關于SMA瀝青混合料配合比設計及施工技術的探討

摘 要：在良好的設計配合比和施工條件下，SMA瀝青混合料的使用能夠顯著提高瀝青路面的耐久性和高溫穩定性。文章將根據西商高速公路的施工及試驗情況，簡要講述SMA瀝青混合料的施工技術要求。

關鍵詞：SMA瀝青混合料；配合比設計；技術要求

SMA瀝青混合料是一種由瀝青、纖維穩定劑、礦粉和少量的細集料組成的瀝青馬蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料，具有抗高溫、低溫穩定性，良好的水穩定性，良好的耐久性和表面功能（抗滑、車轍小、平整度高、噪音小、能見度好）。該項技術20世紀60年代誕生于德國，90年代引入我國，由于受經濟條件限制，在國內一直未得到大面積的推廣。本文主要結合西商高速公路SMA瀝青混凝土路面的施工、監理情況，談談對SMA瀝青混凝土配合比設計以及工程施工過程中的注意事項。

1 SMA瀝青混合料的配合比設計

為了使設計的混合料能夠達到實施效果，需要從材料要求、施工工藝、質量控制標準和質量控制方法等諸多方面提出以下要求，希望能夠引起注意。

1.1 原材料要求

1.1.1 粗集料

用于SMA瀝青混合料面層的粗集料，宜采用碎石或破碎礫石，其粒徑規格和質量要求均應符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）的規定：

①粗集料應潔凈、干燥、無風化、無有害雜質，且具有一定硬度和強度。

②粗集料應具有良好的顆粒形狀，破碎礫石用于高速公路、一級公路時，應采用大礫石破碎，并至少應有兩個以上的破碎面。

③對于抗滑表層粗集料應選擇硬質巖（中性或基性火成巖）。由于硬質巖石與瀝青的粘接力存在著較大差異，粗集料與瀝青的粘附性應不小于5級。對于3～5mm石屑部分由于含量較低，并且該部分對瀝青混合料形成嵌接結構有一定的作用，建議用硬質巖石屑（玄武巖）。

1.1.2 細集料

細集料包括人工砂、天然砂。瀝青路面面層宜采用人工砂作為細集料，細集料應潔凈、干燥、無風化、無有害雜質，有適當的顆粒組成，并與改性瀝青有良好的粘附性，天然砂由于質量變化大（大部分為中粗砂），形狀較圓滑，與瀝青的粘附性差，對瀝青混合料影響較大。對于高速公路、一級公路瀝青混合料，天然砂的含量不宜超過20%，可用0～3mm的石屑粉代替天然砂。

1.1.3 填充料

用于改性瀝青混合料面層的填料應潔凈、干燥，其質量應符合《公路瀝青路面技術規范》（JTG F40-2004）規定的技術要求。

①改性瀝青混合料填充料宜采用強基性巖石（石灰巖、巖漿巖）等增水性石料經磨細得到的礦粉，礦粉要求干燥、潔凈，不宜使用混合料生產中干法除塵的回收粉。

②采用水泥、消石灰粉做填料時，其用量不宜超過礦料總量的2%。

③對于瀝青表面層混合料不推薦使用在混合料生產排回收粉，當塑性指數小于4且親水系數小于0.8時，經過試驗可以部分的使用，回收粉用量每盤不能超過礦粉總量的四分之一。

1.1.4 SBS改性瀝青技術要求

由于本項目地處關中地帶，在氣候分區中屬于1-3-2（夏炎熱冬冷濕潤氣候區），亦屬于重載交通區。為提高瀝青混合料的使用性能，設計中所用的瀝青必須有較高的粘度，與集料有較好的粘附性，以保證有足夠的高溫穩定性和低溫韌性。木質纖維素技術要求在SMA中纖維起著重要的作用，其作用如下：

①加筋——纖維在混合料中以三維分散相存在，起到加筋作用。

②分散——SMA礦粉和瀝青用量比較大，如果沒有纖維，礦粉和瀝青容易形成膠團，不能均勻地黏附在集料表面或分散在集料之間，鋪筑的路面將出現“油斑”等缺陷，加入纖維可有效分散瀝青膠團。

③吸瀝青——纖維本身具有較強的吸收瀝青的作用，使混合料的油石比得到提高，黏附于礦料表面的瀝青膜變厚，從而提高路面的耐久性。

④穩定——纖維是瀝青膜處于比較穩定的狀態，尤其高溫季節，纖維內部的空隙將起到緩沖的作用，降低自由瀝青，使路面不致泛油。

⑤增粘——纖維增加瀝青與礦料之間的黏附性，通過油膜的黏結，提高集料之間的黏結力，從而提高混合料的黏結力。

對于纖維使用的選擇上，可選用顆粒狀木質素或絮狀木質素。兩種纖維均能滿足設計指標要求。實際施工過程中可結合具體情況進行選擇。

1.2 瀝青混合料配合比設計

1.2.1 瀝青混合料配合比設計流程

SMA瀝青混合料的配合比設計，應遵循《公路瀝青路面施工技術規范》中關于熱拌瀝青混合料配合比設計的目標配合比、生產配合比及試拌試鋪的三個階段，確定礦料級配及最佳改性瀝青用量。注意事項：

①對于SMA-13來說，粗集料骨架指的是4.75mm以上的粗集料。馬歇爾試件的VCAmix必須小于搗實狀態下的粗集料骨架間隙的VCADRC，這也是檢驗石與石之間是否形成嵌擠作用的基本條件，SMA的成敗關鍵。如果VCAmix大于VCADRC則說明粗集料一定是被瀝青瑪蹄脂撐開了，形不成嵌擠作用，SMA便無從談起。

②混和料的拌合和擊實溫度應根據改性瀝青路面施工技術規范和根據瀝青膠結料的粘溫關系曲線進行確定，進行室內配合比設計時的拌合、擊實溫度應與拌合廠拌合溫度、現場碾壓溫度一致。

③試驗取樣和拌合時要保證瀝青膠結料的均勻性，應將制備好的膠結料拌合均勻后進行取樣和混合料的制備。

④混合料體積指標的測定要統一，對于密級配瀝青混合料試件密度的測定應統一采用表干法。

⑤改性瀝青混合料的水穩定性應符合以下兩個指標要求，達不到要求時應采取抗剝落措施：

A 采用“瀝青混合料馬歇爾穩定度試驗”方法測定的48h浸水馬歇爾穩定度試驗殘留穩定度不應小于80%。

B 采用“瀝青混合料凍融劈裂試驗”方法測定的劈裂強度比不應小于80%。

1.2.2 配合比設計中可能存在的問題及解決措施

針對配合比設計過程中發現的問題，應認真分析原因，并采取相應的措施予以應對。表1列出了在SMA配合比設計過程中可能存在的問題，并分析了原因，提出了解決措施。

表1 SMA配合比設計中可能存在問題一覽表

總之，配合比設計時，每個環節都應細心操作，一步出錯很可能導致整個設計失敗，白做無用功。設計一個好的級配對于控制關鍵篩孔通過率至關重要，不僅要對相關密度的計算要細心，還要對試驗溫度嚴格控制。

2 SMA改性瀝青混合料的施工質量控制

2.1 施工前的準備

SMA施工前，除了要按普通瀝青混合料操作規程進行常規檢查外，還應作以下檢查：

（1）進場材料檢驗。盡可能加大抽檢密度，不合格的材料堅決不用。堆料場要進行場地硬化，避免將堆料場的土混入碎石中。不同規格的料堆間設置隔離墻，以免不同規格的碎石混雜在一起。料堆要有明顯標示，防止上料時裝錯料。

（2）木質素纖維必須在室內架空堆放，嚴格防潮，保持干燥；對木質素纖維添加設備進行計量標定，木質素纖維添加設備應防潮。經常檢查礦粉的色澤是否正常，有無結塊和明顯的粗顆粒情況。

2.2 SMA混合料的拌和

2.4.3 碾壓應縱向進行，并由攤鋪路幅的低邊向高邊低速行進碾壓，相鄰碾壓重疊至少50cm：初壓時始終讓從動輪在后，避免由于溫度高輪前易留下波浪，影響平整度；終壓用光輪壓路機以消除輪跡。

2.4.4 碾壓應均衡地進行，倒退時關閉振動，方向要漸漸地改變，不許擰著彎行走。

2.4.5 壓路機不允許在新鋪混合料上轉向、調頭、左右移動位置、突然剎車或停機休息；其他機械亦不能在未冷卻結硬的路面上停留。

2.4.6 該路段初壓采用：英格索蘭DD～110雙鋼輪壓路機壓，終壓采用寶馬雙鋼輪，碾壓速度不超過5km/h終壓溫度不低于120℃。

2.4.7 防止過度碾壓。過度碾壓會出現彈簧現象，混合料無法穩定，當發現構造深度減小，瑪蹄脂有上浮現象時，應立即停止。

3 結束語

隨著SMA瀝青混凝土在我國的進一步推廣，必將在我國的道路建設中發揮重要作用，希望通過以上對SMA瀝青混凝土在生產施工中應注意的施工技術要求，對大家有所幫助，以上不足之處，望各位同仁提出寶貴意見。

參考文獻

[1]JTG E20-2011.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]呂偉民.瀝青混合料設計原理與方法[M].上海：同濟大學出版社，2000.

[3]JTG F40-2004.公路瀝青路面施工技術規范[M].北京：人民交通出版社，2004.

作者簡介：岳衛民（1979，3-），男，碩士研究生學歷，工程師，現供職于西安公路研究院。

李陽（1981，5-），男，本科學歷，助理工程師，現供職于中鐵七局集團第三工程有限公司。