关于SMA-13沥青路面施工质量控制的探讨

赖福进

龙岩市永定区宏辉城市建设发展有限公司

1 工程概况

本文依托永定区两岸沿河路白改黑工程（国道G357线永定汽车站至寒陂下），项目位于龙岩市永定区城区凤城街道，改造道路起点位于沿河南路，起点桩号K0+000，道路终点位于永杭路，终点桩号K4+187.295，线路全长4187.295m，红线宽度：K0+000～K0+520 段为24m，K0+520～K1+620 段为40m，K1+620～K2+420段为21m，K2+620～K4+187.295为30m，道路等级为城市主干路，设计车速40km/h。本工程新建道路沥青路面面层结构为8cmAC-25（Ⅰ）+4cmSMA-13（Ⅱ），旧路改造沥青路面面层结构为8～12cmAC-25 密级配沥青调平层（Ⅰ）+8cmAC-25（Ⅱ）+4cmSMA-13（Ⅲ），全线道路路面上面层均采用4cm 厚SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料。

2 原材料质量控制

2.1 集料

SMA 沥青玛蹄脂碎石混合料的结构特点为“三多一少”，即“粗集料、沥青、矿粉多，细集料少”，粗集料作为SMA的骨架，其石质的坚韧性、颗粒形状和棱角性直接决定了集料的嵌挤作用好坏，进而影响路面强度、抗磨耗、抗磨光、使用耐久性等许多方面的性能，粒径4.75mm 以上的粗集料在SMA 中占比高达70%～80%，是SMA的重要组成部分[1]。应选用表面洁净干燥、无风化、粗糙、坚硬、有棱角且形状接近立方体的碎石，严格控制针片状集料含量，本工程粗集料选用的花岗岩是坚硬、耐磨、无有害杂质且具有良好嵌挤能力的优质石料，但其与沥青黏附性较差（黏附性仅3 级），因此本工程加入0.3%的抗剥落剂，使其与沥青黏附性能达到5级，粗集料质量技术指标见表1。

表1 粗集料质量技术指标

细集料在SMA中的含量较少，不超过10%，主要作用为填充粗集料形成的骨架，其棱角性起决定作用，影响沥青混合料的内摩阻力，进而影响路面抗车辙性能，因此应选用棱角性良好、干燥洁净、由适当颗粒组成且与沥青黏附性好的细集料，本工程所用细集料为棱角性好的机制砂，其质量技术指标见表2。

表2 细集料质量技术指标

2.2 填料

SMA 混合料骨架间隙填充主要材料为矿粉，其用量高达8%～12%，是普通沥青混合料的2～3倍，选用矿粉应洁净干燥、可自由从矿粉仓中流出。本工程采用三明尤溪矿粉，检验得其表观密度为2.713t·m-3，含水量为0.2%，塑性指数3.2%，亲水系数0.5，均满足技术规范要求。

2.3 改性沥青

SMA 混合料中沥青用量高达5.7%～6.5%，沥青质量至关重要，其决定了沥青混合料的高温稳定性和低温韧性，本工程SMA-13 沥青混合料所用改性沥青由70 号（A 级）基质沥青加入SBS改性剂形成，型号为SBS（Ⅰ-D），改性剂掺量为沥青用量的4.1%，SBS改性沥青的技术性能指标见表3。

表3 SBS改性沥青技术性能指标

2.4 纤维稳定剂

SMA混合料粗集料、沥青用量较高，在储运运输和摊铺过程中极易发生析漏现象，纤维稳定剂的作用正是防止上述现象的发生，其可以吸附沥青、增黏、加筋、稳定、分散[2]等，本工程采用木质纤维，添加量为0.3%，生产公司为福建闽瑞环保纤维股份有限公司，各项性能指标经检测均满足要求。

3 沥青混合料配合比设计优化控制

3.1 矿料级配

沥青混合料级配设计主要是指通过改变矿料中不同粒径集料的比例，形成具有一定空隙率、密实度和内摩阻力的沥青混凝土的过程，矿料级配直接影响沥青混合料结构，导致沥青混合料具有不同的路用性能。SMA粗集料（粒径＞4.75mm）相互嵌挤紧密形成骨架，因此级配以关键性筛孔4.75mm 为基准，在中值27%的基数上上下波动3%，即取通过4.75mm 方孔筛的质量分数为24%、27%和30%，本工程初试级配见表4。选取油石比6%制作马歇尔试件测定相关指标，保证达到粗集料间隙率VCAmix并符合规范要求，最终得出级配2为最佳级配。

3.2 最佳沥青用量

最佳沥青用量为沥青占沥青混合料的比例，过多会导致路面出现泛油、拥包等现象，过少则会导致颗粒松散无法压实而达不到强度要求，沥青用量对混合料性能影响巨大，应在实际工程使用沥青混合料制备前确定最佳沥青用量指标。本工程结合以往工程实际经验，基于前文选取级配，以油石比6.0%为基数，上下浮动0.3%即选取油石比为5.7%、6.0%、6.3%分别进行马歇尔试验，混合料拌和温度为170℃，击实温度165℃，通过测定马歇尔试件密度、稳定度、流值、矿料间隙率等指标，排除不符合规范技术指标要求的试件，得出最佳油石比为6.0%。

表4 SMA-13设计初试级配

3.3 混合料生产

根据前文3.1及3.2节分析及试验结果确定热料仓各种矿料比例为：（9.5mm～19mm）∶（4.75mm～9.5mm）∶（0mm～4.75mm）∶矿粉=34∶33∶27.5∶5.5，油石比6%，木质纤维稳定剂添加量0.3%。沥青混合料生产的施工程序是：施工准备→配合比设计→配合比验证→生产配合比→混合料拌和→混合料出厂。粗细集料应分开存放、抽样检验，沥青混合料干拌时间≥5s，湿拌时间≥3s，拌和均匀无离析接团，沥青裹覆完全，混合料出厂时应逐车观测外观质量及抽测出厂温度。

4 沥青混合料摊铺质量控制

（1）摊铺机械。摊铺机械应尽可能采用进口摊铺机，相较于国产摊铺机，其摊铺混合料更加均匀平整，高程、纵横坡、厚度等指标能满足设计要求，众多工程实例表明进口ABG 型摊铺机效果最佳，本工程采用ABG423 型摊铺机，带5 级振级的夯锤可有效提高路面初始压实度。在开始施工前应对摊铺机进行相应标定工作，适当设定与调整料门高度，料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配，确保充足的混合料被传送到螺旋布料器，摊铺机向前移动过程应保证混合料高度H混合料与螺旋高度H螺旋之间的关系为0.5H螺旋≤H混合料≤0.66H螺旋，使混合料充分拌和、均匀分布，同时，螺旋布料器料量应略高于布料器中心使混合料在全宽范围内均匀分布，防止摊铺层出现离析现象。

（2）摊铺前准备。摊铺前应对上一道工序先行验收，包括高程测量、沉降稳定检验等工作，对路面进行清扫防止有泥土等垃圾，清扫过程同时用高压水冲洗干净，处理完成后注意需喷洒满足要求的黏层油。

（3）摊铺速度。为保证摊铺质量应确保摊铺机连续不间断工作，施工时应确保至少两辆车在摊铺机前等待卸料，防止摊铺机等车，减少摊铺机的停顿，以尽量减少横缝；同时摊铺机行进应缓慢均匀，摊铺速度速度过慢会影响生产效率，过快会导致粗颗粒在熨平板下沿摊铺方向滑动而出现小坑，进而影响路面平整度，因此对摊铺机前进过程的控制有利于提高沥青路面平整度，本工程路面上面层SMA-13 摊铺速度为2m/min，～3.5m/min，下面层AC-25C摊铺速度为2m/min，～4m/min。

（4）摊铺温度。摊铺施工应提前0.5h～1h 预热熨平板，直至熨平板温度达到100℃以上，此要求主要是为了避免熨平板温度较低而与已经具备较高温度的混合料黏结，摊铺层面出现拉毛、小坑洞等凹凸不平，本工程摊铺前熨平板加热至130℃，摊铺温度≥170℃。

（5）摊铺宽度。摊铺宽度过大会导致路面骨料出现左右两侧明显多于路面中间的现象，骨料离析严重，因此对摊铺宽度也应作出要求，一般控制SMA 路面摊铺宽度不宜大于6m，不能大于8m，本工程SMA沥青路面根据道路宽度不同选择2台以上摊铺机成梯队形式进行摊铺作业，单幅摊铺宽度应控制在5m～6m以降低离析，两台摊铺机前后距离不超过10m，相邻两幅搭接宽度在5cm～10cm以内。

5 沥青混合料碾压质量控制

（1）压路机械。由于SMA沥青含量高的特点，不能选用轮胎压路机，否则胶轮碾压极易产生“泵吸”现象，轮胎的揉搓使得沥青玛蹄脂上浮，甚至导致泛油，此外SMA的高黏性也会导致黏轮现象，混合料形成表面缺陷，因此SMA碾压一般采用钢轮振动压路机。本工程上面层SMA 初压采用1#C522 钢轮压路机前进时静压，后退时振动碾压；，复压采用2#CC522 和CC622 钢轮压路机分别振动碾压2遍；终压采用BW203AD压路机静压2遍。

（2）SMA 的碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则[3]。“紧跟”指压路机紧跟在摊铺机后面，SMA 自身有效压实时间较短，应在摊铺过后立马碾压确保足够的碾压温度，低温状态下的碾压会磨掉石料棱角、压碎石料等，因此碾压必须紧跟摊铺，本工程控制初压开始温度≥150℃，复压最低温度≥130℃；终压温度≥110℃。“慢压”是指以均衡速度碾压，方向逐渐改变，禁止拧着弯行走，本工程碾压速度为：钢轮压路机静压时初压速度2～3km/h，复压2.5km/h～5km/h，终压2.5km/h～5km/h，钢轮压路机振动碾压时初压速度为2km/h～4km/h，复压4km/h～5km/h。“高频”是指碾压时压路机振动次数比一般压路机同等时间内振动次数多，以达到充分压实效果。“低幅”压路机振动幅度小，SMA为骨架密实型结构，依靠自身粗集料嵌挤形成一定强度，过强压实功会破坏SMA粗集料骨架和自身结构，因此必须避免过分压实，以低幅的形式既能减小压实功，又能降低振动噪声，减少施工扰民。

（3）钢轮表面混合料黏轮现象不能完全消除，只能尽量避免，可在钢轮表面喷洒适量的均匀雾状水，水经由活性剂处理，可使钢轮表面保持潮湿以避免黏轮。

（4）SMA 路面碾压以压实度98%或孔隙率6%为界，施工时应有专人指挥协调压路机的压路路线及压实遍数，且由专人检查路面压实情况，若压实度超过98%或孔隙率小于6%后应立即停止碾压，防止过度碾压导致路面泛油、棱角磨损等。

（5）碾压顺序为从外侧向中心，两相邻碾压带重叠范围为1/3～1/4轮宽，碾压段长度与摊铺速度平衡，且与施工时气温相关，若气温低碾压长度宜短，若气温高碾压长度宜长，气温在10℃以下时需停止碾压施工，一般碾压段长度控制在60cm～80m。

（6）碾压结束后面层SMA并未冷却，不得在其上停放任何机械设备，也不得撒落矿料、油料等杂物，防止路面出现坑槽等。

6 结语

永定区两岸沿河路白改黑工程采用SMA 作为上面层，各参建单位共同努力，通过把控混合料原材料、级配、油石比、摊铺及碾压质量，取得了良好的效果，提高了路面的抗车辙性能、水稳定性、抗渗性等多项性能，值得在同类工程中借鉴。笔者从事沥青路面工作多年，结合相关工作经验进行论述，实际技术方面有待持续深入挖掘，为提高我国道路经济效益做出贡献。