道路SMA 沥青混凝土面层施工质量控制

李文展，王兴伟，鞠新强，惠仕鹏，刘宇航

（1.北京市市政四建设工程有限责任公司，北京 100037；2.山东省建设监理咨询有限公司，山东 济南 250024 ）

0 引言

随着科技的不断发展，我国高速公路发展的越来越好。截至2022 年底，中国公路通车里程已达535 万km，其中高速公路达17.7 万km，居世界第一。沥青路面凭借其行车舒适，噪音低，维修方便，可以回收利用等优点[1-2]，占据主要地位。但是，沥青路面也普遍存在着技术和质量问题：道路的耐久性（即使用寿命）和路面的早期破坏等[3-4]；一方面，现行公路的实际使用年限（8～12）比图纸规定的年限（15～20 年）要短；另一方面，由于交通量的快速增加，汽车的体积和超负荷，使得路面质量受到了很大的挑战；因此，对公路进行更新改造，是当前道路建设过程中一项十分重要且迫切的工作。寻找科学合理的施工方法，在提高路面的路用性能的基础上进一步提高路面的使用寿命，是当前改造路面与提高路面施工质量水平的突破重点。

目前，广州、上海、北京等地的路面工程，常采用的是SMA 沥青混凝土。SMA 即沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Mastic Asphalt）的简称，该材料以其良好的抗车辙性能为优势，是最适宜于公路路面工程的材料。在此基础上，采用不连续级配的粗集料，根据内部摩擦角度最大的原理，将其作为一种具有低孔隙度的材料，在其内部间隙中填入一种具有骨架致密结构的混合材料。在高温条件下，其抗车辙性能十分明显；水稳定性好，耐久性好，抗滑性能好[5-6]；SMA 采用的沥青含量高，在施工过程中不容易离析，容易压缩，降低了施工难度，是一种较好的结构形式。

本文在已有研究的基础上，重点讨论了 SMA 的材质、结构配比设计和选材，通过 SMA 的特性分析了SMA 的施工中常见问题，并进一步总结了SMA 沥青混凝土面层施工质量控制要点。

1 SMA 沥青混凝土的主要特点

SMA 沥青混凝土是由沥青、矿粉和少许的纤维稳定剂构成的沥青马蹄编织粘结料，与不连续级配矿体的矿体结构相配合而成。SMA 沥青混凝土的特征有：（1）采用分层管理，采用多层间歇式分层分布，属于多层埋入挤压致密。4.75～15mm厚密度材料的使用比重为70%～80%，而矿物粉末的使用比例为8%～13%；（2）必须采用聚酯纤维材料，以做稳固性粘接剂；（3）沥青用作胶结剂的用量最大，占6.5%～7%，对胶结性有很高的要求，以改性沥青为主。

SMA 沥青玛蹄脂面层混凝土薄膜是当前得到国际上普遍公认的一种耐抗高温变形粘结能力强、耐久粘结性能较好的新型沥青面层薄膜混合层材料，由于沥青粗集料的良好嵌入压挤，混合层材料能具有非常好的耐高温和抗变形车辙粘结能力，同时由于具有沥青玛蹄脂的良好粘结固化作用，抗变形性粘结能力和高温稳定性也都比较好，纤维和稳定性助剂的不断添加，使这种沥青薄膜结合层材料始终保持了较高粘度，间断地逐级分配在沥青表面形成大孔隙，路面整体构造变化深度大，抗滑抗震性能好，同时这种混凝土及其配料的类型大多为密实型，空隙振动率较小，提高了这种混凝土的耐老化耐磨性能及使用耐久性，从而全面提高沥青混合料的路面性能。

2 SMA 沥青混凝土配比以及施工材料的选择

2.1 粗细集料的配比选择

对目前SMA 新型沥青混凝土的各种施工工艺材料进行分析观察和对比研究，其中粗细集料筛孔材质质量与国家规定的施工技术标准要求是否相符直接关系了各种粗细施工集料的筛孔镶嵌工艺质量，比如直径超过4.7mm 集料筛孔的粗细集料应具备较高的坚韧耐用性能，并且这类施工材料一般都必须具备有一定的弧形棱角。无论哪种方式集料的方法选择都必须与各项试验指标中的内容相关和符合，一般其整体的稳定性和抗机动车辙冲击性能等都可以通过采用浸水试验方法来初步予以分析确定。对于细集料材质的选择要求很多，在选材中不应当选择带有大量结团颗粒砂石和颗粒泥土的细集料，应当选择纯天然的天然颗粒砂，基本上都选择直径小于0.075mm 的材料，同时也必须满足国家相关标准的规定。尤其是颗粒材料的泥土含量和砂石数量以及实物的密度必须完全符合国家相关的标准规定。

2.2 填料的材质选择

SMA 沥青混凝土中的矿粉含量就高的很多，可以高出普通沥青混凝土矿粉含量的一倍左右。在选择时，要尽量选择石灰岩或者岩浆岩的强击性岩石等憎水性石料经磨细而得到的施工材料，这种材料可以减少矿粉受潮的机率。同时，施工时不要选择完全回收的矿粉，这样就会直接严重影响水泥到沥青的平均稳定含水系数，倘若从沥青施工量和成本低的角度尽量选用完全回收的矿粉，就务必一定要严格控制好沥青集料的平均含泥量。

2.3 沥青进行严格质量检测

在进出工地的道路上，除要求对三项技术标准进行严格的检测之外，还要进行相应的测试，其中包括135℃的粘度、含橡胶蜡的含量和沥青的开裂能力测试。在沥青进出工地前，应确保所有的沥青原料均符合国家标准。当施工工艺过程中加入沥青的隔热次数＞3 次时，需要重新对所有沥青薄膜涂层进行隔热测试，确保所有沥青涂料薄膜在再次加热过程中可能产生的隔热损失和强度及与其相关隔热性能都已经能够完全达到国家规定的质量标准。一般来说沥青现场的温度一般不可超过140℃，而对于沥青的现场运输保存温度也是必需严格控制在150℃左右，沥青在现场生产加工时需要进行各种搅拌操作，同时也千万不可对其产品进行长一段时间的冷冻存放以尽量避免分崩离析破裂现象的出现，如图1、2 所示。

图1 温度控制

图2 到场温度控制

2.4 纤维稳定性溶剂

除了必须符合各项技术标准规定的质量要求外，SMA 沥青混凝土纤维稳定剂宜选用木质纤维、矿物纤维等，必须严格符合各项施工质量要求，因此，需要不断提升产品检测质量标准。此外，需要特别注意的是SMA 沥青混凝土纤维稳定性溶剂产品不可直接堆放在地上，需要存放在室内或者有棚盖的地方，并放置在室内的一个架子上，并且要做好室内防潮处理工作，保持室内环境干燥。

3 SMA 沥青混凝土道路施工中常见问题

3.1 出现油斑

SMA 路面在通车之后经常会产生油污，这是 SMA 中一种常见的公路故障，其原因是构成 SMA 中的沥青混合料不匀。这种情况经常发生在人造纤维加入中，由于人工填充的纤维不会很均匀，无法同时加入，有时还会导致纤维被遗忘。晚投、少投纤维、干燥拌和不能充分地分散纤维，导致混合料的掺入量不均衡。此外，由于原料的分散性，导致了沥青的掺入量不均匀，导致了长时间的车辆行驶，会形成大量的沥青斑点。

3.2 渗水

SMA 道路具有防渗性好、结构厚度好等特点，然而目前国内许多 SMA 道路都存在不同程度的渗水问题，这主要是由于沥青混凝土中的孔隙率越大、渗水性越好。随着添加的沥青数量的增加，其渗透性能也随之下降。要尽量防止或防止道路渗漏，应对各工序进行严格的质量管理，选用高粘度、高软化点、低针入度、耐老化的高品质改性沥青；而在密实度不足的情况下，由于孔隙率增大，水分很可能会渗透到建筑物的内部。同时，由于场地内的密实率较低，导致了渗透率的提高。为了使 SMA道路不透水、不留水、不剥蚀，应对其进行合理的级配，并使其密实度符合设计规范，使残余孔隙率保持在4%～6%之间，才能有效地防止道路渗漏。

3.3 平整度的误差

道路表面的平整度对道路的使用寿命有很大的影响，平整度越高，路越能保持足够的强度。为了保证沥青混凝土表面的密实度以及均匀性，必须保证路面表面不出现较大起伏，并且使其与周围环境进行隔离。在路面施工过程中应尽量避免产生小范围的高低起伏。SMA 型沥青混凝土路面上面层铺筑完成后，应进行碾压试验以检查并确保其密实。在摊铺过程中，应控制碾压温度，避免路面出现明显的温度变化引起的表面不平。SMA 系统中的温控最为关键，它与道路的密实度以及整个道路的使用寿命有关。SBS 对沥青和光纤稳定料的应用，使得混凝土在160℃以下时不得采用。SMA 型公路因其坡度需要用高温碾轧，130℃时其碾轧效率不佳，低温时则易产生不平。因此，必须严格地掌握碾轧的温度，防止出现低温，同时也要保证铺面、碾轧过程的均匀、持续。

4 SMA 沥青混凝土施工质量控制

4.1 原材质量控制

施工中所用的材料必须是符合国家规范要求、技术性能优良，而且具有良好的质量保证体系。因此，材料必须进行严格的检验和控制，同时也要防止某些物质在施工过程中变质影响品质。如沥青类施工材料在贮存过程中必须防止雨淋，防止受潮、腐蚀等问题的发生。同时还要避免受到外部环境温度的影响。另外，每隔一段时间就要对粗集料、填充施工材料和其它粗集料进行严格的施工检查，保证施工的品质达到施工的质量，并为施工材料的储存和储存提供了良好的施工条件。各类骨料（包括外掺剂、混凝土成品）应分开存放，并严守潮湿、保持干燥，并做好防雨措施。避免材料储存过程中对施工原材料质量产生不良影响。与此同时，无论是产品保管、材料存放还是包装运输各个环节都必须特别要注意保证纤维强度稳定和染剂没有发生高温受潮的不良问题。

4.2 拌合物质量控制

严格遵循《公路沥青路面施工技术规范》的相关技术规定和行业技术标准要求，控制好SMA 各类沥青混凝土物料拌制加工过程的物料质量温度控制，控制的主要内容应除了包括沥青纤维剂和稳定剂的使用数量和物料种类外，还应要考虑到对各种沥青及其他粗细粒收集料温度的质量控制，此外，还应该需要特别注意定期定量测定沥青混合土中物料的加热温度，严格按照技术要求质量确定使用加料剂的顺序和加工时间，制作好的改性沥青的温度应该满足沥青泵输送及喷嘴喷出的要求，在满足施工的前提下，沥青的加热温度不应太高，一般控制在170℃～180℃之间。另外还要注意添加沥青纤维和矿料，在混合5～10s 之后，再次添加矿粉，继续搅拌20s，然后将沥青混合均匀，然后继续混合35～40s，在70s 内完成所有矿料的混合，以保证混合沥青的水泥可以覆盖所有厚度的收集料。在三种 SMA 型沥青混凝土的拌和试验工作结束后，选取一种或多种不同的混合料进行实验，通过对其进行检测，从而确定该项目所用的沥青的实际性能是否达到所述标准。沥青分层混凝土在完成最后一次搅拌之后，不能继续存储使用过长一段时间，因为好的沥青在完成存储的这个过程中很容易就会产生沥青分层脱落现象。

4.3 摊铺质量控制

在SMA 沥青路面的基础上，改善路面的平顺性和延展性，是业界在进行SMA 路面铺设时必须注意的两个问题，这不但有利于有效提升摊铺施工重点项目的摊铺平整性，还能够显著有效提升摊铺施工的质量稳定性。采用大尺寸的铺路器进行铺面作业，能有效地保证工程的连续性。另外，还要根据搅拌设备的平均出力和转速，将铺路器的转速限制在3m/min以内，这样可以提高作业效率，并保证铺设的平整和漂亮。为了改善路面平整和减少混凝土的分离，必须缓慢、均匀、连续、不间断地进行铺面。通常，摊铺速率为2～6m/min，对改性的沥青和SMA 的混合料，减速到1～3m/min。SMA 沥青混合料的摊铺温度不得小于160℃，在10℃以下时，不得进行铺层。

4.4 碾压质量控制

在完成了以上的施工方案后，SMA 级的沥青混凝土必须马上进行，这个时候，就必须有专门的工程师来决定碾压的路线和数量，以保证在最短的时间内达到所要求的混凝土路面的压实率。利用两个振荡钢轮式压路机进行快速加压和高温复合加压作业，坚持“紧跟、慢压、高频、低幅”的工作原理，在这样的高温、高压条件下，要不断地重复进行，而不是重复的碾压，否则会损坏整个石材，打磨出的边角也会变得平整。高、低振动模式对于改善SMA 压实、预防碎石破坏、维持其良好的棱角和嵌挤压效果十分关键，如果振动幅度太大，则会导致压裂，导致砂石破碎，马蹄油脂上扬，出现“超压弹簧”和“油斑”等。碾压路段总长度不超过80m，不得采用轮胎压路机进行碾压，轮胎压路机会对碾压路面结构产生一定的破坏。完成上述处理工作之后还需要对两侧路面主体进行通车封闭道路养护处理，通车封路时间一般为24h 之后。

4.5 事后现场控制

SMA 保证路面工程施工的各个现场操作环节，确保施工人员设备依据工程规范操作要求按时进行正常操作。无论用的是施工材料还是施工机械正常运转都是必需配备符合规定施工工艺要求，及时进行更换或清除不良的合格施工材料.不能正常进行运转的施工机械和不配备符合规定施工要求的操作人员，都要进行管理。对施工后路面保护工作完成后，也应当对施工成品面进行保护，保证施工路面的干净不受污染、泥土、杂物和其他水泥砂浆等物品严禁随意堆放在施工路面上。车道检查工作主要内容是重点检查车道路面整体构造平整深度、路面整体平整度、道路路段整体坡度弯沉和车道路面整体摩擦阻力系数等，确保所有质量指标都完全符合质量标准。

5 结论

本文结合烟台市滨海路道路改造工程中SMA 沥青混凝土路面工程施工实践，分析了SMA 沥青混凝土配比、施工材料选择、道路施工中常见的问题以及施工质量控制要点。结果表明全过程的质量控制需要注意以下方面：（1）做好沥青类原材料储存、运输、包装等工作，确保原材料质量符合国家规范。（2）在拌制过程中，要控制物料温度和加热温度，把握其他矿料的添加时间间隔，并及时检测拌合实验结果。（3）铺面作业过程中，铺路器转速宜限制在3m/min 以内，摊铺过程中，针对改性的沥青和SMA 的混合料，摊铺速率宜控制在1～3m/min。第四，通过使用振荡钢轮式压路机进行快速加压和高温复合加压作业，并在碾压工作完成后对道路进行封闭养护，确保碾压质量。第五，施工结束后及时清理成品面的施工工具，定期检查道路状态，及时修缮，确保符合质量标准。