高等级公路SBS、SMA混合料面层的施工技术

（中交二公局第四工程有限公司，河南 洛阳 471013）

传统的沥青混凝土路面高温延展性、低温抗裂性、柔韧性等较差，在气候和重载交通等因素的长期影响下，路面易出现裂纹、孔洞、松散等病害问题，很多公路未到设计使用年限，便已是“千疮百孔”。随着公路施工技术的不断发展，更具优势的SBS改性沥青SMA混合料面层逐渐开始在高等级公路建设中得到应用，良好的稳定性、低温抗裂性和防水性能可更好地适应气候变化和重载交通的影响，减少了路面病害的发生，提高了公路使用寿命。因此，在当前交通量日益增大，车辆超载严重的形势下，SBS改性沥青SMA混合料面层更加具有推广应用的必要。

一、SBS改性沥青SMA混合料面层的特点及形成机理

SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体。SBS改性沥青因能够同时改善沥青的高低温性能及感温性能，而被广泛采用，目前约占全球沥青需求量的三分之二，成为众多的沥青改性剂中研究和应用最多的一个品种。

SBS的优势。SBS是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，具有明显的两相结构和两个玻璃化转变温度，即聚丁二烯为连续相，聚苯乙烯为分散相。第一个玻璃化转变温度为-88℃～-83℃，第二个玻璃化转变温度为90℃，在两个玻璃化转变温度之间，物理交联、固定链段、硫化增强及防冷流性能较佳。可以有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、内聚附着性能、混合料的稳定性、耐老化性等。

SMA特点介绍。SMA是一种由间断级配粗集料为骨架结构，SBS改性沥青、矿粉、纤维稳定剂和少量细集料组成的沥青玛蹄脂为填充的沥青混合料。SMA沥青玛蹄脂混合料是目前国际公认的耐久性好，抗变形能力强的沥青路面混合料，良好的强度和稳定性可有效抵御各种外部作用力，即使在重载车辆的长期巨大荷载和摩擦力下，路面也不易出现车辙、松散和裂缝；此外，SBS改性沥青SMA混合料面层还具有良好的防水性和低温抗裂性，在各种复杂气候条件的长期影响下，较少发生病害，仍能保持较好的平整度。

SMA的性能机理。SMA良好的性能与材料组成密切相关，与普通的密级配沥青混凝土（AC）相比，SMA混合料按照内摩擦角最大原则，以质地坚硬、耐磨性好、外形立方的石料（一般为玄武岩、花岗岩）作为粗骨料，充分利用了坚硬石料之间紧密嵌合、相互支撑的作用，有效提高了SMA混合料的抗变形性和耐磨性能，是受力的主体。因此，在SMA混合料中，4.75mm以上坚硬的的粗骨料占到了蹄脂结构的70%～80%。SMA良好的防水性能则主要因为混合料中沥青的用量较大，含量约为6%，沥青油膜填充粘合在骨料间隙和面层，使路面基本不透水，既保持了行车的稳定性和舒适性，同时提高了路面防水侵蚀的能力。为了提高沥青路面对于温度的适应性，混合料在采用SBS改性沥青的基础上，还加入了适量的纤维稳定剂，从而消除了路面在施工和运行中泛油的现象。

二、SMA原材料及配比的控制

SMA混合料相较与普通的沥青混合料，最为关键的技术指标在于对原材料的选择和配比的控制。

粗集料。粗集料是蹄脂结构的骨架支撑，是SMA路面承载的主体，其作用是利用集料之间的嵌挤作用，为沥青路面提供良好的物理性能。为提高路面的强度、耐磨性能和高温稳定性，粗集料应选择质地坚硬、吸水性强、粒度均匀的碎石材料；为使其具有良好的嵌挤作用，同时要求粗集料外观粗糙、有棱角，外观接近立方体。为保证粗骨料与沥青良好的黏结力，使用前应对粗集料表面灰尘、污垢等用水清理干净，并加以干燥。

细集料。细集料选用4.75mm以下棱角分明、表面粗糙的石灰岩机制砂，要求表面洁净无杂质。其作用主要是填充粗集料之间的间隙，提高粗集料相互之间嵌合的稳定性，使路面结构获得更好的抗变形能力，同时提高路面的防渗性能。作为粗骨料之间的填充料，细集料的用量也是较少的，只相当于碎石混合料总重量的20%左右。

填料。填料是SMA细集料的粒径之下，进一步形成的黏合填充材料，其作用与细集料相类似。填料是沥青玛蹄脂粘结剂重要组成，经过与沥青、纤维等材料的充分混合，使沥青的物理性能得到改善，形成具有更好粘结性和高温稳定性的沥青黏合料。填料必须使用新磨的石灰石粉，不得使用二次回收的石粉和其他石粉。

沥青。沥青是沥青路面的核心材料，其性能的优劣直接影响到粗、细集料的粘附性和路面结构的稳定性。目前SBS改性沥青已得到广泛应用，其低温抗裂性和高温抗车辙性能明显优于普通沥青，是当前SMA混合料面层施工的首选。

纤维稳定剂。纤维稳定剂拌和到沥青当中，可作为沥青的加筋料，起到增强沥青的黏结性、稳定性的作用，使沥青的各项性能得到提高。常用的纤维稳定剂包括:木质纤维、尼龙纤维、石棉纤维等，添加量通常在总沥青混合料的0.3%左右，在混合料搅拌的过程中用自动投料机定量添加。

三、SMA混合料面层的施工

SMA混合料的施工过程，主要包括配料拌和、运输、摊铺碾压和接缝等。

对拌和过程的控制是保证混合料质量的关键环节，重点是对拌和温度的控制。各阶段加热温度通常需要控制：沥青预加热阶段170℃～175℃；集料拌和阶段210℃～220℃；混合料出厂温度180℃～190℃，当温度高于195℃时，混合料必须废弃。拌和过程中应采用测温设备密切监控加热温度，准确控制温度。混合料的拌和应以均匀散开，沥青混合料全部裹覆在矿物颗粒上位度，根据设备运行情况不断调整，最终确定拌和时间。一般情况下，拌和时间约为60s，其中混合料的干拌时间为5s，喷入沥青后的湿拌时间为3s，加入矿粉、纤维后的拌和时间约为45s。具体拌和时间还应根据实际情况加以调整。正式铺路之前应进行试拌，通过肉眼观察和取样试验，判断混合料质量是否合格，矿料级配和沥青用量是否符合设计要求，由于沥青混合料在长时间贮放后容易出现表面硬化或是发生沥青析漏的情况，不利于摊铺，因此，沥青混合料最好是现用现拌，避免隔天使用。

因为SMA沥青混合料的沥青玛蹄脂的粘性较大，装车前要在车厢的底部涂刷足够多的油水混合物，以防在运输途中粘结车底。为了防止日晒和风干致使其表面结成硬壳，装车后必须要在混合料表面加盖油布。

沥青混合料采用自卸车运至施工现场，运输中需加盖帆布进行保温，防止热量散失、混合料冷却固化。摊铺前首先将下层表面附着的尘土、脏污等清理干净，必要时补洒适量粘层油，确保沥青混合料与下层的良好粘结，保证摊铺的平整度。SMA混合料的摊铺速度应与生产能力相匹配，以达到摊铺的连续不间断，通常摊铺速度保持在2～3m/min；此外，还应保持摊铺温度在160℃以上；摊铺时还应注意缩短两台摊铺机之间的距离，确保接缝为正常的热接。碾压均采用大吨位双钢轮压路机，紧跟在摊铺机后施工，尤其是在冬季气温较低时，以防止混合料压实在之前发生冷却，从而确保压实效果。

纵缝热接是并排纵向一次性整幅摊铺，消除产生的接缝，可提高路面平整度，美化路面的视觉效果。产生的工艺性横缝，可以在摊铺时设置边部挡板，也可以在沥青SMA层铺设尚未冷却之前切割整齐，将接缝冲洗干净。下次施工时涂刷粘层油，即可将横缝掩盖。