改性瀝青SMA路面配合比設計及其施工技術研究

摘要：本文根據改性瀝青SMA路面的結構特點分析了其路用性能，闡述了改性瀝青SMA配合比設計方法和流程，給出了SMA-13混合料推薦級配范圍和技術指標要求，并結合工程實踐，對改性瀝青SMA路面的施工工藝進行了研究。

關鍵詞：改性瀝青SMA路面;配合比設計;施工工藝

1、引言

近年來，隨著社會經濟的快速發展，我國高速公路建設事業的發展速度也越來越快。在高速公路的建設過程中，利用改性瀝青SMA路面，可以有效提高高速公路建設的質量與水平，延長高速公路的使用年限。因此，改性瀝青SMA路面的應用越來越廣泛。本文通過對改性瀝青SMA路面配合比設計的探討與施工工藝的研究，得出了一些有益的結論，可以在高速公路路面施工中起到實際的借鑒意義，使改性瀝青SMA路面的設計和施工更加規范、科學、合理。

2、改性瀝青SMA路面結構特點

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）主要由瀝青、粗集料、細集料、礦粉、木質素纖維等材料組成，具有“三多一少”的特點，即粗集料用量多（70～80%）、瀝青用量多（6%左右）、礦粉用量多（10%左右）、細集料用量少（15～20%）。SMA路面的設計理念是：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空隙，形成骨架結構密實的瀝青混合料。與普通密級配瀝青混凝土相比，SMA路面材料排列更加密集，路面結構更加密實。

3、改性瀝青SMA配合比設計

3.1 配合比設計原則

1）選擇適當的級配保證粗集料間相互嵌擠;

2）使用強度高、立方體狀集料;

3）較多地使用瀝青，空隙率為4%;

4）VMA gt; 16.5%;

5）析漏、飛散、高溫穩定性、水穩性滿足要求。

3.2配合比設計步驟

1）初擬級配

擬定3個試驗級配，使其4.75mm的通過量分別為級配范圍的中值、中值±3%附近。

2）測定粗集料間隙率（VCA）

按照T0309-2000或AASHTO TP19的試驗方法，測定各試驗級配粗集料骨架部分的VCAdry。

3）選擇初試瀝青用量

根據集料的合成毛體積密度，在初擬級配基礎上確定滿足目標孔隙率要求的最小瀝青用量（見表1），擬定初試瀝青用量。

4）確定設計級配

對三個試驗級配，采用初試瀝青用量，成型馬歇爾試驗，測試混合料的VMA、VCAmix，比較三組試驗級配，選擇滿足：VCAmix lt; VCAdry，且4.75mm通過率較大的一組級配為設計級配。

5）確定設計瀝青用量

根據設計級配在初試中空隙率的大小，擬定3～5個瀝青用量（一般間隔0.3%），成型馬歇爾試件;馬歇爾擊實為75次/面;瀝青混合料的拌合、擊實溫度根據瀝青的粘溫曲線確定，相應的粘度分別為0.17±0.02Pa·S、0.28±0.03Pa·S;根據4%（毛體積密度）的空隙率確定設計瀝青用量。

3.3配合比設計結果

按照設計級配和瀝青用量，采用車轍試驗、肯塔堡飛散試驗、謝倫堡析漏試驗、凍融劈裂試驗、浸水馬歇爾試驗和低溫彎曲試驗等，對混合料進行配合比驗證，如驗證不合格，應繼續調整結合料用量或調整級配組成，最終確定出用于生產的標準配合比，作為瀝青混合料的生產控制和質量檢驗標準。

4、SMA路面施工工藝

4.1 拌合

1）嚴格控制瀝青和集料的加熱溫度以及改性瀝青SMA的出廠溫度。改性瀝青SMA的施工溫度范圍。

2）拌和樓應安裝二級除塵裝置，具有良好的防止礦粉飛揚散失的密封性能，符合國家有關環境保護、安全的要求。

3）拌和樓控制室要逐盤打印改性瀝青及各種集料的用量和拌和溫度，并定期對拌和樓的計量和測溫進行校核;每天用拌和總量檢驗各種材料的配比和改性瀝青SMA油石比的誤差。

4）拌和時間及加料次序見表3。

表3" 改性瀝青SMA拌和時間及加料采用次序

①加集料

②加纖維

③加礦粉

干拌約10s

④加瀝青

濕拌約40s

出料

總生產時間約60～65s

5）目測檢查混合料的均勻性，及時分析異常現象。如混合料有無花白、冒青煙和離析、析漏等現象。

6）嚴格控制油石比和集料級配，避免油石比不當而產生泛油和松散現象。

7）混合料不得在儲料倉中長時間儲存，以不發生瀝青析漏為度，且不得儲存過夜。

8）每天結束后，用拌和樓打印的各料數量，進行總量控制，以各倉用量及各倉篩分結果，在線檢查集料級配。

9）每天生產結束后，應對拌和樓篩網進行檢查，防止因篩網堵塞或破漏影響瀝青混合料質量。

10）SMA拌和5mm以上的顆粒占70%以上，礦粉占10%以上，細集料包括石屑和砂一共才只15%左右，會發生粗料倉經常不足，而細料倉經常溢倉的情況，應安排特殊方法設置振動篩和熱料倉。

11）細集料應始終保持干燥狀態，防止受潮。

12）改性瀝青或SMA混合料的儲存都不能過夜。

13）觀察混合料放料過程中的冒煙情況，如果冒白煙屬于正常，如果濃濃的青煙，就要檢查是否超過了規定溫度。

14）正確拌和的SMA混合料應保持一種粘聚狀態，而與普通瀝青混合料有所不同。

4.2運輸

1）采用溫度計檢測瀝青混合料的出廠溫度和運到現場溫度。插入深度要大于150mm。在運料車設專用檢測孔，孔口距車箱底面約300mm。

2）由于SMA的瀝青瑪蹄脂的粘性較大，運料車的車廂底部要涂刷較多的油水混合物。拌和樓向運輸車輛放料時，汽車應前后移動，分三堆裝料，以減少粗集料的分離現象。

3）瀝青混合料運輸車的運量應較拌和能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機前方應有五輛運料車等候卸料。

4）運料車應用完整無損的雙層篷布覆蓋，以此保溫防雨或避免污染環境。

5）連續攤鋪過程中，運料車在攤鋪機前10～30cm處停住，不得撞擊攤鋪機。卸料過程中運料車應掛空檔，靠攤鋪機推動前進。

4.3攤鋪

1）攤鋪前將下結構層噴灑粘層。

2）連續穩定的攤鋪，是提高路面平整度最主要措施。采用兩臺攤鋪機梯隊攤鋪，以提高攤鋪層均勻性和壓實度。攤鋪機的攤鋪速度應根據拌和機的產量、施工機械配套情況及攤鋪厚度，按2.5m/min左右予以調整，通常不超過3m/min，做到緩慢、均勻、不間斷地攤鋪。不得應任意以快速攤鋪幾分鐘，然后再停下來等下一車料。切忌停鋪用餐，爭取做到每天收工停機一次。

3）用機械攤鋪的混合料未壓實前，施工人員不得進入踩踏。只有在特殊情況下，在現場主管人員指導下，允許用人工找補或更換混合料

4）上面層采用非接觸式平衡梁裝置控制攤鋪厚度。由兩臺攤鋪機聯合作業實施攤鋪，前攤鋪機過后，攤鋪層縱向接縫上應呈斜坡，后面攤鋪機跨縫5～10cm攤鋪。兩臺攤鋪機距離控制在3～6m。保證兩臺攤鋪機速度一致、攤鋪厚度一致、路拱一致、攤鋪平整度一致、振動頻率一致。

5）攤鋪前應將熨平板預熱0.5～1個小時至溫度不低于100℃，攤鋪時熨平板采用中強夯等級，夯級為5級，使鋪面的初始壓實度不小于85%。

6）攤鋪機集料斗應在刮板尚未露出，尚有約10cm厚的熱料時，下一輛運料車即可卸料，做到連續供料，并避免粗料集中。積極采取相應措施，盡量做到攤鋪機不攏料，以減少面層離析。

7）在互通區主線路面拼寬路段施工時，邊部用木板立模，使邊部形成一個垂直面，在后面拼寬作業可以減少切邊的工作，以及減少混合料的浪費。

5、結束語

1）本文通過改性瀝青SMA路面與普通密級配瀝青混凝土路面對比，結合對改性瀝青SMA路面自身結構特點的分析，認為改性瀝青SMA路面抗滑、抗車轍、抗裂性能好，耐久性高，在高速公路領域具有廣闊的應用前景。

2）改性瀝青SMA 配合比設計中，油石比的確定是一項重要內容，油石比應根據當地的氣候、材料（粗集料顆粒形狀、級配、毛體積密度）、施工工藝等經試鋪比較后綜合確定。在混合料油石比檢驗中，必須采用多種手段以得到可靠的檢驗結果。

3）改性瀝青SMA對瀝青用量和溫度均極為敏感，施工中必須保證準

確的瀝青用量和合適的施工溫度，提高路面結構質量。

4）改性瀝青SMA路面固然有許多優點，但其施工工藝復雜，對施工精度要求高，設計、施工中任何一個環節出問題，即會對路面質量產生嚴重影響。因此，在實際應用中應從原材料質量、施工工藝（拌合、碾壓等）、溫度控制等方面嚴格控制施工質量，才能達到良好的效果。

參考文獻：

[1]龔起超.改性瀝青SMA路面配合比設計及其在施工中的應用分析[J].湖南交通科技，2013（03）.