高速公路SMA沥青路面施工技术研究

2015-08-05罗有敬

黑龙江交通科技 2015年1期

罗有敬

(广西壮族自治区隆林公路管理局)

0 引言

SMA 沥青路面因其使用寿命长，维修养护成本低，社会效益、综合经济效益以及环境效益突出，所以在高速公路路面工程中尤其是上面层结构得到了广泛应用。但由于SMA对原材料要求、配合比设计以及生产施工阶段与常规沥青混合料有着很大的区别，因此对于施工质量控制管理也提出了较高的要求。这就要求施工单位必须明确SMA 沥青路面施工技术要点，并严格按照现行《公路沥青路面施工技术规范》以及相关试验规程等要求做好施工技术质量管理。

1 SMA 沥青路面应用技术优势分析

沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphal)，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。其结构特点在于粗集料用量多(占70%以上)、沥青用量多(5.5%～6.5%)、矿粉用量多(8%～12%)、细集料用量少。SMA 相比于现行规范规定的AC、AM 等沥青混合料，其优点主要体现在以下几个方面。

(1)高温稳定性能很好。组成SMA 间断级配的粗集料，压碎压技术要求不大于26%，骨架承载能力强。通过粗集料颗粒间良好的嵌挤作用以及在沥青玛蹄脂填隙强劲粘结力作用下，沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力。

(2)低温抗裂性能强。SMA 沥青混合料大多采用改性沥青，拉伸性能相对较好。而且在混合料内部的玛蹄脂具有较好的粘结作用，玛蹄脂的韧性以及柔性能够有效的提高沥青混合料的低温变形性能。

(3)具有很好的水稳定性。由于SMA 一般选择使用粘度较大的改性沥青，因此沥青与集料的粘附性能较好，而且空隙率相对较小，决定了SMA 在水稳定性方面具有较好的优势。

(4)抗滑性能明显。SMA 选用的粗集料一般选择使用玄武岩、辉绿岩等坚硬粗糙的优质石料，抗磨耗损失能力强，而且由于采用间断级配，构造深度也相对较大，因此抗滑性能得到大幅提高。

2 SMA 沥青路面施工原材料的质量控制

(1)沥青。应用于SMA 沥青路面的沥青主要是以SBS类改性沥青为主，这是由于SBS 类改性沥青的感温性、粘弹性技术优势较为突出。其常规技术要求见表1 所示。

(2)粗集料。由于粗集料在SMA 中起到嵌挤以及形成骨架的作用，因此应当尽可能的选择使用机制非吸水性的粗集料，在施工中重点对粗集料的压碎值、磨耗值、坚固性、针片状颗粒含量以及软石含量等质量技术指标进行要求控制。

(3)细集料。细集料应尽可能采用机制砂或石屑，细集料重点确保表观相对密度、坚固性、含泥量、砂当量、亚甲蓝值以及棱角性技术指标符合质量要求。

(4)矿粉。必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，重点确保粒度范围(＜0.6 mm，100%、＜0.15 mm，90%～100%、＜0.075 mm，75%～100%)、亲水系数＜1 以及塑性指数＜4%符合质量要求。

表1 SBS 类改性沥青常规技术要求

(5)纤维稳定剂。组成SMA 的纤维稳定剂可选用木质素纤维、矿物纤维等。实际施工中一般选用木质素纤维。木质素纤维具有良好的韧性、分散性和化学稳定性，吸水能力强，有非常优秀的增稠抗裂性能。其技术作用主要是:触变、防护、吸收、载体和填充剂。

3 SMA 沥青路面混合料的配合比设计

3.1 目标配合比设计

(1)级配设计。在施工过程中，首先将原材料即粗、细集料进行筛分，其规格应符合现行《公路沥青路面施工技术规范》要求。初步确定几组不同比例的矿料级配，SMA 矿料级配范围宜直接采用见表2 所示。

表2 沥青玛蹄脂碎石混合料矿料级配范围

(2)最佳沥青用量确定。对于选择的设计级配，按照间隔0.3%确定不同的沥青用量，进行马歇尔试验验证，通过对不同油石比的空隙率VV、矿料间隙率VMA、粗集料骨架间隙率VCA(包括VCAmix和VCADRC)、沥青饱和度VFA、稳定度以及流值的测试，重点确保VMA 不小于17.0%、VFA 介于75%～85%之间以及VCAmix不大于VCADRC等几项技术指标符合技术要求，然后根据确定技术指标合格的沥青用量范围的平均值作为最佳沥青用量。在确定最佳沥青用量之后进行谢伦堡析漏试验、肯特堡飞散试验、车辙试验、残留稳定度、渗水系数以及低温弯曲试验，最终确定满足要求的最佳沥青用量。

3.2 生产配合比的调整

按照目标配合比确定的材料比例，首先对热料仓进行标定并进行筛分试验，确定热料仓各种矿料的最佳比例，并根据掺配比例计算矿料的合成级配。对于生产配比合成级配应控制与目标配合比合成级配差值在一定范围以内，具体指标要求见表3 所示。

表3 生产配合比合成级配技术标准要求

然后按照目标配比的最佳油石比以及油石比±0.3%进行马歇尔试验，进而最终确保生产配合比的SMA 混合料的体积指标及其力学性能符合技术要求。

4 SMA 沥青路面施工现场工艺控制

(1)沥青混合料的拌和。为了确保SMA 沥青路面摊铺质量，必须将温度控制作为拌和生产的关键内容。在拌和过程中，宜控制沥青加热温度在165～175 ℃，集料加热温度在190～220 ℃，出料温度在170～185 ℃。在拌和顺序的控制上，首先添加粗、细集料与纤维稳定剂干拌10 s 左右，然后添加矿粉与沥青湿拌40 s 左右，在施工现场应该及时进行马歇尔试验、抽屉试验、析漏以及飞散试验，确保油石比、级配以及物理力学性能指标符合要求。

(2)沥青混合料的装运。为尽可能避免SMA 混合料出现离析，在给运料车车厢装料过程中，宜按前—后—中的顺序进行;在运输过程中，必须采取覆盖篷布等保温措施对混合料进行保温，避免因混合料温度下降超过规定而被废弃造成损失。在运抵施工现场后应及时检测混合料温度，确保混合料到场温度不低于165 ℃。若混合料不符合施工温度要求，或已经结成团块、已遭雨淋的不得铺筑。

(3)沥青混合料的摊铺。在进行SMA 混合料的摊铺作业之前，首先将下承层清扫干净，并完成粘层或者是封层的施工。当路表温度低于15 ℃以及环境温度低于10 ℃时不宜进行SMA 混合料的摊铺施工。在正式摊铺之前还应提前预热摊铺机熨平板。SMA 混合料的摊铺速度一般按1～3 m/min 的速度进行控制，重点确保摊铺均匀、不间断的进行。

(4)沥青混合料的压实。对于SMA 混合料的压实，应根据摊铺机摊铺速度和铺筑宽度、压路机碾压速度以及压实度要求，综合确定压路机的配置数量。按照高速公路施工经验，一般需要配置压路机数量为4～5 台，而且尽量避免使用胶轮压路机，以免因揉搓碾压造成沥青玛蹄脂被挤出。路面压实应按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行，压路机碾压速度应控制在2～3 km/h。为保证压实温度，宜控制初压温度不低于150 ℃，复压温度不低于135 ℃，压实路段长度宜控制在30～40 m 范围内。