SMA—13上面層SBS改性瀝青配合比設計及施工質量控制

劉宏鳴

摘 要：瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是按照內摩擦角最大的原則，以間斷級配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架，然后按照空隙率較小的原則，以瀝青瑪蹄脂填充骨架的空隙，形成一種骨架密實型瀝青混合料。該混合料具有很好的耐久性、抗高溫穩定性、抗低溫開裂性、抗滑性和較好的防滲性能。瀝青瑪蹄脂碎石混合料的構成特性俗稱“三多一少”，即瀝青用量多、礦粉用量多、粗骨料用量多、細集料少。以攀枝花某路面工程SMA-13上面層（SBS改性瀝青）施工為例，來說明SMA的配合比設計和施工質量控制。

關鍵詞：SMA；配合比；混合料；質量控制

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）13-0059-02

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是按照內摩擦角最大的原則，以間斷級配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架，然后按照空隙率較小的原則，以瀝青瑪蹄脂填充骨架的空隙，形成一種骨架密實型瀝青混合料，高溫穩定性能、耐久性能和抗滑性能良好。但在實際施工過程中，如果配合比設計不合理、施工質量控制不當容易產生車轍和泛油現象，因此，合理設計配合比，加強混合料的拌和、攤鋪和碾壓控制成為SMA瀝青路面施工的關鍵。

1 SMA-13配合比設計

1.1 原材料選取

1.1.1 粗集料

在SMA-13配合比設計中，粒徑大于4.75 mm的集料被稱作“SMA粗集料”，其作用是利用集料之間的嵌擠作用，為瀝青路面提供良好的物理性能。特別是SMA高溫穩定性，主要依賴于SMA粗集料之間的嵌擠作用，而嵌擠作用主要依賴于集料中石子料的顆粒形狀、抗壓強度等因素。在選擇SMA粗集料時，必須選擇顆粒粒度均勻、針片石少、表面粗糙、棱角分明的籽料作為SMA粗集料的材料。

1.1.2 細集料

在SMA-13配合比設計中，粒徑小于4.75 mm的細集料主要用于填充粗集料之間的空隙，提高路面的防滲性能，形成SMA粗集料骨架之間的充分填充。一般細集料選用棱角分明、表面粗糙的機制砂。機制砂應該潔凈無雜物，防止其他低抗壓強度的雜質混入導致機制砂的整體抗壓強度下降。

1.1.3 填料

使用石灰石粉制作的填料，是在SMA細集料的粒徑之下進一步形成的黏合和填充材料。細集料是瀝青瑪蹄脂黏結劑的主要組成部分，與瀝青、纖維等材料充分混合來調節瀝青本身的物理性質。填料必須使用新磨的石灰石粉，不得采用回收石粉和建筑垃圾石粉等材料。

1.1.4 瀝青

瀝青材料是瀝青路面的核心材料。SMA改性瀝青技術已經使得瀝青材料的物理性質得到了實質性的提高，特別是瀝青的抗車轍能力和低溫抗裂能力。SMA改性瀝青是近年來瀝青材料被重新作為公路和機場建設的主要路面材料的推動力。

1.1.5 纖維穩定劑

在瀝青中加入棉纖維以提高瀝青穩定性的做法在第一次經濟危機中被廣泛應用。該方法曾經一度被寫進歷史教科書中。但目前，各種尼龍纖維、石棉纖維、木纖維、竹纖維、棉纖維用于瀝青改性的做法已經在國內外工程設計中達成共識。使用纖維穩定劑對瀝青進行加筋、分散吸附、穩定、增黏等可以使瀝青的各方面屬性得到實質性的提升。

1.2 設計思路

SMA-13配合比設計思路：①增加SMA粗集料的骨架嵌擠作用，加大路面支撐力；②通過降低油石比，增加壓實功來減少路面的孔隙率，使三級集料、填料之間更加緊密，從而使路面的抗車轍能力得到提高；③通過試鋪試驗，對以上設計進行驗證，最終確定最科學的配合比。

為了防止產生車轍和泛油現象，在配合比設計中應重點把握以下幾方面：①石料在實際拌和過程中，由于會出現拌和引起的石料破碎現象，4.75 mm的通過率比理論值小3%（經驗數值）左右，因此在實際配合時，將4.75 mm的通過率控制在25%±3%，0.075 mm通過率控制在10%±3%. SMA粗集料和SMA細集料的總比例控制在75%以上。②根據相對密度法，集料相對密度約為2.834，而SMA-13上面層SBS改性瀝青的配合方法，根據參考文獻，油石比應該控制在6.0%±0.8%.③進行小型試鋪來驗證配合比的可靠性。

2 SMA-13混合料的拌和

2.1 拌和溫度

拌和溫度是影響SMA-13混合料生產質量的首要因素。各階段溫度應該由專門的試驗人員進行現場檢測，發現問題及時向拌和樓反應。各階段拌和溫度如表1所示。

2.3 木質素纖維填加方式

使用機械將木纖維打碎，然后使用空壓機將纖維吹入攪拌缸。木纖維與骨料、礦粉、瀝青一起攪拌，直到出料前6 s結束添加纖維。木質纖維的總質量占SMA-13混合料總質量的0.3%.

2.4 抗剝落劑填加方式

抗剝落劑在瀝青的預加熱階段加入，或在瀝青進入拌和罐之前加入。抗剝落劑總質量為瀝青總質量的0.4%.

2.5 材料防潮

盡可能防止材料被雨淋、污染等，并防止材料堆放混雜或與其他油性物質、粉末狀物質混雜。如果材料潮濕或者被其他材料污染，會嚴重影響材料的下料速度和材料的混入量，嚴重時甚至會直接影響到SMA-13瀝青的拌和質量。

3 SMA-13混合料的攤鋪和碾壓要點

SMA-13混合料的攤鋪和碾壓應注意以下幾個要點：①為了保證SMA-13混合料的到場溫度不低于180 ℃，可以采用在兩層篷布之間加棉絮的方式進行保溫，且在整個運輸途中不得解開篷布；②盡可能加大攤鋪機的熨平板和夯錘的震級，確保攤鋪機輸出瀝青混合料的壓實度在85%以上；③最大限度地提高攤鋪速度，減少攤鋪過程中瀝青的冷卻；④縮短2臺攤鋪機之間的距離，確保接縫為正常熱接；⑤使用非接觸式平衡梁取代傳統的平衡梁；⑥壓路機應緊跟攤鋪機，尤其是冬季施工，防止混合料攤鋪到壓實之間發生冷卻；⑦使用大噸位壓路機高溫狀態震動壓實。

4 施工體會

施工后，得出以下幾點體會：①以往SMA路面施工過程中出現的瑪蹄脂上浮問題實質不是碾壓次數多，因為碾壓次數少的瀝青路面雖然不會在施工階段出現瑪蹄脂上浮，但在通車后經過車輛的碾壓，很容易出現瑪蹄脂上浮的現象。因此，應該在施工階段就減少細集料、加強碾壓強度和增加碾壓次數，提高路面的抗車轍能力。②以往油石比較大的原因是考慮到馬歇爾孔隙率飽和度指數，但事實上，在施工中該指數對最終壓實過程的控制性并不好。適當降低油石比可以在較大程度上減少壓實過程中的泛油現象，并且使用大噸位震動壓路機強震不推移壓實法可以在較小油石比的情況下形成較好的構造深度。③在設計配合比過程中應該充分考慮施工條件。例如冬季施工需要更高的油石比，而夏季施工可以適當降低油石比的比例。④在整個SMA混合料施工過程中，溫度控制是關鍵。

參考文獻

[1]交通部公路科學研究.JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路設計規劃部.JTJ 014—97 公路瀝青路面設計規范[S].北京：人民交通出版社，1997.

〔編輯：劉曉芳〕

Abstract： Mastic asphalt macadam mixture（SMA）is in accordance with the internal friction angle of the maximum principle， gap-graded coarse aggregate to form a mutually embedded squeeze mineral aggregate skeleton， and then follow the principles of smaller porosity， bitumen Mastic skeleton filled voids， forming a skeleton dense asphalt mixture. The mix has good durability， resistance to high temperature stability， resistance to low temperature cracking resistance， slip resistance and better seepage performance. Mastic asphalt composition characteristics gravel mix called “a little”， ie more than the amount of asphalt， more than the amount of slag， coarse aggregate amount， less fine aggregate. Panzhihua a pavement engineering SMA-13 upper layer（SBS modified asphalt）construction as an example to illustrate the SMA mix design and construction quality control.

Key words： SMA； mix； mixture； quality control

4 施工體會

施工后，得出以下幾點體會：①以往SMA路面施工過程中出現的瑪蹄脂上浮問題實質不是碾壓次數多，因為碾壓次數少的瀝青路面雖然不會在施工階段出現瑪蹄脂上浮，但在通車后經過車輛的碾壓，很容易出現瑪蹄脂上浮的現象。因此，應該在施工階段就減少細集料、加強碾壓強度和增加碾壓次數，提高路面的抗車轍能力。②以往油石比較大的原因是考慮到馬歇爾孔隙率飽和度指數，但事實上，在施工中該指數對最終壓實過程的控制性并不好。適當降低油石比可以在較大程度上減少壓實過程中的泛油現象，并且使用大噸位震動壓路機強震不推移壓實法可以在較小油石比的情況下形成較好的構造深度。③在設計配合比過程中應該充分考慮施工條件。例如冬季施工需要更高的油石比，而夏季施工可以適當降低油石比的比例。④在整個SMA混合料施工過程中，溫度控制是關鍵。

參考文獻

[1]交通部公路科學研究.JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路設計規劃部.JTJ 014—97 公路瀝青路面設計規范[S].北京：人民交通出版社，1997.

〔編輯：劉曉芳〕

Abstract： Mastic asphalt macadam mixture（SMA）is in accordance with the internal friction angle of the maximum principle， gap-graded coarse aggregate to form a mutually embedded squeeze mineral aggregate skeleton， and then follow the principles of smaller porosity， bitumen Mastic skeleton filled voids， forming a skeleton dense asphalt mixture. The mix has good durability， resistance to high temperature stability， resistance to low temperature cracking resistance， slip resistance and better seepage performance. Mastic asphalt composition characteristics gravel mix called “a little”， ie more than the amount of asphalt， more than the amount of slag， coarse aggregate amount， less fine aggregate. Panzhihua a pavement engineering SMA-13 upper layer（SBS modified asphalt）construction as an example to illustrate the SMA mix design and construction quality control.

Key words： SMA； mix； mixture； quality control

4 施工體會

施工后，得出以下幾點體會：①以往SMA路面施工過程中出現的瑪蹄脂上浮問題實質不是碾壓次數多，因為碾壓次數少的瀝青路面雖然不會在施工階段出現瑪蹄脂上浮，但在通車后經過車輛的碾壓，很容易出現瑪蹄脂上浮的現象。因此，應該在施工階段就減少細集料、加強碾壓強度和增加碾壓次數，提高路面的抗車轍能力。②以往油石比較大的原因是考慮到馬歇爾孔隙率飽和度指數，但事實上，在施工中該指數對最終壓實過程的控制性并不好。適當降低油石比可以在較大程度上減少壓實過程中的泛油現象，并且使用大噸位震動壓路機強震不推移壓實法可以在較小油石比的情況下形成較好的構造深度。③在設計配合比過程中應該充分考慮施工條件。例如冬季施工需要更高的油石比，而夏季施工可以適當降低油石比的比例。④在整個SMA混合料施工過程中，溫度控制是關鍵。

參考文獻

[1]交通部公路科學研究.JTG F40—2004 公路瀝青路面施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路設計規劃部.JTJ 014—97 公路瀝青路面設計規范[S].北京：人民交通出版社，1997.

〔編輯：劉曉芳〕

Abstract： Mastic asphalt macadam mixture（SMA）is in accordance with the internal friction angle of the maximum principle， gap-graded coarse aggregate to form a mutually embedded squeeze mineral aggregate skeleton， and then follow the principles of smaller porosity， bitumen Mastic skeleton filled voids， forming a skeleton dense asphalt mixture. The mix has good durability， resistance to high temperature stability， resistance to low temperature cracking resistance， slip resistance and better seepage performance. Mastic asphalt composition characteristics gravel mix called “a little”， ie more than the amount of asphalt， more than the amount of slag， coarse aggregate amount， less fine aggregate. Panzhihua a pavement engineering SMA-13 upper layer（SBS modified asphalt）construction as an example to illustrate the SMA mix design and construction quality control.

Key words： SMA； mix； mixture； quality control