石灰石SMA-13瀝青混合料在鄭州豐慶路試驗段的應用和研究

上海浦東路橋建設股份有限公司 上海 201210

1 工程概況

豐慶路位于鄭州市北部區域，為南北向城市主干路，南起新柳路，北至少林路，工程全長1 718.129 m。本文選擇豐慶路部分路段作為石灰石SMA-13瀝青混合料試驗路段，研究石灰石替代玄武巖作為SMA-13瀝青混合料粗骨料使用，在各項技術指標滿足規范要求情況下，解決如下問題：（a）石灰石作為SMA-13粗骨料使用，石料易破碎，瀝青混合料出現無結合料面，導致整體結構破壞，影響路面使用性能；（b）作為淺色石料的石灰石，在路面壽命周期內，表觀色澤耐久性問題。

試驗段道路樁號為0+000～0+935.846，全長935.846 m，道路標準橫斷面形式為4 幅路，機動車道寬11 m×2，從下往上結構為：乳化瀝青下封層，7 cm粗粒式瀝青混凝土（AC-25C），玻纖土工格柵，5 cm中粒式改性瀝青混凝土（AC-16C），4 cm細粒式改性瀝青混凝土（SMA-13）。

2 原材料[1,2]

2.1 瀝青

試驗段采用鄭州市政總公司生產的SBS（I-D）改性瀝青，各項技術指標試驗結果見表1。

表1 SBS改性瀝青試驗結果

2.2 骨料

試驗段粗細骨料采用賈峪地區的石灰巖，熱料倉石料密度試驗結果見表2。

表2 骨料密度試驗結果

2.3 填料

試驗段填料為新鄉市的石灰巖磨細礦粉，礦粉的各項指標試驗結果見表3。

表3 礦粉試驗結果

2.4 穩定添加劑

試驗段采用江蘇鹽城的木質素纖維。

3 生產配合比設計[3,4]

由于此次SMA-13使用的粗骨料石灰石壓碎值為20.4，比常規SMA-13使用的輝綠巖及玄武巖的壓碎值高，因此在進行目標配合比時，應合理設計配合比，選用合理的瀝青用量、纖維用量和礦粉用量，以此達到增加瀝青瑪蹄脂膠漿的效果，同時增加骨架形成，這樣能滿足規范要求的空隙率。

此改進型的石灰石SMA-13具有較高的瀝青瑪蹄脂膠漿，在使用時確保碾壓過程中石料不破碎，提高瀝青路面的表觀質量和延緩瀝青路面表觀色澤的耐久性。

按照目標配合比確定的各檔骨料的比例輸入拌合樓，冷料按此比例經拌和烘干、分篩，取各個熱料倉的骨料進行篩分試驗，合成級配曲線（圖1）。

圖1 試驗段合成級配曲線

根據配合比設計確定的瀝青最佳用油量為6.0%，木質素纖維用量為瀝青混合料總量的0.4%。

4 瀝青混合料的拌和工藝流程[5,6]

瀝青混合料生產拌和工藝見圖2。骨料和纖維干拌時間大于10 s，加入瀝青后濕拌時間大于35 s，實際生產時，由于纖維輸送裝置的管徑較小，礦粉輸送裝置功率較低，故干拌、濕拌時間略有延長。

圖2 瀝青混合料生產拌和工藝流程

5 瀝青混合料的運輸及施工

5.1 石灰石SMA-13瀝青混合料的運輸

（a）石灰石SMA-13瀝青混合料的運輸采用了大噸位的自卸車運輸，裝料前檢查車輛各部位運轉是否正常。車輛應干凈，以免將污物帶入鋪筑現場。在拌和機旁設高臺用噴霧器向車廂側板和底板噴灑乳液類的防黏劑。

（b）為了防止運料車表面混合料溫度降低，所有的運料車在運輸過程中都嚴格按要求加蓋篷布。

（c）為了保證連續攤鋪，在攤鋪開始時，現場待卸料車不宜少于3 輛。

5.2 石灰石SMA-13瀝青混合料的攤鋪

（a）石灰石SMA-13瀝青混合料攤鋪采用1 臺固定式攤鋪機攤鋪； 加寬段采用1 臺伸縮式攤鋪機跟進攤鋪。

（b）為了保證路面的平整度，要按照規范要求做到緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪，攤鋪過程中不得隨意變換速度或中途停頓。當日現場的攤鋪速度小于3 m/min，符合要求。

5.3 石灰石SMA-13瀝青混合料的碾壓

（a）石灰石SMA-13結構料內部含有大量瀝青瑪蹄脂膠漿，黏度大，溫度低時難以壓實，必須確保攤鋪碾壓溫度。

（b）為了防止混合料粘輪，可在鋼輪表面均勻灑水使其保持潮濕，水中摻少量的防黏劑或其它適當的材料，但要防止過量灑水引起混合料溫度的驟降。

（c）由于石灰石SMA-13瀝青混合料使用了SBS改性瀝青且瀝青含量高，因而黏度大，不得使用膠輪壓路機碾壓。

（d）石灰石SMA-13的碾壓遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅的原則。初碾壓溫度160 °C，最低不得低于155 °C。石灰石SMA路面碾壓方案應根據實驗段碾壓情況最終確定，初壓采用鋼輪壓路機靜壓0.5 遍、復壓采用鋼輪壓路機高頻低幅振動碾壓2.5～3.5 遍、收光采用鋼輪壓路機靜壓1～2 遍，終壓溫度不得低于80 °C，見表4。

表4 石灰石SMA-13碾壓方案

6 試驗段評估[7,8]

6.1 瀝青混合料性能驗證

6.1.1 瀝青混合料馬歇爾體積指標

將試驗段當日生產的石灰石SMA-13瀝青混合料取樣，進行生產檢驗，馬歇爾試件體積指標如表5所示。

表5 石灰石SMA-13馬歇爾體積指標

由表5試驗結果表明，試驗段石灰石SMA-13瀝青混合料馬歇爾體積指標完全符合規范（JTG F40—2004）要求。

6.1.2 瀝青混合料動穩定度指標

表6 石灰石SMA-13瀝青混合料技術指標

由表6試驗結果表明，試驗段石灰石SMA-13瀝青混合料動穩定度符合規范（JTG F40—2004）要求的不小于3 000 次/mm的要求。

6.2 試驗段路面檢測

6.2.1 構造深度、滲水系數及摩擦因數檢測

2013年9月4日，對豐慶路道路工程試驗段SMA-13瀝青路面進行構造深度、滲水及摩擦因數檢測，具體數據見表7。

表7 瀝青路面構造深度、滲水及摩擦因數試驗報告

由表7檢測數據表明，現場SMA-13瀝青路面平均構造深度為0.98 mm，滿足規范（SHC F40—01—2002）要求的構造深度在0.8～1.3 mm的范圍；

現場SMA-13瀝青路面滲水系數滿足規范（SHC F40—01—2002）要求滲水系數不大于200 ml/min的要求。

6.2.2 壓實度檢測

2013年8月28日，對豐慶路道路工程試驗段SMA-13瀝青路面進行壓實度檢測，具體數據見表8。

表8 瀝青面層芯樣試驗報告

由表8檢測數據表明，現場SMA-13瀝青面層壓實度滿足規范（JTG F80/1—2004）要求的SMA-13壓實度不小于98%的要求。

7 結語

本文選擇豐慶路工程部分路段作為石灰石SMA-13瀝青混合料試驗路段，首次選用石灰石作為SMA-13粗骨料進行配合比設計使用，研究分析石灰石SMA-13瀝青混合料的施工效果（圖3），并進一步檢測路面的相關路用性能指標，最后總結出以下結論：

（a）采用選定石灰石代替玄武巖作為粗骨料所設計的改進型SMA-13瀝青混合料各項性能滿足規范要求，甚至超過大流量、重載交通的要求。

（b）現場檢測數據表明，試驗路段的構造深度、滲水系數、摩擦因數及壓實度等指標均滿足規范要求。

（c）試驗段表觀質量情況良好，骨料未出現破碎情況，瀝青膠漿充分裹附在骨料表面，成功解決了石灰石作為淺色石料，在路面使用壽命周期內表觀色澤耐久性問題。

圖3 鄭州石灰石SMA-13現場表觀質量情況