SMA 改性瀝青路面施工技術(shù)研究

唐龍全

（張家口市萬全區(qū)公路管理中心，河北 張家口 076250）

1 引言

SMA 俗稱瀝青馬蹄脂碎石，是目前我國道路工程中表面層常用的混合料之一。在結(jié)構(gòu)組成上，SMA 所選用的碎石粒徑并非由小至大依次排列，而是缺少了一種或好幾種粒徑構(gòu)成間斷級配，保證混合料中了粗集料的含量。在材料組成上，其主要由瀝青、粗細(xì)集料和纖維構(gòu)成，同時(shí)足量的粗集料作為骨架，具有耐磨、抗滑、抗車轍等特點(diǎn)，而瀝青膠結(jié)料與細(xì)集料填充骨架空隙使其整體密實(shí)，提高了強(qiáng)度，同時(shí)在低溫環(huán)境能有效防止低溫縮裂。此外，摻入的纖維以穩(wěn)定劑的形式存在其中，維持SMA 混合料的穩(wěn)定性[1]。因此，SMA 路面以其良好的路用性能被廣泛應(yīng)用于我國公路建設(shè)中。

2 工程概況

某公路路面結(jié)構(gòu)采用瀝青混凝土+水穩(wěn)碎石基層組成，運(yùn)行以來整體路況良好，但部分路段由于交通量較大出現(xiàn)車轍病害，同時(shí)由于道路修筑初采用石灰?guī)r作為表面層集料，隨著道路運(yùn)營時(shí)間的增長，路面整體發(fā)白，交通事故時(shí)常發(fā)生。經(jīng)檢測單位對路面進(jìn)行抗滑性能試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，路面構(gòu)造深度與摩擦系數(shù)已不滿足規(guī)范使用要求，經(jīng)研究后決定在原路面上加鋪4 cm SMA-13，提高路面抗滑性能和高溫性能。

3 原材料

3.1 瀝青

SMA 性能相比普通瀝青混凝土具有較大的提升。因此，SMA 無論在瀝青用量上，還是瀝青性能上都具有較高的要求。在SMA 混合料中瀝青含量高，相比瀝青混凝土，瀝青結(jié)合料要高出1%以上。此外，由于SMA 在低溫條件下能夠有效防治低溫縮裂，工程中選擇瀝青原材料時(shí)應(yīng)充分考慮其黏性，故一般采用改性瀝青作為原材料。項(xiàng)目綜合考慮路用性能后決定采用SBS 改性瀝青作為工程材料。

3.2 集料

SMA 混合料中使用的集料分為粗細(xì)集料2 種，但與普通瀝青混凝土不同，在粗集料的含量上，即粒徑大于4.75 mm 以上的碎石含量占比高達(dá)70%。在性能上，SMA 所選用的粗集料抗滑、耐磨且穩(wěn)定，應(yīng)采用堅(jiān)硬、顆粒形狀良好、針片狀含量低的碎石。綜合考慮后，本項(xiàng)目采用玄武巖碎石作為原材料，玄武巖碎石是道路工程中最為優(yōu)質(zhì)的集料之一。該類碎石通過嵌擠形成的SMA 骨架，能夠有效抵抗車轍病害的發(fā)生。在細(xì)集料的選用上，不宜采用天然砂，應(yīng)以堅(jiān)硬的人工砂為主，主要原因是人工砂是通過石頭粉碎形成，其顆粒較為粗糙，而天然砂風(fēng)化形成外表光滑細(xì)膩且成分復(fù)雜，用于工程中具有不穩(wěn)定性。

3.3 填料

填料是SMA 中不可缺少的成分，只有與填料充分融合后的瀝青才能對碎石集料產(chǎn)生吸附作用。在本項(xiàng)目中，填料采用石灰?guī)r研磨后得到，在其外觀和性能上均有嚴(yán)格要求，對于填料的外觀，應(yīng)保證其松散不結(jié)團(tuán)，在性能上，應(yīng)進(jìn)行含水量、塑性指數(shù)等檢測，確保摻入時(shí)滿足要求。面層礦粉的技術(shù)要求見表1。

表1 面層礦粉的技術(shù)要求

3.4 纖維

纖維在道路工程中常用于基層與面層中，通過其加筋、吸附等作用能夠提升混合料性能，在SMA 中，纖維主要以穩(wěn)定劑形式存在，維持混合料性能穩(wěn)定。本項(xiàng)目以木質(zhì)纖維作為原材料，其技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 SMA 木質(zhì)纖維技術(shù)指標(biāo)

4 SMA 路面施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 下承層準(zhǔn)備

考慮到本項(xiàng)目為加鋪工程，為了充分提升路面使用品質(zhì)，應(yīng)對原道路路面上裂縫等病害進(jìn)行處理，對存在面積較大的網(wǎng)裂部位應(yīng)進(jìn)行銑刨施工，避免直接加鋪后網(wǎng)裂部位繼續(xù)向上開裂。病害處理完畢后，對路面表面雜物進(jìn)行清掃，同時(shí)通過瀝青灑布車在路面均勻?yàn)⒉几男詾r青黏層油，其目的是提高瀝青混凝土層與加鋪層的黏結(jié)性能。

4.2 SMA 混合料的生產(chǎn)

由于SMA 瀝青混合料為間斷級配，在拌和過程中需要加入大量的粗集料、瀝青、礦粉，因此，其施工工藝更為復(fù)雜。拌和前，對于不同材料應(yīng)當(dāng)加熱至指定溫度，在粗集料加熱完畢后測量提升斗內(nèi)的礦料應(yīng)保證其溫度在190～200 ℃，而瀝青加熱罐中的SBS 改性瀝青應(yīng)加熱至160～165 ℃。原材料滿足拌和溫度要求后依次加入，提前設(shè)定拌和時(shí)間在70 s 左右，過短的拌和時(shí)間無法確保集料與瀝青的充分拌和，拌和時(shí)間過長則會引起瀝青混合料的老化，降低SMA 路用性能。SMA 混合料出廠時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行溫度檢測，確保其溫度在180～185 ℃，同時(shí)采用熱成像儀確?；旌狭暇鶆騕2]。

4.3 SMA 混合料的攤鋪

SMA 運(yùn)送至攤鋪現(xiàn)場后應(yīng)在車輛側(cè)面專用的溫度檢測孔對車廂內(nèi)部的混合料進(jìn)行溫度檢測，由于瀝青混合料在室溫下十分堅(jiān)硬，難以進(jìn)行攤鋪施工，因此，溫度不滿足要求的瀝青混合料應(yīng)及時(shí)廢棄。本項(xiàng)目為雙向6 車道，采用2 臺整體式攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，運(yùn)料車抵達(dá)攤鋪現(xiàn)場后停駐在攤鋪機(jī)前，掛空擋等待攤鋪機(jī)推動前進(jìn)，攤鋪過程中應(yīng)確保有3 臺運(yùn)料車在攤鋪機(jī)兩側(cè)等待，確保施工的順利進(jìn)行。若遇到降雨或不良天氣影響時(shí)，應(yīng)設(shè)施工縫，同時(shí)將拌和站已拌和完畢的混合料及時(shí)運(yùn)送至儲存罐[3]。

4.4 SMA 混合料的碾壓

碾壓是保證SMA 施工質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，通過鋼輪壓路機(jī)的振動碾壓能夠更好地使粗集料進(jìn)行嵌擠。碾壓時(shí)嚴(yán)禁采用膠輪壓路機(jī)，其主要原因是膠輪壓路機(jī)的揉搓效果會破壞SMA 組成結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重降低路面的抗滑性能。因此，本項(xiàng)目全路段采用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，具體碾壓工藝見表3。

表3 壓路機(jī)碾壓速度

5 試驗(yàn)路段性能檢驗(yàn)

5.1 壓實(shí)度檢測

路面壓實(shí)度質(zhì)量控制主要從以下幾方面進(jìn)行：第一，合理的原材料，天然砂光滑細(xì)膩的特點(diǎn)使其作為細(xì)集料時(shí)易造成壓實(shí)困難，因此，不宜選用天然砂作為細(xì)集料；第二，良好的施工質(zhì)量，碾壓施工過程控制壓路機(jī)由慢至快，由外向內(nèi)逐步碾壓，控制攤鋪機(jī)與鋼輪壓路機(jī)的車距，確保碾壓遍數(shù)。為了驗(yàn)證SMA 路面是否滿足驗(yàn)收要求，對其進(jìn)行壓實(shí)度檢測，具體數(shù)據(jù)見表4。

表4 面層壓實(shí)度檢測結(jié)果

選取5 個(gè)代表位置進(jìn)行壓實(shí)度檢測，各點(diǎn)為檢測結(jié)果均大于98%，說明該路段加鋪SMA 作為面層后壓實(shí)度滿足要求。

5.2 高溫性能檢測

根據(jù)檢測報(bào)告顯示，原路面車轍病害多發(fā)主要原因是路面高溫性能不足，本項(xiàng)目采用SBS 改性瀝青作為SMA 路面原材料，極大地提高了瀝青黏度，提高了混合料的整體性能。為了檢驗(yàn)SMA 路面高溫性能是否滿足要求，根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行車轍試驗(yàn)檢測混合料動穩(wěn)定度及變形速率，檢測結(jié)果見表5。

表5 車轍試驗(yàn)檢測結(jié)果

對比AC 混合料和SMA 混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果可知，SMA混合料動穩(wěn)定度測試結(jié)果為3 586 次/mm，遠(yuǎn)高于瀝青混凝土動穩(wěn)定度的813 次/mm。此外，在高溫條件下的變形速度，AC混合料是SMA 混合料的5 倍，出現(xiàn)該情況的主要原因，可能是瀝青混凝土中采用的瀝青為普通基質(zhì)瀝青，高溫條件下的穩(wěn)定性較差。

6 結(jié)語

為了研究SMA 路面施工技術(shù)，本文依托某工程實(shí)例詳細(xì)介紹了SMA 路面施工技術(shù)要點(diǎn)，通過壓實(shí)度試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)對施工完畢的路面進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明：施工完畢后路面壓實(shí)度均滿足要求，同時(shí)相比原路面，加鋪后路面的動穩(wěn)定度遠(yuǎn)大于原路面，說明加鋪后路面的高溫性能顯著提升，施工質(zhì)量良好。