高速公路養護中SMA-10超薄磨耗層應用分析

王洋

遼寧省高速公路運營管理有限責任公司 遼寧 沈陽 110000

作為一種常見的公路預防性養護技術，超薄磨耗層的攤鋪厚度一般為15～25mm，主要用于對已經發生細小病害的高速公路進行預防和修復，來延長公路的使用壽命。同時，這項技術還可以用來提高高速公路抗滑性能和防滲性能[1]。在20世紀70年代，隨著車流量的迅速增加，世界各國對公路維護的要求越來越迫切。法國率先提出了厚度15-20mm的超薄磨耗層來緩解公路損傷。隨著技術的更新迭代，1990年，美國、德國對超薄磨耗層法進行了改良，陸續開發出了SUP-5、SMA-5、SMA-10等新技術[2]。其中，SMA-10超薄磨耗層的應用較為廣泛。SMA-10技術的最大優勢就是厚度足夠薄，能使用細粒式瀝青混合料，且抗滑性能好。但是，由于當前各種類型的超薄磨耗層技術的使用效益還未被完全證實，在并沒有在國內實現大面積推廣[3]。

1 SMA-10超薄磨耗層的應用價值及應用現狀

在高速公路的養護中采用SMA-10超薄磨耗層，其主要的應用價值體現在以下幾個方面：首先，在攤鋪SMA-10超薄磨耗層的時候，攤鋪的速度更快，所需施工時間更少，避免影響高速公路的正常使用，降低交通延誤的可能性。其次，在使用過程中可用于橋梁維護、高架維護、城市高速公路維護以及隧道維護。采用SMA-10超薄磨耗層還能賦予高速公路良好的抗滲性，高粘乳化瀝青層防水效果會顯著提升[4]。再者，SMA-10超薄磨耗層結構上的整體性非常強，上下層之間能夠構成一個完整的結構；同時，這種材料還具有較強的高紋理特性，可降低高速公路因雨天、水霧等天氣導致的側滑危害，極大地提升了高速公路的安全性能。此外，與一般AC相比，這種SMA-10超薄磨耗層還可以降低高速公路的噪聲大小。根據計算顯示，每采用1㎡的SMA-10超薄磨耗層，能夠降低2-3分貝。這是因為它的顆粒尺寸可以達到60%-70%，而且分別十分均勻，緊密性足夠好。最后，SMA-10超薄磨耗層是一種超持久的表層，其熱穩定性、抗裂性、抗滑性及抗磨損性均較好，能夠有效防止車輛行駛過程中出現的交通事故，提高行車安全。此外，SMA-10超薄磨耗層不僅可以用作新修路面層，還可以對原有的高速公路進行修補，通?？梢詫⒏咚俟返氖褂媚晗尢岣?-5年[5]。

在高速公路預防性養護、輕微病害的矯正性養護中，通常會使用SMA-10超薄磨耗層。20世紀90年代，美國引入了法國的諾瓦奇（NovaChip）超耐磨層板技術及同步攤鋪機，在阿拉巴馬地區修建了兩條諾瓦奇（Talladega）超耐磨層板試驗路。NovaChip超薄磨耗層應當是一種不連續的、孔隙度為12%～15%的、同時具備優良的排水及抗滑特性的高分子改性乳化瀝青混合料。因其優異的防滑性及低噪音特性，已在美國、南非、歐洲及澳大利亞獲得了廣泛的使用。2002年，該技術被引入我國，主要用于高速公路預防性養護作業中。近幾年，國內外關于超薄磨耗層技術發展迅速，涌現出了各種不同類型的薄層技術，比如SMA、SMC、Thus、ECA易密實超薄磨耗層等，應用也越來越廣泛。

2 高速公路養護中SMA-10超薄磨耗層應用策略

2.1 借助SMA-10超薄磨耗層對高速公路的原路面優化

在對高速公路進行SMA-10超薄磨耗層施工前，要對已有的原瀝青路面進行整理，清除雜質、污水，好進一步施工。由于超薄磨耗層是路面的磨耗層，厚度比較薄，通常在3mm以內。因此，施工前，一定要將舊路面的結構完全暴露出來，確保穩定性。對于已經出現小坑小洼、凹陷等病害現象的公路，應該在施工之前整治，積極進行處理、修補，從而降低原路面病害反射至超薄磨耗層的現象發生概率。

清理步驟如下：首先，要對高速公路瀝青表面進行認真地檢查，確保將路面及縫隙中的積水、雜物等雜質全部清理干凈。必要時，可以采用人工借助鼓風機、吹風機，將雜質吹出瀝青表面。其次，對攤鋪材料進行評價和檢驗，以確保攤鋪材料達到建設的需要。在攤鋪前，要仔細觀察天氣情況，如果天氣較差，或者有揚塵、暴雨等，需要停止施工。最后，在前期施工作業時，應將所需的攤鋪設備和施工材料、運輸裝置做好準備。同時，也要對各類施工器械和裝備的正常運轉狀況進行檢驗，為施工SMA-10超薄磨耗層提供依據。

2.2 攪拌并檢測混合料質量，確保材料合格

在進行SMA-10超薄磨耗層施工時，需要進行混合施工材料攪拌工作，將瀝青結合料、瀝青、礦粉及集料等充分融合，并在施工前要進行性能測試和見一眼，確保材料合格，才能開展后續的施工。首先，在選用集料時，要考慮其顆粒的強度和大小，礦物要充分考慮粒徑、種類和用量等因素。明確瀝青骨料后，通過連續攪拌和間歇式攪拌進行充分融合。在冷料倉進行配置時，應當按照配合比增設。

其次，要定期檢測和測量骨料的給料曲線，加熱前要提高溫度。在進行干拌時，對于無法滿足溫度條件的混合料，應該丟棄。只有在溫度達標后，才能與瀝青拌和。拌合過程中，要依據瀝青和外滲劑均勻包裹骨料配比，來決定超薄磨耗層瀝青混合料拌和時間。

一般瀝青混合料的配比可以參考公式：

配合比=瀝青含量/骨料含量

在工程實踐中，由于受到工程需要、原材料類型、工藝水平等方面因素的影響，需要對瀝青配合比進行調整。例如，用于高等級高速公路的瀝青混合料，其質量分數一般在5%-7%之間。因此，為了提高高速公路的服役時長以及安全性能，要合理設定瀝青混合料的配比。

2.3 瀝青混合料的安全運輸及攤鋪施工

（1）安全運輸。在運輸瀝青混合料時，在運輸車的車廂里，首先要對1:3的油水混合物涂刷，清理掉車上的灰塵、雜物，在運輸的時候要保持緩慢均勻前進，防止有急剎車的情況發生。在運輸到現場后，要由施工人員對混合料的溫度、密度進行測試，在符合條件后，才能倒料攤鋪。

（2）攤鋪施工。改性乳化瀝青需要在高溫作業環境下噴射，噴射量控制在0.7-1.0 L/m2，既要增強攤鋪的均勻性，又要保證效率。然后使用熨平板熨平，確保預熱溫度超過100℃。攤鋪時要確保10m/min。以25mm型為例，最大攤鋪速度為10m-36m/min。同時，施工人員要使用攤鋪機均勻、連續作業。作業過程中，中間不能隨意改變速度或停車，以免造成混合料的離析，降低路面的平整度。此外，在攤鋪時，也要注意對脫落的碎粒進行處理，以免造成瀝青路面不平整。

2.4 壓路機壓實及測試

（1）壓路機壓實。使用10-12 t壓路機對路面進行靜止壓實，在攤鋪完成超薄磨耗層后，壓路機緊隨作業。

在全工序中，必須保持瀝青表面90℃的高溫，三次壓實為宜。使用跨縫碾壓的方式，既能夠確?？v線平直度，同時，還能將混合料的自然降溫到50℃以下。壓實后，冷卻時間通常為40min。

（2）品質檢驗。在施工作業結束后，要檢查新攤鋪的深度，滲漏狀況和BPN的擺值，才能確保SMA-10超薄磨耗層施工完成。

3 高速公路養護中SMA-10超薄磨耗層應用案例

3.1 工程介紹

本項目為鶴大高速（大莊段）SMA養護維修工程，設計范圍為 K1287+000～K1440+622段。該高速公路為雙向四車道，設計最高時速為120km/h。近年來，由于交通運輸需求量不斷增加，鶴大高速（大莊段）項目建成后，路面出現了細微裂縫和車轍等典型病害。通過高速公路技術狀態評估的關鍵指標后，發現該高速公路并沒有出現嚴重的結構性缺陷，總體表現尚佳。由此推斷，應該采用SMA-10超薄磨耗層進行公路養護。表1為該高速公路原路面技術指標。

表1 鶴大高速（大莊段）公路原路面技術指標

3.2 施工方案設計

通過設計比較，確定了SMA-10+SBS改性乳化瀝青超薄磨耗層施工技術。在超薄型磨耗層的施工中，使用普通的攤鋪機，對其進行了異步施工。在攤鋪SMA-10瀝青混合料前，預先噴灑了粘層油，噴灑量設定為0.5L/m2，其溫度設定為50℃之間。噴灑完畢后，嚴禁機動車和行人通過，等乳化瀝青徹底破乳后，才可攤鋪。

3.3 原材料要求

（1）粗集料、細集料、填充物、穩定劑。SMA-10超薄磨耗層所用的粗、細集料主要為玄武巖碎石、礦物粉末與石灰石礦粉末，并選用美國研制的灰粒木素作為穩定劑。以上材料的性能參數滿足 JTGF40—2004 《公路瀝青路面施工技術規范》的有關規定。

（2）瀝青膠凝材料和粘層油

以殼牌SBSI-D為改性瀝青混合料，以SBSI- D為改性的乳化瀝青作為粘層油，其性能均達到了 JTGF40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》的要求。

（3）配比設定

按照馬歇爾配合比開展試驗設計，得出SMA-10超薄磨耗層最佳油石比為6.0%。

3.4 施工步驟

（1）對原始攤鋪材料進行檢驗。由于超薄磨耗層的攤鋪厚度比較薄，如果原路面出現坑洼，或表面雜質過多，將會造成超薄磨耗層與原路面之間不能很好地粘結成一個整體，從而造成超薄磨耗層不能達到理想的應用效果。因此，在攤鋪前，要對原路面進行平整、清潔，對于有坑槽或其他較大的路面缺陷，也要經過適當的填補后才能攤鋪。

（2）制備瀝青拌和物。超薄磨耗層路用瀝青混合料的制備技術與常規技術相差無幾，但SMA-10超薄磨耗層路使用極小的攤鋪面，這就導致了其在攤鋪時，極易發生溫升損失。因此，對混合料攪拌過程中的溫度調控提出了更高的要求。比如，對于碎石骨料，推薦的加熱溫度是180℃，瀝青的加熱溫度是165～175℃，對于瀝青混合料的攪拌溫度，推薦的是170～180℃。無論哪一種混合料攪拌，都要保證均勻、無明顯離析、花白等質量問題。本工程選擇的是瀝青混合料攪拌。

（3）攤鋪和壓實。攪拌完成瀝青混合料通常推薦在150～170℃的高溫下進行攤鋪。為了增加公路路面的平坦度，降低混合料離析，攤鋪機一定要以2-3 m/min低速、均勻、連續不間斷地進行攤鋪，不能任意改變速度，也不能在半路停車。另外，由于超薄磨耗層比較薄，因此，在施工過程中，不能使用振搗，而應使用靜壓實。在完成了碾壓工作后，通行的車輛可以等待公路表面溫度降到50℃再正常行駛。

3.5 施工效果評價

在SMA-10超薄磨耗層施工完成后，通過對該道路進行路面結構設計，測試路面結構參數，并對路面結構深度、摩擦系數、滲透系數等進行測試，來評價施工效果。詳情見表2。

表2 鶴大高速（大莊段）公路SMA-10超薄磨耗層施工前后對比

由表2所示的試驗結果可以看出，經過SMA-10超薄磨耗層攤鋪后，瀝青混合料的綜合力學性質發生了很大的改變。PCI等三項指標的等級均有所提升。從原路面的良好（＞80），提升為優秀（≥90）。這表明，預防性防護技術對于提高鶴大高速（大莊段）公路路面情況具有重要價值和效果。而從其他指標來觀察，在攤鋪SMA-10超薄磨耗層后，鶴大高速（大莊段）公路路面的構造深度提高到1.10mm，摩擦系數提高到68，滲透率下降到17.9mL/min-1。因此，可以說，通過SMA-10超薄磨耗層攤鋪，可以明顯地提高了鶴大高速（大莊段）公路路面的抗滑性能和防滲性能情況，大大提高了路面使用的安全性和耐久性，為行車安全提供保障。

4 結論

從高速公路長期安全穩定運行的觀點出發，對輕微病害進行養護，既能有效地延長其使用壽命，又能節省大量的維護費用。而SMA-10超薄磨耗層技術作為一種良好的預防性養護技術，具有極高的應用價值。本文以一條高速公路為施工背景，介紹了SMA-10超細耐磨層技術的施工方法和流程。通過對高速公路路面運用SMA-10超細耐磨層攤鋪、壓實后，路面的各項技術參數基本達到了設計要求，并大幅提高了抗滑性能和防滲性能。由此可見，在出現細小損傷的高速公路養護過程中，使用SMA-10超細耐磨層是可行的。同時，需要指出的是，SMA-10超細耐磨層雖然應用效果較為顯著，成本較高。因此，在對養護方案進行處理時，還需要針對高速公路的具體條件和情況，選擇適合的養護方案，才能切實提高高速公路質量，保障道路交通安全。