SMA沥青混凝土路面的配合比设计及摊铺施工技术的分析

代文翠

徐州市伟鸿交通工程检测有限公司 江苏 徐州 221000

1 SMA沥青混凝土路面特点

1.1 高温稳定性好

基于高温环境下，对SMA沥青混合料进行室内车辙试验分析，SMA沥青混合料能够呈现出理想的稳定性效果。检测人员对矿料级配合成调试，在适宜比例合成外加矿粉、纤维稳定剂、沥青，组成骨架嵌挤密实结构，从而提高 SMA沥青混凝土路面整体强度和温度稳定性。

在温度较高的情况下，路面马蹄脂中的油脂会被溶解，粘度会降低，由于SMA路面的设计孔隙率4%，基本上不透水，SMA混合料采用粗集料嵌挤骨架级配，集料间嵌挤形成的抵抗力基本无变化。因此，SMA沥青混凝土具有较高的高温稳定性。足以抵抗行车荷载产生车辙。

1.2 防水性能好

对SMA沥青混合料进行设计，一般选择使用间断级配骨料，然后准备试验用各项物质材料，包括纤维稳定剂、改性沥青、矿粉等，将掺和料拌和加入到SMA沥青混合料中，以填充集料间的空隙，减少孔隙率。相关学者对SMA混合料的空隙率进行了相应的研究，通过研究可发现设计孔隙率在4%-6%之间，对比一般混合料，SMA沥青混凝凝土路面的渗水系数基本上为0ML/min。极大地减少了路面行车动压力水对路面的冲刷作用，从而延长路面使用耐久性。

1.3 抗滑性能好

SMA混合集料应选择洁净的且具有较高的粗粒度和硬度的粗细集料。经过粗集料表面预处理的 SMA沥青混凝土路面，表层的构造深度达到1.0-1.3mm，与传统路面抗滑构造深度仅为0.4-0.5mm相比，极大增加了路面的摩擦系数，提升了行车安全性。

1.4 抗老化性能好

SMA混合料的内部孔隙率比较小。沥青玛蹄脂主要是用来充填中矿料间隙，内层的沥青几乎不与空气接触，所以一般不会出现老化的情况。长期的路面使用结果表明，SMA沥青胶凝材料的耐候性更好，玛蹄脂和粗集料的黏附性极强，所以使用SBS改性沥青，能够对集料施加更大的吸引力，集料被牢固地“锁住”，提高了摊铺道路的使用耐久性。

1.5 具有较强的黏聚性

在采用改性沥青拌合SMA的基础上，由于SMA混合料对“三多一少”，添加了大剂量的沥青必须添加少量的纤维稳定剂。可以改善沥青胶结料的粘结力。粘结力越高，混合料的粘结力就越高，这样就可以很大程度上减少在铺装过程中出现的脱层和沥青析漏现象[1]。同时较高的粘结力可改善沥青混合料的均匀性，防止沥青混合料发生离析及“麻面空洞”现象。

2 SMA路面配合比设计

2.1 原材料

按照《公路沥青路面施工技术规范》中对 SMA沥青混合料的配合比设计基本要求。首先进行 SMA沥青的选用。一般设计采用的沥青为SBS改性沥青PG76-22，该沥青具有较好的耐高温老化、较好的防裂作用。制备 SBS聚合体时，要保证粒子的粒径不超过5mm。在 SMA中掺入粗集料，可改善其耐热性，集料宜采用玄武岩或花岗岩的砂砾。针对酸岩沥青粘结力差的问题，提出了通过掺加石灰、水泥等来改善骨料与沥青粘结力的方法。

细集料采用人工砂粒，填料采用石灰石矿粉。为增加材料的粘合性，将石灰粉（占30%的量）添加到矿物粉末中。加入纤维稳定剂，使混合料的稳定性得到改善。该混合料中纤维掺量为0.3%。木质纤维素在显微镜下对具有330 mm长的水溶液和纤维、550℃到600℃的温度、经焚烧处理的灰分含量为20%、 PH在7.8，在100℃干燥进行了检测。含水量约为1.1%。

因此，根据具体的工程条件，对SMA沥青混凝土路面进行合理的原材料质量控制，才能确保其质量。有的工地混合料加入的纤维含量过高，则会使复合材料的气孔增大，对复合材料的粘结力及耐用性产生影响；当纤维含量过少时， SMA沥青路面极易产生油斑和油钉现象。因此，在实际使用SMA沥青混合料的过程中，要求技术人员能够针对SMA沥青混合料中的纤维添加量做好控制，然后搭配高精度控制设备，对SMA沥青混合料中的纤维进行添加。

2.2 配合比设计关键控制

目标配合比设计实质上是一种分析型的设计，其核心在于如何合理地选择矿质混合料的级配，以及如何确定最佳沥青用量。按照有关标准规定，确定原材料目标配合比矿料级配设计，通过马歇尔试验及相关性能验证试验确定最佳沥青用量。生产配合比设计与目标配比相结合，确定拌合机热料仓矿料级配比例及外掺剂添加方式，通过试拌确定各档集料上料速率和热料仓的最优配比，并给出了相应的工艺控制参数[2]。

基于SMA混合料的设计方法，目标配合比设计需完成3种不同掺比的级配设计方案。笔者通过多年的试验检测经验发现：生产配合比矿料级配设计通过率与目标配合比设计通过率在关键性的筛孔9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.075mm档偏差不宜大于2%。

3 SMA路面摊铺施工质量控制点

3.1 施工准备

（1）施工单位对下承层结构进行处理，以满足摊铺层结构的强度要求。在养护类工程中需要进行铣刨后底部清理。在铺装之前，必须提前洒布改性乳化沥青粘层。

（2）施工单位对摊铺设备及施工器具进行性能检测，确保机器能够正常运转。

3.2 拌和精度控制

（1）按设计文件规定，检测配合比设计后的沥青混合料。（2）沥青材料对其加热温度进行控制，以保证其适应性。（3）按照配比设计，对沥青掺入计量数据进行打印和总量校核，且应以生产配合比设计为基础，控制施工误差。（4）在施工和拌和之前，对所有仪器进行校验，并对所有测量仪器的精度进行严格核查，确保设备均在校核范围内。

3.3 运输控制

（1）在运送时，要合理地选择运送路径，确保运输路径的合理化，能够减少运输成本的消耗。（2）汽车底板及侧面板必须涂以隔离剂，以防止汽车面板与沥青混合料间的粘连。（3）装货时，必须按照前后中卸料方式受料，以防离析。（4）在装运过程中，要用两层篷布一层棉被保温方式，将混合料覆盖起来，以达到防雨、保温的目的。

3.4 摊铺控制

（1）在摊铺之前，根据摊铺设备性能和以往的摊铺工艺参数确定松铺系数、沥青混凝土现场厚度校核计算方法。

（2）根据搅拌站生产能力，施工进度等因素，确定铺筑速度。

（3）在铺设沥青路面时，由相关技术人员使用平衡梁来控制沥青路面的厚度，以保证路面的平整度达到要求。采用双机联合阶梯递进摊铺施工。双机纵向间距保持10-20m，前后机重叠部分10-15cm宽。

（4）双机联合摊铺时，要维持恒速、稳定摊铺，不得随意停机。

（5）大风阴雨天气，摊铺停止施工，否则会造成路面质量问题，影响到最终的摊铺质量；当雨水停止时，待路面晾干后进行摊铺作业[3]。

3.5 碾压控制

（1）在对沥青混凝土进行碾压时，将其划分为初压、复压和终压三个阶段，碾压速率要保持一致。

（2）在初压施工时，使用双滚筒的钢轮压路机，一般要有两个静压，施工方向要以自下而上，由外向内碾压的方式排定，重叠宽度为轮宽的1/3-1/2。前进静压完毕，后退采用高频低幅振动压实，滚压3-4次，直到符合设计压实要求为止。

（3）在最终的“静压收光”过程中，需保证沥青混凝土的温度在100℃以上，采用双钢轮压路机，以1-2次的压路方式进行静压，直至铺面无明显轮迹印。

（4）试铺方案中，需根据实际情况拟定碾压速度来控制碾压段落的长短。

（5）在碾压时，应确保钢轮的清洁。如果有混合料粘轮现象，可采用稀释过的精油喷雾。

（6）相关单位应派专人负责控制工序的管理，如发现问题，必须立即采取补救措施，以确保碾压及路面的施工质量。

3.6 接缝处理

主要选择平接缝处理方式，对横缝进行加工。铺筑完毕，用三米直尺检验路面接缝是否平整。为使新老沥青混合料能更好地结合，必须先对接头部位进行预热，再进行铺装。此外，横向接缝要按上下层错缝1.0m的间隔布置，纵向接缝可采用压路机跨缝碾压10-15cm，保证纵向接缝密实。上下层错缝宽度在10-15cm。

4 SMA-13摊铺新型质量控制方案应用工程实例

江苏某高速公路长30.116km，起讫桩号为K22+196—K52+412，设计采用双向六车道，全线最高行车速度120km/h，路基宽35.5m。SMA混凝土路面材料的选用应依据工程场地的地质情况及交通状况来决定。

4.1 混合料施工

在拌合过程中，为了保证计量结果的正确性，对计量器具进行周期性的检验。

本项工程SMA-13摊铺施工实施的质量控制创新点为：

（1）物料分类与贮存。在不同的材料间可以设置隔板，避免材料的混杂。矿粉贮存在罐内。卸料时，要根据卸料规范，认真做好卸料工作。

（2）严格控制热料仓比例。按照配比的需要，对各类材料的配比进行合理的控制。不得擅自改变比例。在特殊情况下，如有必要，必须由专门的部门来操作，并须有项目监理工程师签字证明。

（3）严格控制拌合温度。对沥青、矿物质的加热，要准确地控制加热温度，沥青的加热温度是165～175℃，矿物质的加热温度是175～195℃。搅拌结束后，使用温度应在175—185℃之间，最大温度在195℃以上，严禁使用。

（4）严格控制拌合时间。混合料拌合所需的时间是60s，干拌15s，湿拌45s。在实际的拌合中，确保充分而均匀地拌合沥青混合料。

（5）严格目测检查拌合均匀性。判断标准为混合料色泽均匀一致，不出现结块、花白等现象。

4.2 混合料运输保温控制

（1）基于对材料配比及生产摊铺能力的分析，对运输路线进行科学设计，制定输送方案，并对输送车辆数量进行合理配置。运输车辆需配合设置温度检测孔。（2）运输车辆内部表面要进行清洁，并且要喷上合适的隔离剂，防止混杂和粘着的问题。（3）按照“三层分离”的原则，对材料进行堆放。为有效防止混料偏析，采用了先后中间分堆的方法。（4）在装车之后，按照“两层布夹一层棉被”覆盖，防止温度散失等影响。产品出厂后，由专门人员检测温度。（5）进入工地后，车辆停放在摊铺机前面，并设置空当位，等候卸料。本项目中要求停车等候卸料的运料车数量在3辆以上。

4.3 混合料摊铺

本项目对沥青混合料的铺装给予足够的重视。在选型过程中，应结合工程实际，确保各工序的科学性和协调性。摊铺操作的要点有以下几点。

（1）通过试铺确定最佳的松铺系数为1.2，松铺厚度为4.8cm。

（2）铺设工作要持续、慢速进行，设备的运转速度保持在1.5～2.0m/min。通过对拌和材料供给关系的适当调节，可避免在铺装过程中随意调节速度及停止时间。

（3）按照施工现场的条件及沥青的牌号，对拌和的温度进行适当的调节，最低摊铺温度在165℃以上。

（4）提前对熨平板进行加热处理。为了防止因熨烫而产生变形，熨平板的预热温度100-110℃。

（5）在铺设时，技术人员对摊铺层的厚度，宽度，长度等各项指标进行检验。发生离析，及时换料处理。

（6）出现SMA沥青混合料供应不足的问题时，及时做好前后场沟通反馈，尤其与工程现场进行沟通，结合具体情况，可适当调整摊铺速度。

4.4 混合料碾压

1.初压环节

（1）按“由低到高、从外到内”的次序，采用“紧跟、慢压、高频、低幅、满幅碾压”，要求重叠轨迹宽度≥20cm；当采用静态加压方式时，其重叠宽度应为滚轮宽度的三分之一。

（2）为了防止初压时可能发生的混合料沾料等问题，滚筒提前进行“除锈、喷涂隔离液”。

（3）若采用钢制的双轮压实，则起动及停机时应尽量低速，停机前应将振动关闭。

2.复压环节

①振动碾压时，振幅为0.3～0.8mm，振实的碾压重叠宽度不得超过20cm。

②滚轮倒转时，振动器应在滚轮倒转时提前关闭，待后退到一定范围内再开机，以免混料推移等现象发生。

③不得将滚筒放置于任何已铺成形未降温的路面上，不得在已摊铺未降温面上随机掉头。

④为防止滚轮发生粘料，应事先安排技术员对其进行油水混合喷涂处理。

⑤复压作业结束后，由专人手持平尺检测碾压平整度。高差不应超过2mm。

3.终压环节

复压施工后要及时开始终压作业，具体来说，可以使用静压的方式，控制在1—2次。

4.SMA公路碾压时需要注意的问题有

①在碾压段设置不同的标识，使操作手能够准确辨认；②确定合理的压实遍数，防止过压等问题。若出现马蹄脂“上浮”现象，应立即停止碾压；对局部“泛油”路面刨除换填新料；③车辆运行中出现的轮胎沾料故障，由专人进行处理，并将适当的油、水混合液喷涂到轮圈上；④通过综合分析摊铺速度等影响因素，合理确定碾压段长度。

5 结束语

SMA沥青混合料具有良好的综合性能。既能保证行车安全，又能延长路面使用寿命。严格按照特定的施工工艺，施工标准来进行，可使路面的细部结构更加完美，路面品质也更高。