薄磨耗層SMA-10在牡哈大修工程中的應用

尹國宏

(綏滿高速公路牡丹江至哈爾濱段大修工程建設指揮部)

0 引言

瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)具有優良的路用性能和使用功能，在許多國家得到了廣泛的應用。SMA有較大的內摩擦角和粘聚力，保證了瀝青路面的耐久性及抗開裂性能。瀝青路面的表面磨耗層目前國內外均采用SMA混合料。牡哈高速公路K260+570～K265+570由于在2009年進行了瀝青混合料罩面處理，本次大修根據設計要求，對此路段加鋪3 cm厚細粒式薄磨耗層SMA-10。

1 薄磨耗層SMA-10配合比設計

1.1 原材料

(1)粗集料:采用阿城正大石場生產的集料，與瀝青的粘附性為4～5級(需摻抗剝落劑)，滿足高速公路集料的技術要求，可用于瀝青路面表面層。

(2)機制砂:采用硬質石灰巖由專用設備加工的機制砂，毛體積相對密度為2.691。

(3)礦粉:采用石灰巖等堿性巖石磨細得到的礦粉，毛體積相對密度為2.711。

(4)瀝青:SBS改性瀝青，其技術指標滿足規范要求，性能分級為PG76-22。

1.2 SMA-10混合料組成設計

目標配合比采用Superpave設計法確定SMA-10的三種配合比，混合料試選級配如表1所示，選擇粗、中、細三組級配進行配合試驗，SMA-10瀝青混合料采用雙面各擊實75次成型馬歇爾試件，按油石比6.2%進行馬歇爾試驗，測試相關的馬歇爾試驗指標和混合料體積指標如表2所示。從表2試驗的結果分析中可以看出，選擇2#級配作為目標配合比設計級配。

表1 SMA-10的粗、中、細三組級配

1.3 SMA-10混合料最佳油石比確定

根據選定的2#級配曲線，設計采用的SMA-10配合比為 m4.75～9.5mm碎石∶m0～2.36mm碎石∶m礦粉=69∶23∶8;木質纖維摻量為0.3%(與瀝青混合料質量比)。采用雙面各擊實75次成型馬歇爾試件，按油石比6.0%、6.3%、6.6%進行馬歇爾試驗，測試相關的馬歇爾試驗指標和混合料體積指標如表3所示。

表2 SMA-10的粗、中、細三組級配馬歇爾試驗指標

表3 2#級配的混合料馬歇爾試驗參數

表3試驗數據表明，圖中SMA-10配合比設計檢驗采用油石比為6.3%，對應的參數分別為 γt=2.567，γf=2.468，VV=3.9%，VMA=17.5%，VFA=78.0%。采用6.3%的油石比成型試件，驗證其路用性能試驗結果如表4所示。

通過試驗結果分析，可以看出各項檢測指標均滿足規范要求，即6.3%的油石比可以應用為目標配合比。

表4 SMA-10混合料驗證指標

1.4 確定SMA-10混合料生產配合比

從目標配合比設計中可以看出，在施工過程中，目標配合比混合料參數有很好的一致性，在中心實驗室和監理進行的“有關生產配合比的調試和驗證試驗測試”的數據中可以很明顯的看出。因此，該 SMA-10混合料生產配合比適用于科研試驗路的鋪筑。

2 在SMA-10施工過程中的質量控制要點

在薄磨耗層SMA-10面層的施工現場，對于瀝青混合料各環節中的溫度(混合料生產溫度、運輸溫度、攤鋪溫度和碾壓溫度)、油面層的厚度、壓實度和平整度，這“四個度”必須要加強控制。

2.1 在拌和過程中的控制內容

在施工過程中應對攪拌設備的參數進行適當的調整，并嚴格控制攪拌時間，確保混合料的拌和質量。同時，要定期對攪拌設備進行檢驗。

(1)通過數據表格和曲線圖的制定，加強對冷料的控制。在生產配料進行拌和之前，應根據試驗提供的冷料出料口橫斷面的平均值，以及生產配合比及集料的松裝容重，計算出不同產量對應的各種集料的調速電機速度值，設計出相對應的數據表格和曲線圖。

(2)為了保證各種材料的計量準確度，必須將集料、瀝青、粉料的計量系統進行標準化，同時還應該進行必要的溫度計量系統的校正。

(3)操作人員應當在自動系統控制的同時，及時根據生產情況調整各冷料倉的產量和熱集料溫度。確保成品料的配料精度、成品料的質量和安全生產程序，以及正確地使用攪拌設備，避免等料或溢料，保證機器的正常運行。

(4)控制纖維在噴灑瀝青前加入拌和缸中的時間，整個拌和周期55～60 s左右。一般瀝青混合料拌和包括干拌和濕拌兩部分。干拌部分為纖維在噴灑瀝青前15 s加入拌和缸中，濕拌為噴入瀝青后40～45 s。在瀝青混合料的拌和過程中，應注意拌料無花白料并且攪拌均勻，讓纖維與瀝青結合料進行充分拌和，保證兩者能充分均勻地分散在混合料中。通過試拌可以確定具體拌和時間。

(5)在拌和過程中，為了保證成品混合料的出料溫度，瀝青和集料的溫度要控制在溫熱狀態，如見表5所示。

表5 SMA-10瀝青混合料施工溫度 ℃

2.2 混合料在運輸過程中的控制

瀝青混合料在運輸過程中溫度下降很快，為了防止這種現象的發生，要對運料車要進行相應的加工。運料車的車廂頂部應加蓋雙層棉被和油布，覆蓋物在運料車卸料時也不能掀開，在運輸過程中采取嚴格的保溫措施。運料車將瀝青混合料運到攤鋪地點后，及時對瀝青混合料的到場溫度進行檢查，當溫度低于攤鋪溫度時，該車運料不得進行攤鋪。開始攤鋪前到場運料車數量不能少于5輛以保證攤鋪連續進行。同時，可將最后到場的運料車安排至第一位來進行攤鋪，以提高初始攤鋪的溫度。

2.3 攤鋪過中對混合料的控制

在鋪筑SMA-10之前，應對路面的缺陷部分進行處理，攤鋪表面應清掃干凈才能進行攤鋪。瀝青混合料需要在高溫下完成壓實，瀝青面層厚度薄且降溫速度快，再加上SMA-10為斷級配料，對這兩種材料進行壓實很困難。為了解決以上這個問題，應采用2臺攤鋪機成梯隊作業，相鄰兩臺攤鋪機距離宜控制在5～15 m之間，相鄰兩幅的攤鋪應有3～5 cm的攤鋪重疊。高速公路路面瀝青混合料攤鋪時，攤鋪速度必須保持均勻、連續不斷，且在攤鋪過程中沒有特殊情況不能隨意停頓。在攤鋪過程中速度應根據拌和機產量、施工機械配套情況和攤鋪厚度、寬度來判斷，速度區間在2～3 m/min以內為宜。在攤鋪前應對攤鋪機進行預熱，熨平機溫度應保持不低于100℃，鋪面的初始壓實度不小于85%且熨平板應采用中強夯等級攤鋪。如果有粒料卡入熨平板會將鋪面拉出條痕，因此熨平板不許存有縫隙必須拼接緊密。

在攤鋪過程中，必須嚴格控制松鋪系數，盡量避免瀝青混合料發生離析，確保瀝青面層的厚度達到設計要求。

(1)對于攤鋪機的攏料時機和攏料幅度要把握到位，盡可能減少“攏料”次數。每次攏料過程中的攏料幅度應當適中，為了避免骨料及溫度離析現象以及因攏料過多而造成路面的粗料集中現象的發生，工作人員可選擇在運料車快要卸料前進行攏料，這樣有助于攤鋪機和卸料車中混合料重新混和。

(2)攤鋪過程中，在螺旋布料器中應攝入足夠多的攤鋪料，螺旋布料器的螺旋應盡量淹沒，以保證機器的正常運行。

(3)同時螺旋布料器在運行過程中，為了保證路面攤鋪均勻，應當控制螺旋的勻速連續旋轉。因為如果螺旋的轉速太快，則會導致螺旋時停時轉，很可能會出現攤鋪離析。

(4)為了減少瀝青混合料溫度離析應，應保持連續攤鋪，并做好前后場協調。

2.4 瀝青混合料碾壓過程的控制

碾壓瀝青和薄磨耗層SMA-10混合料的過程中，應嚴格堅持“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的碾壓原則。

SMA-10瀝青混合料應在混合料溫度較高時進行壓實，需要壓路機緊跟。碾壓按初壓(1遍)、復壓(3～4遍)、終壓(1～2遍)三階段進行。施工過程中加強溫度控制，如表6所示。

表6 SMA-10瀝青混合料施工溫度

在第一次壓實過程中。由于SMA-10是斷級配，厚度為3 cm，很容易出現集料破損的現象。因此，應先進行穩壓，在初壓階段不能直接開振動，為了使瀝青瑪蹄脂和機制砂擠入骨架的間隙之中，混合料應在均勻排列的條件下，進行均勻壓縮，緊接著進行振壓。

碾壓過程中，路面溫度下降非常快，應調整好噴嘴，使噴出的水分成薄霧狀，并盡量減少鋼輪壓路機的噴水量。

在碾壓階段應將溫度控制在有效壓實溫度范圍內，這樣可以使SMA混合料達到設計的壓實度。判斷現場SMA-10混合料骨架密實級配形成就是看在高溫碾壓下無推移，收壓完成后的SMA-10表面層具有足夠的構造深度而又不滲水。同時，在碾壓過程中，路機嚴禁隨意停頓。壓路機應由兩端折回的位置階梯形隨攤鋪機向前推進，使折回處不在同一橫斷面上。SMA混合料碾壓時，每個工作面配置3～4臺(11 t以上)雙鋼輪壓路機，初壓應在高溫下進行，輪寬重疊1/2。碾壓時，驅動輪向前，碾壓路線和碾壓方向不應突然改變，壓路機啟動、停止必須緩慢進行。壓路機的碾壓段長度以與攤鋪速度相平衡為原則，并保持大體穩定。

3 結語

設計薄磨耗層SMA-10骨架密實型混合料生產配合比需注意以下幾點:第一，鋪筑優良SMA路面的關鍵是堅持“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的碾壓原則;第二，嚴格控制瀝青混合料在施工中的施工溫度、厚度、壓實度和平整度，并使其保持在相應比例內。黑龍江省牡哈大修工程試驗段中，所鋪筑的薄磨耗層SMA-10混合料在高溫碾壓下未發生推擁現象，碾壓成型后表面有足夠的構造深度而又不滲水，且有明顯的SMA骨架密實結構。黑龍江省成功應用了薄磨耗層SMA-10混合料，為今后高速公路新建工程特別是養護工程做了一個非常成功的開始。同時也為開展更為經濟、路用性能同樣優良的SMA超薄瀝青面層研究和推廣應用，提供了有益的應用經驗。

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