SMA沥青混凝土路面的配合比设计与质量控制措施
2023-01-28王超
王 超
（江苏瑞骋工程质量检测有限公司，江苏 宿迁 223800）
0 引言
随着经济的快速发展，重载交通占比越来越高，SMA（沥青玛碲脂碎石混合料）沥青混凝土路面的应用也日益增多。SMA以其优良的抗车辙性能和抗滑性能而广泛应用于路面结构的施工中。在使用SMA沥青混凝土进行路面施工时，为了保障路面的性能，施工单位应对SMA沥青混合料的配合比进行控制，并采取相应的措施对各环节的施工质量进行管理。某公路工程项目其总长为6.7km，SMA沥青混合料面层厚度为4cm。本文主要对该SMA沥青混合料配合比设计和质量控制情况进行分析。
1 SMA沥青混凝土路面结构的优势
1.1 高温稳定性较好
在对SMA沥青混合料进行配制时，其间断级配粗集料占比通常大于70%，在压实施工后，各粗集料之间会发生嵌挤作用，从而使路面的结构强度进一步提高。与此同时，高温环境下，由于粗集料之间的嵌挤作用，抵抗能力并不会随之降低，所以高温稳定性较好。
1.2 低温抗裂性较好
相较于其他混合料，SMA沥青混合料中矿粉和沥青含量相对较多，通常矿粉含量为8%~12%，油石比为5.5%~6.0%。因此，在低温季节施工时，使用SMA沥青混凝土进行施工可以使路面的低温抗裂性进一步提高。
1.3 防水性能较好
在SMA沥青混合料配制过程中，虽然其骨料级配为间断级配，但是配制过程中需使用大量纤维稳定剂、矿粉以及沥青，其骨料之间的空隙率相对较低，根据相关试验可知，其空隙率通常为4%，因此，路面具有较好的防水性能。
1.4 抗滑性能较好
在对SMA沥青混合料进行配制时，所使用的骨料通常具有耐磨、坚硬的特点，且由于其粗骨料含量相对较高，因此，在压实之后，路面抗滑性能较好。
1.5 抗老化性能较好
由于SMA沥青混合料空隙率相对较低，因此，其内部沥青与空气接触相对较少，不易老化[1]。
2 SMA沥青混凝土配合比设计
2.1 原材料
（1）SMA对粗集料质量的要求很高，必须使用坚韧的、有棱角的优质石料（推荐使用玄武岩、辉绿岩等）。同时应严格控制粗集料的颗粒形状、针片状含量等指标。该工程所使用的碎石为当地生产的玄武岩。
（2）该工程所使用的沥青为SBS改性沥青。
（3）抗剥落剂用量为0.3%沥青用量，木质素纤维用量为混合料总量的0.3%。
2.2 配合比设计
（1）初选级配。施工单位应以SMA路面的工程设计级配范围为依据，计算SMA的矿料级配。在工程设计级配范围内，初步计算得到上、中、下3种初试级配，3种级配的4.75mm通过率分别为中值、中值±3%，矿粉比例数量应相同，使混合料0.075mm通过率为10%。其4.75mm筛孔通过率分别为23.3%、27.2%、29.2%，表1为3种级配组成，同时分别测定3种级配的VCADRC见表2。按初试油石比为5.9%制作马歇尔试件，测定VCAmix及VMA等指标，在满足VCAmix
表1 3种级配组成
表2 VCADRC测试结果
表3 初试级配的体积分析
从3组初试级配的试验结果得出级配A和级配B符合VCAmix
（2）最佳沥青用量确定。依据所选择的级配B和初试油石比5.9%试验的空隙率，分别制备油石比为5.6%、5.9%、6.2%的试件，并进行马歇尔试验，得到如表4的试验结果。
表4 级配B中不同油石比的混合料马歇尔试验数据
对表4数据分析可知，当油石比为5.9%时，饱和度、稳定度、VCA以及VMA等指标符合规范要求，空隙率为3.8。在该工程施工过程中，存在轴载重、交通量相对较大等特点，因此，最佳油石比应为5.9%。
2.3 检验混合料的性能
按所确定的配合比拌制沥青混合料并进行性能检测，检测数据见表5。
表5 SMA混合料配合比设计性能检测数据
3 施工质量控制措施
3.1 施工准备
（1）施工单位应对下承层进行处理，确保其满足上面层摊铺要求，与此同时，还应对下承层进行清理，在摊铺施工前，应将改性乳化沥青黏层油喷洒在表面[2]。
（2）施工单位应对机械性能进行检查，确保其能正常使用。
3.2 拌和质量控制
（1）应对矿料级配和油石比进行控制，并以设计文件要求为依据，对沥青混合料进行取样检查。
（2）应对集料和沥青的出料、加热温度进行控制，确保其符合要求。
（3）应对各盘拌合料的矿料和沥青计量数据进行打印和校核，且应以配合比设计为基础，对施工误差进行控制。
（4）在施工拌合之前，应对各设备进行检查，并严格核对各计量装置的精准性。
3.3 运输质量控制
（1）在运输过程中，应对运输路线进行合理选择，且应以摊铺速度为基础，对运输量进行控制，保障摊铺的连续性。
（2）应将隔离剂涂抹在车辆底板和侧板上，避免出现车厢板与沥青混合料粘连的问题。
（3）在装料过程中，应一边装料一边移动车辆，避免出现离析。
（4）在运输时，应使用双层篷布遮盖混合料，达到防雨、保温的目的。
3.4 摊铺质量控制
（1）在对路面进行摊铺之前，应先对试验段进行钻芯取样检测，确保其压实度符合要求，以此为依据，对各项施工技术参数和摊铺系数进行确定，并对沥青混凝土厚度进行控制。
（2）应以摊铺路段单幅计划沥青用量、拌和站产量以及施工进度等为依据，对摊铺速度进行控制，通常应为1~3m/min。
（3）在摊铺施工时，施工人员应借助平衡梁对摊铺厚度进行控制，确保其平整度符合要求。在该工程施工中，共使用2台摊铺机进行施工，在摊铺时，摊铺机之间的纵向距离应为10~20m，且应呈梯队进行摊铺，横向重叠宽度应为30~60mm。与此同时，还应对沥青混凝土温度进行测量和记录，确保其温度符合摊铺要求。
（4）在摊铺时，摊铺机应保持匀速，严禁停顿。
（5）在夜间和雨天时，应严禁摊铺作业。当雨天停止摊铺作业时，应对未使用的沥青混凝土进行清理。雨停后，应对路面积水进行清理，晒干后才能进行摊铺作业。
3.5 碾压质量控制
（1）在对沥青混凝土进行碾压时，应分为初压、复压以及终压三个阶段，且应匀速进行碾压，表6为各阶段碾压速度。
表6 压路机碾压速度（单位：km/h）
（2）在初压过程中，应使用双钢轮压路机进行施工，通常应静压2遍，且应按照由低到高、由外侧向中心的顺序进行施工，碾压重叠宽度应为1/3~1/2轮宽。
（3）初压完成后，应立即使用振动压路机进行复压施工，碾压遍数应为3~4遍，直至其符合压实度要求。
（4）在终压时，应保证沥青混凝土温度>90℃，并使用双钢轮压路机进行静压，压实遍数应为1~2遍。
（5）应以摊铺速度为基础，对碾压段长度进行控制，压路机应缓慢平稳起步，且应直线行驶，严禁左右移动、掉头以及转向。
（6）在碾压时，应保障压路机钢轮的清洁度，当出现粘轮问题时，应使用稀释后的洗涤灵对其进行喷洒处理。
（7）施工单位应派专人对碾压过程进行控制，并对其平整度和高程进行定期检测，一旦存在拥包问题时，应及时进行处理，保障碾压质量。
4 结束语
在对路面进行施工时，SMA沥青混凝土具有诸多优势，因此，其应用也越来越广泛。在使用SMA沥青混合料施工时，施工单位应对其配合比进行设计，并从拌制、运输、摊铺以及碾压等环节出发，对其施工质量进行控制，使SMA沥青混凝土路面整体施工质量进一步提高。
