SMA路面施工質量控制

李海良

（河北路橋第四工程有限公司，河北 邢臺 054002）

邢汾高速公路是河北省高速公路布局規劃“五縱六橫七條線”中的“橫五”，是邢臺市構建高速公路“井”字型框架的重要組成部分。分別與國家高速公路網中的京港澳高速、二廣高速、大廣高速及青銀高速等干線公路相交或延伸后搭接，對于河北高速公路網的建成，改善路網結構，增強路網綜合功能均具有十分重要的作用。公路使用SMA作為抗滑表層，可以充分發揮其高溫穩定性和低溫抗裂性。

1 瀝青瑪蹄脂結構特點

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt，簡稱“SMA”）是一種由瀝青、纖維穩定劑、礦粉及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而組成一體的瀝青混合料。最基本的組成是碎石骨架和瀝青瑪蹄脂結合料兩大部分。綜合SMA結構的特點，可歸納為三多一少，即粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少。SMA混合料的優點可概括為以下幾點。

（1）在SMA的組成中，礦料為間斷級配，粗集料占到70%以上，粗集料之間互相形成良好的嵌擠作用，高溫下瀝青瑪蹄脂黏度下降，使瀝青混合料產生良好的高溫抗車轍能力。

（2）SMA使用較多的礦粉，瀝青用量在6.2%左右，同時因瀝青瑪蹄脂的黏結以及木質素纖維的作用，在溫度下降混合料收縮變形時，馬蹄脂有較好的黏結作用，使混合料低溫變形性能較大改善。

（3）間斷級配在表面形成了較大的構造深度，抗滑性能好，可提高行車安全，并且噪音比常規降低2～3dB，對環境的污染也有所減少。

（4）SMA混合料粗集料空隙由高黏度的瑪蹄脂填充，空隙率較小，結構層在壓實狀態下防滲性能較好，加上瀝青用量大，瀝青膜厚，耐老化性能和水穩定性大大改善。

（5）SMA的混合料空隙率小，瀝青與空氣接觸少，因而瀝青耐老化性能好，可使路面具有良好的耐久性，從而延長使用壽命，降低使用期間維修費用和養護成本，大大增加了投資效益。

2 SMA的施工質量控制

針對SMA獨特的結構特點，為保障其優越的物理力學性能的發揮，在原材料、配合比設計、混合料生產、攤鋪碾壓施工等諸多環節均較常規瀝青路面施工要求高，質量控制不容易。下文將結合邢汾高速公路工程的經驗，論述SMA質量控制的要點。

2.1 施工前準備工作

2.1.1 原材料的基本要求

（1）粗集料（4.75mm以上部分）采用玄武巖石料，且宜經過5%的石灰水篩洗，增加其與瀝青的黏附性，增強骨架承受車輪荷載的能力。

（2）細集料100%采用機制砂以增強結構內摩阻力，提高結構穩定性；填料選擇干燥、磨細的石灰石粉，不得使用拌和樓回收的粉塵。

（3）穩定劑采用北京肯特萊絮狀木質素纖維，其優點在于吸油能力強，容易分散，使用絮狀木質素的動穩定度明顯高于使用顆粒狀木質素的混合料，而且木質素纖維更符合綠色環保的要求。同時，木質素存貯必須在室內架空堆放，嚴格防潮，保持干燥。

2.1.2 配合比設計基本原則

SMA配合比設計采用馬歇爾試件體積設計方法，應遵循下列原則。

（1）SMA必須具有互相嵌擠的粗集料骨架，即馬歇爾試件的VCAmix必須小于搗實狀態下的粗集料骨架間隙率的VCADRC。

（2）礦料間隙率選用VMA≥16.5%，使混合料有足夠的空隙用以填充瀝青碲脂。

（3）瀝青用量的設定是SMA配合設計的關鍵，首先必須滿足在高溫期間不泛油，不造成車轍變形。邢汾高速路結合當地材料及氣候條件確定最佳油石比為6.05%，油石比范圍為5.95%～6.35%，對應的毛體積密度為2.451g/cm3。同時生產配合比 11～16mm∶7～11mm∶4～7mm∶0～4mm∶礦粉∶水泥＝40∶31∶5∶13∶9∶2，混合料密度為2.452t/m3。

（4）纖維具有加筋增強、分散、吸附瀝青、穩定、增黏等作用，其用量不少于混合料總量的0.3%。

表1所示為目標集料摻配比例。

表1 目標集料摻配比例

2.2 混合料的拌制

SMA的生產采用自動控制的間歇式瀝青拌和機，由于SMA混合料使用SBS改性瀝青，同時添加了木質素纖維，其與普通瀝青混凝土生產有較大的差異。

（1）木質素纖維采用專用的帶有自動計量的添加設備自動加入拌和機的拌和鍋中，添加纖維應與間歇式拌和機周期自動同步進行；同時應防止輸送管道堵塞。

（2）由于SMA使用了SBS改性瀝青，拌和溫度比普通瀝青混合料提高了10～20℃左右。瀝青加熱溫度控制在170～180℃；礦料加熱溫度控制在185～195℃；礦粉和纖維不加熱；混合料出料溫度控制在170～180℃，當混合料超過195℃時，應廢棄。

（3）木質素纖維的分散拌勻非常重要，纖維必須在噴灑瀝青前加入拌和缸中，干拌時間為15s，噴入瀝青后的濕拌和時間為45s，以保證纖維能充分均勻地分散在混合料中，并與瀝青結合料充分拌和。

（4）貯料倉里SMA混合料的數量不宜過多，且瀝青析漏和降溫不得超過10℃。

（5）拌和機要逐盤打印各種材料的用量，作為施工質量檢測的依據，用以核定混合料的生產是否符合生產配合比；并且定期要對拌和機各種重量和溫度傳感器進行標定，以確保計量的準確性。

2.3 混合料的運輸

使用20t以上的自卸車運輸混合料，裝料前將車廂內雜物清掃干凈并涂上防黏劑。為防止產生離析，運料車裝料時前后移動位置，按五次卸料法裝料。

運料車采用棉帆布覆蓋保溫，并用繩索將帆布拴牢。料車運輸、等候及卸料過程中不能掀棉被。

對運料車上路道口進行了硬化處理，保證運料車輪胎干凈無污物。

對到達施工現場的運料車每車進行溫度檢測并記錄，溫度滿足要求方可卸料進行攤鋪作業。

2.4 混合料的攤鋪

混合料采用兩臺攤鋪機進行攤鋪，攤鋪時使用平衡浮動基準梁自動找平，控制攤鋪的厚度和平整度。

（1）開始施工前預熱熨平板0.5h，使熨平板的溫度達到100～130℃。

（2）根據以往類似工程施工經驗，試驗段施工松鋪系數為1.2，計算出相應松鋪厚度為4.8cm。

（3）攤鋪機就位時在熨平板下面墊木塊調整高度，墊木高度與松鋪厚度相等，熨平板可牢固地放在墊木上面。

（4）SMA—13瀝青混凝土采用兩臺攤鋪機成梯隊同時進行攤鋪，攤鋪機前后錯開5m，相鄰兩幅重疊10cm，施工中攤鋪機嚴格按照行走線行駛。

（5）攤鋪過程中由測量組對相應樁號的攤鋪前高程、攤鋪后高程、碾壓后高程進行測量。

（6）根據拌和樓的產量、施工機械配套情況及攤鋪厚度、攤鋪寬度，試驗段攤鋪機按2m/min的速度行進，做到緩慢、勻速、不間斷地攤鋪。

（7）攤鋪過程中由專人指揮運料車在攤輔機前30cm處停住，空擋等候，由攤輔機推動前進，避免撞擊攤輔機。應及時清除攤鋪機履帶范圍內的灑落料，已冷卻混合料不得混入攤鋪層中。

（8）攤鋪機的螺旋布料器保持一個穩定的速度均衡地轉動，兩側應保證有不少于送料器2/3高度的混合料，以減少攤鋪過程中混合料的離析。

（9）攤鋪的混合料未壓實前，盡量避免施工人員進入踩踏。在特殊情況下，如局部離析，需在現場主管人員指導下，允許采用人工找補或更換混合料，缺陷較嚴重時應鏟除，并調整攤鋪機或改進攤鋪工藝。

（10）在料車交替卸料的過程中攤鋪機要減少合斗次數，料斗內的混合料嚴禁放空，以減少離析。

2.5 瀝青混合料的碾壓

（1）施工前應清洗壓路機水箱，確保水箱內無銹漬。在攤鋪段開始端頭鋪設10m長土工布，土工布上噴灑油水混合物，壓路機在上前后移動使碾壓輪上均勻布滿防黏劑。

（2）壓路機碾壓要遵循“緊跟、慢碾、高頻、低幅”的原則，由低處向高處呈梯形碾壓，由邊向中逐步推進。邢汾路面項目設備配置如下。

①初壓：悍馬110雙鋼輪壓路機1臺靜壓1遍，速度為2～3km/h。

②復壓：悍馬130、DD130、CC501、CC722雙鋼輪壓路機依次各振動碾壓1遍，速度控制在3～5km/h。

③終壓：CC722雙鋼輪壓路機1臺，靜壓收面，速度為3～6km/h。

（3）碾壓時應將驅動輪朝向攤鋪機，振動壓路機必須先行駛后起振、先停振后停駛。壓路機折回呈階梯狀，不許處在同一橫斷面上。

（4）壓路機不得在未碾壓成型路段上轉向、調頭、加水或停留。在當天成型的路面上，不得停放壓路機或其他車輛。

（5）在初壓、復壓、終壓段落設置明顯的標志，便于司機辨認。碾壓輪在碾壓過程中應保持清潔，向碾壓輪噴灑植物油水溶液時，必須嚴格控制噴水量且成霧狀，不得漫流，以防混合料降溫過快。對松鋪厚度、碾壓順序、壓路機組合、碾壓遍數、碾壓速度及碾壓溫度設專人管理和檢查，做到既不漏壓也不超壓。

（6）在終壓之前用6m直尺檢測平整度，對個別不滿足要求的部位及時采用振動壓路機橫向振壓的方法進行修整。

（7）碾壓不到的邊角等處，采用小型振動壓路機DD24及人工用熱夯等設備振壓密實。

2.6 試驗檢測

（1）試驗檢測是評價施工水平的重要手段，在實際操作過程中應隨時控制每天SMA混合料的瀝青用量和級配情況。SMA的標準級配范圍本身就比普通瀝青混合料的容許范圍窄得多，其對級配誤差的要求也比普通瀝青混合料嚴格。SMA級配施工控制要求如表2所示。

表2 SMA級配施工控制要求

（2）在SMA施工質量檢測中馬歇爾試驗的目的不在于穩定度和流值，而是試件的體積指標是否符合設計要求。檢測后，查找產生偏差的原因，調整糾正，使SMA混合料質量符合要求并保持相對穩定，必要時應重新進行生產配合比設計。

3 施工中常見問題分析

SMA施工中常出現一些常規熱拌瀝青混合料路面施工中不常見的問題，對這些問題要特別引起注意。

3.1 過度碾壓

由于集料嵌擠作用，SMA結構可壓實程度不大，壓實度較容易達到，過度碾壓會壓碎SMA結構內部相互嵌擠的粗集料棱角，破壞結構穩定性。

3.2 油斑

油斑是SMA施工中最需引起注意的問題，油斑可分為兩種，一是脂粉性（表面油膜較多）油斑，二是功能性油斑。脂粉性油斑一般出現在攤鋪后混合料表面，在通車一段時間后即被磨掉；而功能性油斑是貫通整個攤鋪層，并能導致早期變形和早期路面損壞，油斑產生于以下幾種因素：本質素纖維供料不連續、用量不足或拌和不均勻；運輸距離較遠，攤鋪機等料時間過長，SMA混合料中瀝青產生析漏；瀝青用量過大或溫度過高；運料車車廂底部隔離劑過多；黏層油用量過多。攤鋪中出現的油斑應及時鏟除并用熱料填補；調整混合料運輸和攤鋪速度，保持螺旋布料器85%～90%的時間在運轉；當攤鋪時遇雨或下層潮濕，嚴禁進行攤鋪。

3.3 滲水

SMA為嵌擠密實結構，具有良好的泌水性能，但由于施工中措施不力，常常會造成局部出現滲水現象。尤其多發于攤鋪機搭接處、施工接縫或路面兩側邊緣，其原因可歸納為：攤鋪過程中攤鋪機邊部混合料產生離析；混合料碾壓溫度不夠，造成壓實不足；施工接縫處理不當，造成接縫處不平整、不密實。因此，關鍵要解決混合料離析問題。對于兩臺攤鋪機梯隊作業的結合料縱向熱接縫優先進行碾壓是必要的，同時依靠先進的攤鋪設備，調整搭接接縫處的運行板，盡量減少攤鋪后出現的離析，對于路緣石附近熨平板夯實不到位的地方，應人工找補，可直接采用小型碾壓設備進行壓實。

4 結語

SMA路面作為抗滑表層，由于攤鋪層薄（通常設計為4cm），加之其特殊的結構組成，施工難度大，技術要求高。因此，SMA質量控制應由原材料抓起，通過嚴格過程控制，在配合比設計、混合料生產、攤鋪碾壓以及試驗檢測各個環節嚴把質量關，才能確保設計、施工出真正的SMA路面，充分發揮其優良的路面使用性能。