SMA瀝青路面的施工工藝及質(zhì)量控制

裴曉亞

(山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西太原 030000)

在我國(guó)，投入運(yùn)營(yíng)的SMA路面中，絕大多數(shù)路面質(zhì)量耐久，充分體現(xiàn)了SMA耐久性的特點(diǎn)，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。但還存在著部分SMA路投入使用后不久，就發(fā)生了不同程度的泛油、車轍、坑槽等病害。經(jīng)過(guò)分析，這與SMA混合料材料組成與設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工質(zhì)量不高等有著直接的關(guān)系［2］。如何提高SMA路面施工與質(zhì)量控制水平是亟需解決的一個(gè)問(wèn)題。

1 SMA瀝青混合料結(jié)構(gòu)的組成

SMA混合料，是由瀝青結(jié)合料與少量的纖維穩(wěn)定劑、細(xì)集料以及較多量的礦粉組成瀝青瑪脂，將其填充在由間斷級(jí)配的粗集料組成的骨架間隙中，組成一體形成的瀝青混合料(見(jiàn)圖1)。

SMA的結(jié)構(gòu)與其他路面結(jié)構(gòu)有較大的不同，其特點(diǎn)為“三多一少”，即:粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少，同時(shí)摻加木質(zhì)素纖維。在SMA瀝青混合料中，5 mm以上的粗集料占70% ～80%;礦粉占7% ～13%;粘結(jié)性要求高，故瀝青用量多，占6.5% ～7%;細(xì)集料用量少，占10%左右。

在SMA路面結(jié)構(gòu)中，由粗集料構(gòu)建的良好的嵌擠結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的抵抗永久變形的能力(見(jiàn)圖2)，填充粗集料骨架空隙的瀝青瑪脂賦予該結(jié)構(gòu)優(yōu)良的耐久性能，其粗糙的表面結(jié)構(gòu)使得路面具有優(yōu)良的抗滑性和較低的交通噪聲。SMA路面具有抗滑耐磨、密實(shí)耐久、抗疲勞、抗車轍、減少低溫開(kāi)裂等優(yōu)點(diǎn)，路面使用壽命較長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)工作量小，路面全壽命成本較低，具有可持續(xù)的環(huán)境效益;同時(shí)行車安全、舒適，適應(yīng)性極強(qiáng)，全面提高了路面的使用功能［1］。

圖1 SMA混合料組成

圖2 SMA路面結(jié)構(gòu)示意圖

SMA混合料對(duì)材料和施工工藝要求都很高。要保證SMA瀝青路面質(zhì)量切實(shí)可控，要做好三個(gè)方面的工作，分別是原材料質(zhì)量控制、混合料配合比設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量控制。本文著重介紹SMA瀝青路面的施工工藝及質(zhì)量控制。

2 SMA瀝青路面的施工工藝及要點(diǎn)

SMA瀝青路面施工要求高，施工難度大，特別是間斷級(jí)配混合料的施工質(zhì)量敏感性較大，施工工藝不當(dāng)，施工質(zhì)量有一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，做好SMA路面施工質(zhì)量控制尤為重要。

2.1 施工溫度

在SMA混合料施工中，溫度控制是很重要的一個(gè)控制因素。

在施工中，改性瀝青SMA混合料的施工溫度可參照表1的規(guī)定范圍進(jìn)行控制。如有證據(jù)表明表1中規(guī)定的溫度不符合實(shí)際情況時(shí)，如試驗(yàn)段或施工實(shí)踐證明，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如施工現(xiàn)場(chǎng)的氣溫較低時(shí)，混合料施工溫度可適當(dāng)提高。

表1 SBS改性瀝青SMA混合料的施工溫度范圍 ℃

2.2 拌和

1)采用間歇式瀝青拌和機(jī)進(jìn)行拌和(見(jiàn)圖3)。在拌和機(jī)上，必須裝配有能夠自動(dòng)檢測(cè)并記錄材料配合比及溫度的設(shè)備，以便隨時(shí)進(jìn)行投料量及溫度調(diào)整。如現(xiàn)場(chǎng)制作的改性瀝青需要短時(shí)間儲(chǔ)存時(shí)，為了不降低使用效果，應(yīng)不間斷的進(jìn)行攪拌。

圖3 拌和樓

圖4 添加纖維

2)SMA瀝青混合料拌和時(shí)間及加料順序?yàn)榈V料、纖維。為保證混合料充分均勻，投入礦粉及纖維先干拌15 s后，再噴入瀝青濕拌40 s～45 s以充分拌和。

3)纖維添加設(shè)備必須具有自動(dòng)計(jì)量功能，以確保摻加松散纖維的準(zhǔn)確計(jì)量。按照瀝青混合料總量的質(zhì)量百分率來(lái)計(jì)算纖維的摻加比例，不得少于混合料總量的0.3%。添加纖維與混合料拌和同步進(jìn)行(見(jiàn)圖4)。

4)拌和時(shí)，依據(jù)混合料的配合比設(shè)計(jì)要求投入相應(yīng)的礦粉數(shù)量;對(duì)于回收廢棄的粉塵必須嚴(yán)禁使用。

5)對(duì)拌和好的混合料，盡量避免在儲(chǔ)料倉(cāng)中長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存;如必須存儲(chǔ)的，以不發(fā)生瀝青析漏和降溫10℃為準(zhǔn)。

在拌和作業(yè)時(shí)容易產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)有:級(jí)配變異性，可能影響混合料的質(zhì)量，例如:礦粉數(shù)量不足，造成泛油;細(xì)集料數(shù)量少，受潮后加料困難;人工添加纖維，量不夠、時(shí)間不合適;熱料倉(cāng)不平衡，人工調(diào)整，影響級(jí)配。

拌和時(shí)的質(zhì)量控制要點(diǎn):

1)SMA與普通的熱拌瀝青混合料相比，生產(chǎn)時(shí)的最大不同在于各個(gè)料倉(cāng)之間可能不平衡。由于SMA混合料采用間斷級(jí)配，粗集料具有“粒徑單一、量多”的特點(diǎn)，且細(xì)集料少，礦粉多。因此，在拌和作業(yè)中，在篩孔、料斗、料倉(cāng)的安排上做好設(shè)計(jì)，對(duì)于確保混合料質(zhì)量具有重要意義。

2)混合料出廠時(shí)，應(yīng)有安排的專人進(jìn)行質(zhì)量檢查。重點(diǎn)檢查是否存在影響混合料質(zhì)量的情況，如結(jié)合料老化、拌和不勻、離析、花白料、混合料降溫過(guò)多等。對(duì)于存在影響混合料質(zhì)量的情況，堅(jiān)決不準(zhǔn)出廠，及時(shí)進(jìn)行報(bào)廢處理。

3)嚴(yán)格控制油石比和礦料級(jí)配，油石比不當(dāng)極易產(chǎn)生泛油和松散現(xiàn)象。

2.3 運(yùn)輸

1)在運(yùn)料車的組織上，應(yīng)綜合考慮攤鋪能力、運(yùn)距等，使三者形成不間斷的供料;運(yùn)輸前，在運(yùn)料車車廂及底板上涂刷一層隔離劑，以確保混合料不與車廂粘結(jié)。

2)運(yùn)料車應(yīng)前后移動(dòng)三次裝料(見(jiàn)圖5)，以防止混合料離析。

3)在運(yùn)輸過(guò)程中，為了防止混合料降溫和出現(xiàn)結(jié)殼，可以在車廂頂部使用油布覆蓋(見(jiàn)圖6)，做保溫處理;在卸料前，檢查混合料溫度，確保其必須滿足攤鋪要求;卸料必須倒凈，否則必須及時(shí)清除。

圖5 三次裝料

圖6 覆膜運(yùn)輸

2.4 攤鋪

1)進(jìn)行鋪攤作業(yè)前，應(yīng)確保作業(yè)表面干凈、平整。對(duì)已污染的路面，必須進(jìn)行處治后方可開(kāi)始施工。在污染面上灑布改性乳化瀝青粘層油進(jìn)行處治，用量不得超過(guò)0.3 kg/m2。對(duì)有缺陷的部位進(jìn)行處治后方可開(kāi)始施工(見(jiàn)圖7)。

2)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中，攤鋪速度是影響路面質(zhì)量的關(guān)鍵。攤鋪速度應(yīng)與供料速度同步，實(shí)現(xiàn)“緩慢、均勻、連續(xù)”，確保不間斷的供料攤鋪。攤鋪速度控制在3 m/min～4 m/min為宜，也可以控制在1 m/min～2 m/min。

在攤鋪過(guò)程中，嚴(yán)禁攤鋪機(jī)隨意變換速度或是停頓。

3)為確保攤鋪的連續(xù)均勻，至少保證有4輛以上的運(yùn)料車在攤鋪機(jī)前等候卸料。卸料車應(yīng)保持在鋪機(jī)前20 cm～30 cm的距離，不得碰撞攤鋪機(jī)，與攤鋪機(jī)同步前進(jìn)。

4)當(dāng)路表面溫度低于15℃時(shí)，不宜進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

圖7 鋪攤

圖8 碾壓

2.5 壓實(shí)

SMA混合料碾壓是確保路面質(zhì)量的重中之重，是最關(guān)鍵的步驟。

判斷SMA正確碾壓的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn):1)在高溫狀態(tài)下，使用重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，路面不會(huì)產(chǎn)生推擁;2)路面表面有足夠的構(gòu)造深度，且基本上不透水。

在SMA施工中，最容易碾壓，又最難控制，容易產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)有:碾壓溫度不夠、碾壓未緊跟攤鋪機(jī)，造成壓實(shí)度不足;過(guò)度碾壓，造成瑪脂上浮;碾壓溫度過(guò)低，反復(fù)碾壓使棱角磨掉，造成石料破碎等。

1)混合料攤鋪后，盡量不要等候，在盡可能高的溫度下立刻進(jìn)行碾壓作業(yè)。嚴(yán)禁在低溫狀態(tài)下的反復(fù)碾壓。

2)混合料碾壓時(shí)，宜采用10 t以上鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行初壓，先靜壓1遍。再接著使用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓。復(fù)壓時(shí)，壓路機(jī)噸位的選擇及碾壓遍數(shù)以不壓碎集料，又能達(dá)到壓實(shí)度要求為準(zhǔn)。最后使用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行終壓，壓路機(jī)噸位不宜小于12 t。在碾壓過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)。

壓路機(jī)應(yīng)保持?jǐn)備仚C(jī)一定距離，同步推進(jìn)碾壓(見(jiàn)圖8)，碾壓速度不得超過(guò)5 km/h。壓路機(jī)輪跡的重疊寬度為半輪。

3)采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓時(shí)，應(yīng)采取“高頻率、低振幅”的方式進(jìn)行碾壓。在碾壓中，堅(jiān)持“高溫、緊跟;勻速、慢壓;先邊、后中”的原則。

4)在碾壓過(guò)程中，對(duì)碾壓車輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑⑺?呈霧狀噴灑，禁止直接噴水)使輪子保持潮濕，以確保混合料不會(huì)在輪子上粘附。

5)路面碾壓后，壓實(shí)度要求不得低于98%，實(shí)際空隙率不大于6%，以現(xiàn)場(chǎng)取樣數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

6)在碾壓過(guò)程中，壓路機(jī)盡量不要出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)停留或急轉(zhuǎn)彎調(diào)頭等現(xiàn)象;嚴(yán)禁使用輪胎壓路機(jī)碾壓;初壓時(shí)，如有明顯的推擁，則應(yīng)及時(shí)檢查混合料的礦料級(jí)配及油石比是否合適。

2.6 開(kāi)放交通

路面施工結(jié)束2 d后，方可開(kāi)放交通。

開(kāi)放交通后，如路面出現(xiàn)發(fā)軟的跡象、大噸位車駛過(guò)后出現(xiàn)掉粒或輪印等情況后，加強(qiáng)早期交通的控制就尤為重要［3］。

在施工前，必須鋪筑試驗(yàn)段，長(zhǎng)度不小于200 m，以檢查混合料是否符合要求，驗(yàn)證礦料級(jí)配及油石比，試驗(yàn)鋪筑方法，壓實(shí)工藝，檢查SMA表面的構(gòu)造深度和透水情況，確定標(biāo)準(zhǔn)配合比及最佳油石比及施工流程后，方可進(jìn)行正式鋪筑。

3 結(jié)語(yǔ)

SMA瀝青路面作為一種新型的路面結(jié)構(gòu)，能夠有效避免和減少重載交通對(duì)道路的破壞，全面提高瀝青路面的使用性能。但SMA瀝青路面對(duì)材料、施工技術(shù)和質(zhì)量控制有著較高的要求。相比較其他的瀝青路面結(jié)構(gòu)，SMA路面成本增加20% ～30%，混合料生產(chǎn)率降低10% ～20%，施工難度較大。因此，必須通過(guò)試驗(yàn)段取得經(jīng)驗(yàn)以后，才能較大規(guī)模的鋪筑SMA工程。SMA路面雖然初期投入成本高，但使用壽命長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)工作量小，路面全壽命期成本較低，從長(zhǎng)期看仍具有很好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益［3］。

［1］SMA路面在陜北地區(qū)的首次應(yīng)用(圖)，http：//www.chinahighway.com/news/2012/698698.php，2014.

［2］我國(guó)第一次全面總結(jié)SMA路面精細(xì)化施工和管理要求的專著出版發(fā)行，http：//news.hexun.com/2012-09-04/145456855.html，2014.

［3］遼寧省交通勘測(cè)設(shè)計(jì)院.SMA技術(shù)培訓(xùn)［Z］.2007.