的抗水损害能力，矿粉中宜掺加部分生石灰粉，生石灰粉的含量应占骨料的1.3% ±0.3%左右。

(5)纤维稳定剂。纤维稳定剂大多采用木质纤维素，重点确保纤维长度、灰分含量、吸油率、含水率等几项技术指标的合格。

3 SMA 混合料的配比设计

(1)矿料级配设计。按照施工技术规范的要求，SMA 混合料工程设计级配范围应满足表1 的级配范围的要求。

表1 SMA 矿料级配范围

(2)配比设计。SMA 混合料配合比设计采用马歇尔试验配合比设计方法，应该分目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比设计验证三个阶段进行混合料的配比设计。同时在配合比设计的基础上，进行车辙试验、水稳定性检验及低温小梁弯曲试验。配比设计的具体设计要求如表2 所示。

表2 SMA 混合料马歇尔试验配合比设计技术要求

4 SMA 路面施工管理

(1)混合料的生产与运输。SMA 混合料的拌和温度要与所采用沥青相对应，并通过粘温关系曲线确定。对于在SMA 混合料中常用的SBS 改性沥青拌和温度一般控制在180～185 ℃。沥青混合料拌合时间需经试拌确定，一般是先添加集料与纤维干拌10 s 左右，然后添加矿粉与沥青湿拌40 s左右。在混合料的拌和生产过程中，应该对出料情况进行跟踪检查，并采用马歇尔试验、抽屉试验、析漏以及飞散试验对油石比、级配以及物理力学指标等进行试验检测，确保满足施工技术规范的要求。为了避免出现混合料的离析问题，在装料过程中，不能一次性装成锥形，应前后移动车辆呈“山”字型装料，按照前部再后部最后中间的顺序进行装料。沥青混合料运输过程中应采取蓬布保温措施，除顶端保温还要注意侧壁保温，确保到场的混合料摊铺及压实温度满足施工要求。

(2)现场摊铺施工。正式摊铺作业前，应该对摊铺机的熨平板进行预热，确保熨平板温度不低于100 ℃，并对摊铺机的振捣装置以及各个部位的连接进行检查。如果摊铺路幅相对较宽，沥青摊铺机应该采用梯队作业方式，确保两幅之间应有3～6 cm 左右宽度的搭接，并避免在车道轮迹带搭接。为了保证混合料的初始压实，摊铺机熨平板应具有合适的振捣频率和振幅。摊铺过程的主要问题是采取适当的摊铺速度，一般控制在2～3 m/min 左右。施工中应严格保证混合料的供应和连续摊铺，在摊铺过程中绞笼中的混合料不得少于2/3，混合料摊铺过程中不得随意停机，并注意现场的控制管理以减少离析现象。

(3)压实施工。由于压实度的高低直接影响到沥青路面的使用寿命和早期损害的可能性，因此在施工过程中应该将压实度作为施工质量控制的关键。对于SMA 路面的碾压施工作业管理上，应该严格按照试验段确定的参数要求，合理的配置括压路机的台数、吨位及机型，同时明确压路机与摊铺机的距离、碾压温度、碾压速度、压路机洒水情况、碾压段长度、调头方式等相关施工作业的要求。对于沥青路面的压实，应该按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行路面碾压，控制控制碾压段的长度在20～30 m 左右，采用双钢轮压路机分别静压、振动碾压1 遍作为初压，之后采用震动压路机进行7～8 遍左右的复压，最后采用双钢轮压路机静压1遍收光。需要注意的是，在SMA 路面施工中，严禁使用胶轮压路机以免造成沥青玛蹄脂被挤出。为达到良好的压实效果，在现场压实的控制上应该按照平均空隙率4%～6%，极值3%～7%的要求进行压实度的控制。