SMA 改性沥青路面施工技术的应用

王国胜

（山东恒建工程监理咨询有限公司，山东 潍坊 261057）

沥青玛蹄脂混合料（SMA）是由沥青结合料与少量纤维稳定剂、细集料、矿粉等材料作为沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙，组成一体的沥青混合料，具有粗集料多、沥青多、矿粉多和细集料少的特点，路面各项技术指标优良，被广泛应用到公路工程沥青路面的铺设中[1]。SMA 路面施工技术的应用对提高公路沥青路面的整体质量，延长沥青路面的使用寿命有利，施工技术逐步成熟，从经济性、使用功能及全寿命周期看，值得推广。

1 SMA 公路路面施工特点

1.1 SMA 施工温度范围比较窄

SMA 改性沥青材料对温度的要求比较严格，一般情况下，SMA 路面施工需要在比较高的温度下进行施工，若施工环境的气温和路面下承层表面温度低于10 ℃，不能对路面进行SMA 施工。具体要求取决于沥青的等级，改性剂的种类、黏度，气候条件以及铺装的厚度。非改型的沥青混凝土通常要依据其在135～175 ℃的高温下，由其黏度的变化规律来决定。SMA改性沥青混合料拌和温度较一般沥青混合料高10 ℃左右，但不能高于175 ℃。SMA 沥青混合料摊铺碾压温度范围较窄，适于高温碾压，在90～115 ℃容易出现脆化现象，施工难度较大。

施工的具体要求取决于沥青的等级，改性剂的种类、粘度，气候条件以及铺装的厚度。

1.2 摊铺碾压工艺严格

SMA 沥青路面的摊铺碾压工艺要求严格，在摊铺SMA 之前需要提供洁净、干燥的下承层，先把路面下承层清扫干净，一般用森林灭火器吹扫。为保证路面下承层平整性，必要时进行铣刨或者是使用热拌沥青混合料铺筑调平层，恢复横断面的平整性，在摊铺前洒布粘层油，按每平方0.3～0.4 L 的数量进行洒布；为保证SMA 改性沥青混合料摊铺作业顺利进行，要合理选择摊铺设备，选用的履带式摊铺机型号一致，性能良好。在铺筑之前，摊铺机要先进行熨平板预热，在铺筑时通常要在100 ℃以上的时候进行铺面，并启动熨平板的夯实装置，保证初始压实度接近85%。铺筑过程中，为了能够达更好的效果，铺筑速度应与进料速度同步，确保铺筑缓慢、均匀、不间断，不能任意改变速度和暂停。由于改性的沥青拌和时间比较久，供应速度较慢，要合理控制摊铺速度，一般控制在1～3 m/min。摊铺碾压工艺对SMA 改性沥青施工质量有较大影响，工艺控制不当容易出现糊面、油丁、壅包等质量问题，导致抗滑系数、摩擦系数等技术参数不合格[2]。

2 SMA 公路路面施工注意事项

2.1 对温度的控制方法

SMA 改性沥青比普通沥青混合料的施工难度大，使用改性沥青时，要合理控制加热温度，在进行集料加热时，要适当提高粗集料加热的温度；要根据改性剂和纤维稳定剂的品种和数量、矿粉用量的不同，调整拌和的温度；同时根据沥青结合料的粘温曲线确定拌和的温度。加热过程中要防止因温度过高引起的沥青老化问题。SMA 改性沥青混合料要做好覆盖、运输、摊铺、碾压温度控制，做好出场温度记录和到场温度记录，摊铺温度记录。SMA 改性沥青混合料施工温度采用金属探针插入式数字温度计进行测量，表面温度可以采用表面接触式温度计测量，如果使用红外方式进行测量时，需要进行人工标定。插入式温度计测温完成后，要及时擦拭黏着物，保证温度计使用性能。要保证摊铺连续性，一般摊铺机后面有5 辆运输车到场等待时，方可组织摊铺。摊铺过程中要随时检查松铺厚度和沥青混合料温度，及时组织初压、复压和终压。一般SMA 改性沥青混合料出场温度170～185 ℃，不少于160 ℃的摊铺温度，初压起始温度在110 ℃以上，碾压结束后其表面温度不能低于90 ℃，在开放道路后，道路表面的气温不得超过50 ℃。

2.2 摊铺碾压的控制方法

SMA 是一种间断级配，在施工的过程中比较容易出现离析，敏感性比较高，要对摊铺的宽度进行有效控制，防止混合料离析。SMA 路面高程采用非接触式平衡梁进行控制，2 台摊铺机联合摊铺作业时，摊铺机前后错开10～20 m，呈梯队同步摊铺，两幅之间留50～100 mm，待后面摊铺机摊铺后一并碾压。碾压过程中要按“紧跟、慢压、高频、低幅”原则，按试验段确定的压路机碾压组合方式进行梯队作业，完成初压、复压和终压，要采取控制碾压遍数等方法防止压实功不足，避免过压，造成碎石棱角破碎。通常情况下，初压要用钢碾紧跟在摊铺机后面碾压1～2 遍，复压要用钢轮振动碾压4～5 遍，终压用钢轮静压1～2 遍，消除轮迹，不建议使用胶轮碾压，防止沥青混合料经揉搓上浮，形成质量问题。对于纵缝、横缝等接缝处要进行骑缝碾压，保证接缝平整密实。SMA 路面表面横向接缝采用垂直平接缝，上下层横向接缝错开在1 m以上，上下层纵向接缝错开300～400 mm。

3 SMA 改性沥青路面施工技术控制要点

3.1 热料筛分与级配控制

SMA 的级配是表征沥青混合料质量控制的重要标准，级配的变异性会直接影响到沥青混合料整体级配质量，影响到路面成型质量。SMA 改性沥青混合料马歇尔试验配合比设计技术要求，筛孔关键指标SMA-19 和SMA-16 为4.75 mm、SMA-13 和SMA-10为2.36 mm。SMA 沥青混合料的车辙试验动稳性技术指标需大于3 000 次/mm，浸水马歇尔试验的残余稳定度应在80%以上，而在冻融劈裂试验中，残余应力比值应在80%以上，渗透率在80 mL/min 以下。在标准混合比例的矿石混合级配中，必须包含0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm 和公称最大粒径筛孔，并尽量使其达到最佳的设计级配区间，从而防止在0.3～0.6 mm之间产生驼峰。在施工期间，应注意对混凝土的规范配比进行调整，并在生产中加强后续的监测，对进入的物料进行严格的控制，当物料的级配或马歇尔的技术参数达不到要求时，应适时调整配比对，以确保其质量达到要求[3]。

规范要求的SMA 级配如表1 所示。

表1 沥青玛蹄脂碎石混合料级配范围

SMA 沥青玛蹄脂碎石属密级配中的间断级配类型，沥青层的压实厚度不得低于公称最大粒径的2～2.5 倍，以减小离析并易于压实。要严格控制0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm、9.5 mm 级配范围，按香蕉曲线中线偏上进行生产配合比调整。

3.2 集料质量控制

粗集料应在拥有开采执照的矿山进行加工，粗集料应清洁干燥、表面粗糙，压碎值、针片状颗粒含量、软石含量、磨耗值等必须符合规范要求。细集料选用机械沙或碎石，要求洁净干燥、无风化、无杂质，并具有合适的粒度，以砂当量或亚甲蓝值指标控制。机制砂采用专用的制砂石制造，选用优质石料生产，级配符合S16 要求。一般SMA 路面上面层采用玄武岩，下面层采用石灰岩，粗集料大致呈立方面体，严格控制压碎值，控制针片含量，控制含泥量，保证各项指标符合规范要求。

3.3 拌和质量控制要点

集料存储场地要硬化，雨季施工时，要保障集料干燥，搭建棚盖分仓、分档存放；矿粉的存放要确保其干燥性，形成自由流动的状态，避免矿粉出现结块的问题。

SMA 混合料的生产设备需要使用间隙式的沥青拌和机，一般生产能力在4000 型以上，具备电脑自动控制系统和逐盘打印功能，做好生产记录存储，在现场制作SMA 改性沥青时，需要对沥青是否出现离析的情况进行检测，保障其各种指标符合施工的要求；在使用非成品沥青时，需要根据改性剂的品种和基质沥青选择加工工艺，并在运输和存储的过程中避免离析问题的发生[4]。改性沥青应在生产车间或就地设厂统一生产，在搅拌站一边生产一边使用，改性沥青的加工温度不得高于180 ℃。就地生产的改性沥青随用随配，储存或运输至邻近的工地现场，应先搅拌均匀，并在没有离析的情况下才能使用。在改性沥青生产装置中，必须设置抽样孔，抽样采样，现场对所收集的样品进行灌装模，工地上生产出的成品改性沥青，运至施工场地，储存在改性沥青灌中，必须加入搅拌装置并进行搅拌。

使用前，改性沥青必须搅拌均匀，沥青在储罐中的贮存温度不低于130 ℃，并不得高于170 ℃，并且在生产中要定期抽样检查沥青制品的品质，如果出现离析等质量不满足规定的改性沥青，则不得使用。

SMA 改性沥青混合料，以石灰岩或岩浆中的强基性岩等为主要原料，将其研磨成粉末，矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出，表观密度、粒度、亲水系数、塑性指数等各项指标应符合规范要求。在拌和的过程中，需要及时添加矿粉，保障0.075 mm 通过率和配合比设计的要求相吻合，要合理控制矿粉投料流速，防止出现棚拱现象，造成矿粉计量不准确，影响到SMA 混合料的生产质量。SMA 沥青混合料不得使用回收矿粉。

在进行SMA 改性沥青拌和过程中可以采用以下流程来进行生产，如图1 所示。

图1 SMA 沥青混合料拌和流程图

3.4 抗车辙剂填加拌和控制

在SMA 沥青混合料中掺加木质素纤维、矿物纤维作为纤维稳定剂，纤维长度、灰分含量、pH 值、吸油率、含水率等指标要符合规范要求，纤维在250 ℃干拌温度不变质、不发脆，在拌和过程中能充分分散均匀，且符合环保要求，避免在运输和使用期间受潮。通过沥青混合料总量的质量百分比来确定掺加纤维稳定剂的比例，木质素纤维不低于0.3%，矿物纤维不低于0.4%，按施工情况适当增加纤维用量，防止油斑、油丁、结团等情况出现。抗车辙剂添加采用自动装置进行填加，干拌时间15 s，湿拌时间45 s，保证散布均匀，拌和温度不高于175 ℃。

3.5 试验

按规范要求进行沥青3 大指标试验，进行马歇尔试验、抗车辙试验和水稳定性试验，检测生产配合比、摊铺碾压质量，发现问题及时纠偏，有效控制施工质量。

4 SMA 路面施工质量管理

SMA 路面施工实行动态质量管理。对所有施工项目的质量进行检验和评估，并对出现的问题进行及时整改，使其符合品质要求。原始记录，试验检测及计算数据，如实记录和保存，对进行返工和补救的项目，可在原始记录和数据上注明，不得销毁。正式开工前，确认沥青、集料、矿粉、抗车辙剂等各类原料测试的数据以及目标，生产配合比设计结果，并按时提交正式报告，经审批后方可投入使用。

SMA 沥青路面在施工前应铺筑试验段。试验段在主线上铺筑，长度100～200 m，按试拌及试铺2 个阶段进行工艺控制，检查施工机械类型、数量及组合方式是否匹配，确定拌和机操作工艺、打印装置的可信度，确定摊铺、碾压工艺、松铺系数，验证沥青混合料生产配合比设计，提出最佳混合比例及最佳沥青掺入量，建立无破损检测路面密度与钻孔法对比关系，确定压实度检验方法，检测渗水系数。各相关方参与试验段铺筑，明确试验结论，经批复指导路面施工。

在施工建设中，施工方要对工程质量进行定期的自我检验，由监理人自行进行测试，对工程的检验成果进行鉴定，并对其进行客观的质量评价，计算合格率，如果出现异常，应及时补充检查，并如实记录，采取有效处理措施，解决存在问题。

在沥青路面交工阶段，检查路面的厚度、压实度、弯沉、平整度、渗水系数、构造系数、摩擦系数等，并对宽度、纵断高程、横坡度、中线偏移等进行测量，以评估其合格性，并给出实际施工竣工图。

总之，SMA 改性沥青路面施工技术在路面施工中工艺要求严格，对施工管理水平、配套施工设备、摊铺碾压工艺、温度控制、试验检测能力、动态管理水平要求较高，要求施工单位要重视SMA 改性沥青路面施工技术，建立全面质量管理制度，做好技术指导、培训和检测，发现问题，快速采取有效措施，减少质量问题，提高路面施工的质量，延长公路的使用寿命。