浅谈SMA改性沥青路面施工技术

邓力铭 陈阿奇 陈建华 王相士 黄伟涛

（山东省公路桥梁建设集团交通发展有限公司，山东 济南 250000）

SMA是沥青玛蹄脂碎石混合料的一种称呼，它既能够解决沥青路面耐久性不好的问题，又能维持升级配沥青混合料的功能优势，可以提升沥青路面高温抗车辙能力、水稳定性、低温抗裂性能等。通过在矿物纤维稳定剂中增加矿粉用量，组成沥青玛蹄脂，进而填充间断级配的粗集料骨架间隙。济微高速济宁段项目是山东省公路桥梁建设集团有限公司承包的一个特大型高速项目，是双向四车道高速公路标准。项目线路长，跨路、跨河施工点多，跨越国、省道9次，包括日兰高速、枣菏高速、鲁南高铁（在建）、新兖铁路、兖矿铁路等，涉路、涉铁交通组织，安全管控难度大。SMA沥青混合料在高速公路路面施工和普通沥青路面施工上没有太大的差别，两者之间所不同的是高速公路路面施工上对沥青混合料的矿料选取和相关施工技术的参数控制较严格。

1 SMA改性沥青和SMA路面的特点

SMA是由较多的矿粉、沥青结合料和稳定剂（一般为木质素纤维或聚酯纤维）填充于粗集料骨架中形成的间断级配的热拌沥青混合料，具备很好的耐久性和抗车辙性能，能有效地降低车辆行驶时的噪声，在下雨天的抗滑性能也很好。目前，国内许多高速公路和城市道路建设已经大规模运用这一技术，希望通过这一施工工艺来优化老规范中AMAK、AC出现的一些问题。SMA改性沥青和SMA路面是路面结构中比较新型的，具有以下特点：

（1）路面与路基的施工环境和质量要求相对较高，制造成本相对较高。

（2）要充分发挥它的效能，改性剂必须完全分散在沥青当中。

（3）对材料要求相对较高，改性沥青及SMA混合料的矿粉含量多，粗集料多，需要掺纤维稳定剂才能达到一定效果。

（4）对温度要求较高，要达到密实效果，需要高温环境。

（5）改性沥青及SMA混合料冷却后硬度非常高。

2 工程中的难点分析

2.1 原材料质量控制难点

（1）根据设计要求，本项目对主线、互通匝道、一级路上面层（SMA-13）及二级、三级、四级路上面层（AC-13C）采用干法直投工艺施工，使用干法SBS改性剂，生产SBS改性沥青混合料。

（2）由于在选原材料时，改性沥青对原材料配比质量要求相对较高，如花岗岩、碎石、矿粉、石灰岩石料、基质沥青、石屑、矿粉、改性剂添加剂、砂等都会影响配比质量，选择优质的改性沥青生产商和原材料供应商是非常重要的一个因素。

2.2 改性沥青施工单位选择难点

采用机械化施工是改性沥青混合料的生产、运输、摊铺和压实等施工作业的必要条件，对施工单位的机械设备质量、施工技术力量及施工人员素质等要求相对较高。

2.3 改性沥青施工质量控制难点

（1）改性沥青混合料黏度相对较高，在生产时对温度的要求较高，改性沥青混合料比普通沥青混合料在生产时各工序的施工温度都要高一些，因施工地段气候变化较大，交通相对繁忙，沥青拌和站距离施工现场较远，而贮存、运输期间的降温应尽量不超过10℃，所以，在混合料贮藏时温度控制上有难度。

（2）因沥青摊铺机械型号多种多样，且性能各不相同。摊铺机械的性能可以直接决定沥青路面的施工质量，所以，项目质量控制的重点是如何选择性能良好的施工机械。

（3）沥青施工时对现场施工人员和技术人员的素质要求高，沥青摊铺时，摊铺机操作人员要能正确判断摊铺界面，且摊铺必须连续、均匀。

3 施工质量控制

3.1 施工前准备

SMA在施工前，需要进行多重检查。除根据普通沥青混合料标准进行的常规检查外，还需进行以下几个方面的检查：

（1）为防止改性剂老化，改性剂SBS存放时间不宜太长。

（2）为保持木质素纤维干燥，严格防潮，应在室内架空堆放。

（3）改性沥青不得长时间存放，运输时的温度不低于170℃，摊铺时的温度不低于165℃。

（4）改性沥青在使用前，必须在改性沥青罐中加设搅拌设备并进行连续搅拌，使改性沥青搅拌均匀。

3.2 拌和工艺

3.2.1 干法SBS改性剂掺量

干法SBS改性剂应按照本项目改性沥青及改性沥青混合料技术指标掺加，相应指标应按照公路等级、交通条件、气候条件、路面类型、当地工程经验确定。通过干法SBS改性剂与基质沥青配伍性试验、混合料试验确定干法SBS改性剂掺量。为保证改性沥青混合料中改性剂基本含量，干法SBS改性剂用量不应低于5.5%（即干法SBS改性剂：基质沥青≥5.5%）。

3.2.2 拌制干法SBS改性沥青混合料试件

①使用烘箱控制基质沥青及集料的温度，按要求将其加热至规定的温度。

②将热集料与干法SBS改性剂放在一起进行干拌，干拌的时长为60s。

③根据要求，待热集料与干法SBS改性剂干拌完成后，再加入预定用量的基质沥青进行拌和，拌和时长为90s。

④基质沥青拌和完后，加入适量的矿粉，再拌和，拌和时长为90s。

⑤待混合料拌制结束之后，放入烘箱中进行短期老化，烘箱温度为170℃～180℃，短期老化时长为2h。

⑥经过短期老化后，从烘箱中取出干法SBS改性沥青混合料，按照JTG E20有关规定成型试件。表1为干法SBS改性沥青混合料室内试验拌和、成型温度。

表1 干法SBS改性沥青混合料室内试验拌和、成型温度

3.2.3 改性沥青拌和注意事项

黏度较大是改性沥青的特征之一，且改性沥青在制备混合料时需要的温度也相对较高，一般的出料温度为175℃～185℃，矿料的宜取加热温度为190℃～210℃。改性沥青混合料的拌和时间应该适当延长，一般情况下，拌和所用时间应大于45s，其中干拌时间为5～10s，是为了确保混合料的均匀性。拌和时间和拌和方法是生产优质沥青混合料的关键，需要用沥青膜将所有的集料颗粒完全、均匀地裹覆，使混合料质量均匀，没有沥青团块、花白石子的现象，且混合料以乌黑发亮为宜。为保证混合料的质量，必须随时检测混合料拌和的均匀性，如果出现混合料沥青分布不均匀或花白石子的现象，应该停机分析问题原因，并予以改进。通常出现问题的原因有：没有进行干拌；搅拌时间不充分；加入矿粉过多；细颗粒矿料比例过大；沥青用量不够；沥青或矿料加热温度不充足。另外，混合料颜色为枯黄灰暗的必须废弃。

3.3 沥青摊铺现场质量控制

沥青摊铺现场质量是整个沥青路面施工环节中的重中之重，摊铺现场质量需要控制的内容很多，主要包括沥青混合料的运输环节、摊铺环节和碾压环节。

3.3.1 混合料的运输

①在混合料运输过程中，运输车辆应采用大型自卸汽车，要求车辆的数量和运输能力需满足摊铺速度并有富余。施工过程中，为保证摊铺机能够进行连续施工作业，提高施工质量，必须有卸料车等待卸料，待等候的运料车多于5辆后，方可开始摊铺；车厢在装料前需清扫干净，采用专用隔离剂进行车厢防粘，严禁使用柴油做隔离剂。

②在检测沥青混合料温度时，通常采用数字显示插入式热电偶温度计进行检测，一般检测出厂时沥青混合料的温度和运到现场时的温度。温度计插入沥青混合料的深度要大于150mm。专用检测孔设在运料卡车侧面中部，孔口到车厢底面的距离大约为300mm。检测完后，将测量的出场温度填写到随车单上。

③运料车四周应采用全封闭式保温措施，顶部需覆盖棚布，并采用棉被的防雨、防污染、保温措施。

④当运料车离摊铺机10～30cm的距离时，运料车需要停车，避免撞击摊铺机，在卸料过程中运料车应该挂空挡，让摊铺机推动前进。

⑤在沥青摊铺的现场，收料时，应凭运料单进行收料，要检查沥青混合料的质量，检查其是否存在颜色不均匀的现象、是否出现严重离析的现象、是否由于搅拌不均匀存在结团的现象、温度是否达标等。

3.3.2 沥青混合料的摊铺事宜

①铺筑沥青混合料之前，若出现下层质量不符合要求，或未按要求规定洒布粘层、封层的现象，不能进行沥青路面铺筑。

②应根据实际的施工机械和施工工艺、混合料类型等，进行试铺、试压，以确定沥青混合料的松铺系数，一般的松铺系数为1.15～1.25，摊铺过程中，应随时检查摊铺层的厚度、横坡、路拱，并按相关规定对其进行校验，如果出现不符合要求的现象，需要根据铺筑情况及时调整，并满足规范中初始压实度不得小于85%的要求。

③开始沥青摊铺作业前要做好准备工作，在摊铺机的准备方面，熨平板需要充分预热，预热后温度要在100℃～150℃的范围之内。为保证沥青路面质量，沥青混合料在摊铺时，要做到均匀、缓慢且连续不间断。通过施工机械的配套情况、拌和机产量及摊铺层宽度和厚度来确定摊铺机摊铺时的速度，摊铺机螺旋布料器要做到不停顿地转动，料位高于螺旋的2/3，则为稳定状态。为了保证在摊铺机全宽度断面上不出现离析现象，根据要求规定，固定后的熨平板厚度不能随意调整，螺旋分料器的高度应该与铺层厚度、材料类型适应，应按摊铺材料的特性和厚度调整工作装置的振幅和振频。

④摊铺机不得随意变换摊铺速度或中途停顿，适宜的摊铺速度在1～3m/min范围内。在沥青摊铺过程中，若发现混合料出现明显的波浪、裂缝、离析、拖痕现象，应停止摊铺并分析原因，予以消除。

3.3.3 沥青混合料的碾压

①沥青混合料的压实。当二车道同时施工时，应采用不少于3台的双钢轮振动压路机、不少于1台的小型振动压路机等机械；当四车道施工时，采用不少于5台的双钢轮振动压路机、不少于1台的小型振动压路机等机械。振动压路机为双振、双驱、多幅，自重11～13t。小型振动压路机自重为2～4t。

②碾压分为初压、复压和终压三个阶段。压路机类型为钢轮压路机，初压时压路机的碾压速度为2～3km/h，复压时压路机的碾压速度为3.5～4.5km/h，终压时压路机的碾压速度为3～5km/h。为保证得到理想的空隙率，沥青面层需要在较高温度时充分振动压实，初压温度必须在最低要求之上。压路机应紧跟摊铺机之后，振动压路机要保持合理的压实速度，尽可能减少喷水量。压路机不允许在刚压实后的路面上停置，如进行加油、加水等活动，必须停置时应停置在温度已经降低至80℃以下的压实路面上。

初压：适合薄层压实，碾压采用高频压实，振幅选用低幅。速度应与人行速度相当，大约为3～5km/h。后退时，轮迹应与前进时相重合，轮迹重合控制在20～30cm以内。

复压：按此要求重复3～4次，具体压实次数根据试验段确定，第3次振动时如果温度降低到115℃左右，则不允许继续开振，由于SMA混合料采用沥青玛蹄脂进行填充，因此，不能过振。

终压：使用钢轮压路机压面层2次至无轮迹，即可完成。

为杜绝集料过度压碎现象，混合料在110℃以下不应再用振动碾压。另外，由于沥青玛蹄脂的存在，为确保玛蹄脂不会上浮，需要严格控制压实次数。SMA面层碾压须在沥青温度降至110℃以内前完成终压，否则须返工。

③碾压注意事项：应紧跟摊铺机慢压；碾压应从低向高、从外向内碾压，停机时呈阶梯形；振动压路机应遵循“先起步后起振，先停振后停机”的原则；为预防钢轮黏结沥青，采用间断喷水；采用小型振动压路机补充碾压路边缘；压实后出现粘轮、推移、施工裂缝、轮迹等现象，应及时采取解决措施；为保护沥青碾压环境，压路机禁止在碾压成型的路段调头、加水、停留、转向等作业。

4 结语

铺筑SMA沥青玛蹄脂碎石路面是一项复杂的工程，只有采用科学的施工工艺，严格控制每一个环节，才能取得良好的效果。同时，随着新型材料的不断出现，在施工工艺各环节上要对每一种新型材料区别对待，只有在实践中不断探索、总结，才能不断提高沥青路面的质量。