SMA高彈改性瀝青路面施工技術及施工質量控制

劉毓，劉永恒，向波，于啟權

（中交路橋華南工程有限公司，廣東 中山 528403）

1 引言

由于公路長期暴露在自然環境下，高低變化的溫度與季節性強降水以及高荷載的行車環境會影響公路結構的穩定性、耐久性與路面防滑性。因此，高穩定性的路面施工材料以及高質量的路面施工技術成為制約公路耐久性與使用壽命的關鍵。改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）高彈改性瀝青作為一種新的瀝青混合材料，因其抗變形、抗裂、抗車轍、耐摩擦、抗滑、抗疲勞等優點在公路中被廣泛應用。尤其是在四季分明、晝夜溫差大、降水集中且多雨等區域，依托SMA 的低溫抗裂與高溫抗車轍特性可以極大地提高公路在惡劣環境下的結構穩定性與抗疲勞性能，有效延長公路的使用壽命。

2 SMA高彈改性瀝青路面的基本構成及性能優勢

SMA 高彈改性瀝青主要由瀝青、礦粉、纖維穩定劑、少量細集料和粗集料組成。其生產工序是將瀝青、礦粉、纖維穩定劑和少量細集料按比例充分混合后，用瀝青瑪蹄脂膠漿填滿至間斷級配的粗集料骨架縫隙中[1]。與初期道路工程中廣泛使用的瀝青材料相比較，SMA 的用料構成有較大不同，主要體現在細集料用量少、礦粉用量多（用量比例達7%以上）、瀝青用量多（用量比例達6.5%以上）、粗集料用量多（用量比例達70%以上）。減少細集料的用量，在混合材料中加入纖維穩定劑，石子骨料可以與軟點高、溫度穩定性好、滲透性低的瀝青材料充分混合，形成一種骨架密實結構，提高瀝青混合料的黏結性以及公路路面的耐久性，減少公路路面對行駛車輛輪胎的沖擊力度[2]。

在低溫環境下，初期瀝青混合材料因低溫容易發生脆裂現象，而SMA 瀝青混合材料中含有一定量的瀝青瑪蹄脂，瀝青瑪蹄脂的黏性、柔性與韌性使得石子骨料與瀝青材料的黏結性更強，可以有效抵御低溫侵襲，減少低溫環境下SMA 高彈改性瀝青路面的變形與脆裂現象。在高溫條件下，SMA 混合材料通過瀝青瑪蹄脂膠漿填充間斷級配的粗集料骨架縫隙中，粗集料含量超過70%，在最大內摩擦角的原則下，嵌擠在骨架內，使SMA 混合材料的結構穩定性更強[3]。初期瀝青混合材料不同，瀝青路面在高溫環境下防止變形的能力下降，在車輛的高荷重下會出現車轍痕跡，而SMA 高彈改性瀝青路面具有更好的抗變形與抗車轍特性，瀝青老化的速度也會延緩。在耐磨與抗滑方面，SMA 瀝青混合料采用間斷級配粗集料，本身具備良好的剛度、強度與耐磨性，因此，利用SMA 瀝青混合料攤鋪壓實后形成的SMA 高彈改性瀝青路面具有良好的耐磨性與抗滑性，能夠減少行車噪聲，提高雨天行車的安全系數。

3 SMA高彈改性瀝青路面施工技術與施工質量控制要點

3.1 原材料的質量檢測與質量控制要點

SMA 瀝青混合料是將瀝青、細集料、粗集料、穩定劑和礦粉按科學比例混合而成。SMA 高彈改性瀝青路面施工質量以及路面的結構穩定性、耐久性、抗疲勞、抗老化、耐磨性、抗滑性均與上述材料的規格品質高度相關。在公路路面工程施工前，必須對所有施工原材料的質量進行檢測和控制。選擇瀝青時，應對照SMA 高彈改性瀝青的技術標準進行選品。例如，SBS 的針入度應在40（0.1 mm）以上，延度應在30 cm 以上，軟化點應在50 ℃以上，溶解度應在99.5%以上，彈性恢復應在55%以上[4]。SMA 高彈改性瀝青加工之前，應通過對瀝青上述技術指標全面的定量試驗把控瀝青材料的質量關。在粗集材的選擇上，SMA 高彈性改性瀝青混合材是瀝青瑪蹄脂膠漿填充至間斷級配的粗集材骨架空隙而形成的密實骨架結構，用于承載與傳遞路面的行車高荷載。在選擇粗集料時，應優先選擇形狀為立方體、表面粗糙、質地堅硬、清潔無雜質的破碎顆粒型集料，減少針片狀集料的使用。在選擇細集料時，SMA 瀝青混合材料中細集料的含量較少，主要用于填補粗集料之間的空隙，增強瀝青混合材料的黏合性和SMA 瀝青路面的載力，選擇時，要選擇材質堅硬、表面干燥、無雜質的人工砂，如人工軋制的玄武巖或灰巖細骨材，不應選擇雜質多且質地偏軟的天然砂[5]。選擇礦粉時，應考慮到在SMA 瀝青混合料中加入礦粉是用于增加礦料比表面積，以便在礦料表面裹覆更多瀝青材料，礦粉應保持干燥、潔凈?？蛇x用石灰巖堿性石料作為礦粉原料進行細磨，在礦粉細磨過程中加入消石灰或者水泥，以提高礦料與瀝青材料之間的黏結力。在選擇纖維穩定劑時，應考慮到纖維穩定劑是用于避免SMA 瀝青混合料中瀝青用量過多而導致的瀝青析漏問題，因此，應選用木質或者礦物纖維作為纖維穩定劑，以提高SMA 瀝青混合料的耐久性與穩定性。

3.2 優化原材料的配合比設計

配合比設計是為了優化SMA 高彈改性瀝青混合材料的原材料配比，提高SMA 高彈改性瀝青混合材料抗疲勞、抗老化、耐久耐磨、溫度穩定、防滑降噪等性能指標。配合比設計主要包括以下兩個部分。

1）前期試驗階段的目標配合比設計，其常用方法為馬歇爾設計法。（1）測定粗集材、細集材、瀝青等原材料的相對密度。（2）設計各種不同粗細的初步等級配比，通過篩孔的調整、礦料配比調整和礦料篩選，獲得不同組的初步等級配比。用搗實法測定不同等級粗集材配合的夯密度和松裝間隙率。（3）通過油石比分析、礦料級配體積分析、馬歇爾穩定度試驗等方法確定出最佳油石比，作為前期試驗的結果。

2）指導生產的生產配合比設計。（1）在前期試驗目標配合比設計的基礎上，確定各熱料倉礦料和礦粉的使用量，反復調整材料配比，實現冷材和熱料倉材料供應的相對均衡，避免冷料倉或熱料倉存在等料或礦料過剩的情況。（2）根據上一步驟確定的各熱料倉礦料用量與比例，采用馬歇爾設計法，經油石比分析、礦料級配分析、馬歇爾穩定度試驗等確定出最佳油石比。（3）將確定的最佳油石比應用于SMA 瀝青混合料的原料配比設計中，用來指導SMA 高彈改性瀝青生產加工。

3.3 混合料拌和

混合料拌和是指將粗集料、細集料、瀝青等原材料按照配合比進行混合拌和。需要先根據瀝青的密度測算出瀝青的質量，再根據瀝青的質量，按一定比例（通常為0.4%）添加消石灰或者水泥等抗剝落劑，利用強制式攪拌箱將瀝青與抗剝落劑充分攪拌均勻。最后根據配合比添加粗集料與細集料。合理控制瀝青混合料的溫度在195 ℃以下，保證瀝青混合料的性能與質量。SMA 高彈改性瀝青混合料的拌和順序為：（1）依次添加礦料與礦粉，利用強制式攪拌箱對上述原料進行干拌；（2）加入纖維穩定劑，一定時間后，加入165 ℃左右的瀝青材料再次進行攪拌，整個攪拌拌和時間應控制在70 s 以內?；旌喜牧蠑嚢璧倪^程中有很多需要注意的事項：攪拌人員要嚴格控制SMA 瀝青混合材料的攪拌溫度，例如，集料溫度應控制在190 ℃左右，瀝青溫度應控制在165 ℃左右，以避免溫度過高導致瀝青混合材料的黏度過高，影響SMA 瀝青混合料的生產質量。拌和工作人員應嚴格控制SMA 混合料的拌和時間，如礦料與礦粉的干拌時間應控制在7～10 s，纖維穩定劑添加后的濕拌時間應控制在35 s 左右，混料拌和過程中應注意觀察SMA 瀝青混合料的顏色、黏度等情況，以便及時根據混合料拌和情況動態調整拌和溫度與拌和時間[6]。

3.4 混合料運輸

混合料運輸是指將SMA 瀝青混合料由生產工廠運輸至混合料攤鋪施工現場。為了確保質量，在運輸過程中應注意瀝青混合料的保溫問題，將雙層棉被覆蓋在運輸車輛頂部，并在運輸車輛周圍覆蓋篷布，可以有效防止瀝青混合材料的熱量損失。同時，考慮到SMA 瀝青混合材料的黏性較強，在分批次運輸瀝青混合材料時，應清掃以前運輸車輛的車廂，并將色拉油用作隔離劑涂在運輸車輛車廂表面，有效隔絕瀝青混合料與運輸車輛車廂，防止表面出現瀝青粘黏現象[7]。

3.5 混合料攤鋪與碾壓

SMA 高彈改性瀝青路面攤鋪需要使用履帶式攤鋪機。當多臺攤鋪機同時啟動時，相鄰的2 臺攤鋪機之間的距離應控制在6 m 左右。在SMA 瀝青混合材料攤鋪過程中，攤鋪機的速度必須均勻連續，不能突然停止攤鋪機或改變行駛速度，影響混合料攤鋪質量?；旌狭蠑備佭^程中，還應高度重視運料與攤鋪的銜接配合，確保攤鋪機在行進過程中混合料源源不斷地輸送至攤鋪機內，避免出現攤鋪機停下等待運料車的情況。開始鋪筑時，熨平板的預熱溫度與混合料溫度均需嚴格控制，熨平板夯實等級采用振動頻率與振搗頻率應符合規范，兩臺攤鋪機的間距應適宜。相較于普通瀝青材料而言，改性瀝青SMA 混合料的黏性很大，在攤鋪時較少出現離析現象，施工人員需及時處理攤鋪過程中產生的油斑。攤鋪機作業時應嚴格控制攤鋪速度與攤鋪連貫性，以免攤鋪作業出現中斷影響路面平整度。SMA 高彈改性瀝青路面攤鋪后碾壓分為初壓與終壓兩個部分，初壓時，采用振動碾壓對攤鋪路面直接碾壓，并通過靜壓消除振動碾壓的痕跡；終壓過程中，應根據相關操作規范控制混合料溫度與碾壓段長度，并合理控制振動碾壓的幅度，避免幅度過大影響碎石骨料的堅實度。

4 結語

SMA 高彈改性瀝青路面的施工技術的重要工序之一就是SMA 混合料的攤鋪，而路面攤鋪質量直接關系著路面的平整度及路面的質量等使用功能。在SMA 高彈改性瀝青路面施工過程中，應充分重視原材料試驗、配合比設計、瀝青混合料拌和、瀝青混合料運輸、攤鋪與壓實等工序中的各類關鍵指標與技術要點。在施工過程中應抓好人員、機械設備、原材料等施工要素的質量，提高公路結構穩定性與道路抗疲勞性能，延長SMA 高彈改性瀝青路面的使用壽命。