SMA路面的特點與施工工藝

梁小露

摘要：SMA瀝青混合料在施工中經過大量的研究、試驗和總結，目前該工藝已被廣泛推廣于高速及地方高等級公路的路面。文章對江陰大橋九圩連接線改造工程SMA的特點、設計、施工和現場測試等作了系統介紹。

關鍵詞：SMA特點；設計；施工；測試

1 概述

瀝青瑪蹄脂混合料（SMA）是常用于高等級公路路面的瀝青混合料。SMA是一種由瀝青、纖維穩定劑、礦粉和少量的細集料組成的瀝青馬蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料。其≥4.75mm的粗集料比例高達70～80%，礦粉用量8～13%，混合料中0.075mm的通過率高達8～10%，由于是間斷級配，很少使用細集料。瀝青含量高達5.7～6.0%，同時需添加0.3%混合料總量的木質素纖維和0.4%瀝青用量的抗剝落穩定劑。

SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面是瀝青、礦粉、纖維穩定劑及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂結合料，充填于間斷級配的粗集料碎石骨架的間隙形成的一種瀝青混合料。簡單的說：SMA是由互相嵌擠的粗集料骨架和瀝青瑪蹄脂兩大部分組成的。

SMA是一種新型的路面材料，具有良好的路用性能：除具有良好的表面功能、抗滑、抗高溫、車轍、減少低溫開裂、平整度高、噪音小、能見度好等特點外，SMA還具有路面抗變形能力強、不透水、使用壽命長、維修養護小等優點，同時SMA還可以減薄表面層厚度，易于施工和維修。由于瀝青瑪蹄脂具有上述各項優點，因此，目前在高等級公路建設中被廣泛應用為高等級路面材料。但是如果原材料不好，施工不認真，質量管理不重視，仍然不能取得滿意的結果。而且存在生產成本高，拌和樓產量低，間斷級配混合料的質量控制要求高，施工難度大等風險。只有抓住SMA的特點，合理組織施工，嚴格按規程操作，才能取得良好的成果。

2 SMA配合比設計方法

SMA混合料配合比設計方法，我國主要是采用馬歇爾試驗法，又結合我國工程實際情況進行。其步驟如下：

2.1 原材料的選擇和要求

（1）瀝青：采用SBS改性瀝青。要求選用的瀝青針入度小，軟化點高。改性瀝青一般要求針入度的值為不小于50（0.1mm），軟化點不小于60℃。江陰大橋九圩連接線采用南通通沙PG76-22改性瀝青。

（2）粗集料：充分發揮粗集料的嵌擠作用，必須采用石質堅硬、清潔、不含風化顆粒、近立方體顆粒、粗糙的碎石。

（3）細集料：采用堅硬、潔凈、干燥、無風化、無雜質并有適當級配的人工軋制的玄武巖細集料。

（4）填料：采用石灰巖堿性石料經磨細得到的礦粉。礦粉必須干燥、潔凈，不得將拌合機回收的粉塵作為礦粉使用，礦粉不得受潮，設置防雨頂棚儲存。由于礦粉的親水系數是評價礦粉和瀝青結合料粘附性能的指標之一，經過多次對比試驗發現采用石灰巖石料經磨細得到的礦粉的親水系數比較穩定和理想。試驗結果見表一

（5）穩定劑：SMA中由于含有較多的瀝青和礦粉，因此要添加適量的纖維穩定劑，其目的一方面是以自身微孔隙吸收瀝青混合料中的自由瀝青使得混合料具有柔韌性，增強混合料的低溫抗裂性，防止混合料的離析、瀝青滴漏和溢出；另一方面是在結構中起三維加筋穩定作用，從而可以增加瀝青含量和礦料裹覆層厚度，提高抗老化性能。纖維穩定劑的用量，對木質素纖維一般為混合料的0.3%；礦物纖維一般為瀝青混合料的0.4%。各種纖維外加劑的用量誤差在±10%。

2.2 SMA配比設計

SMA的設計原則是使瀝青瑪蹄脂能夠保證持久地維持住碎石骨架，混合料的密實度和粒度分布在交通作用下變化很小，這種路面的顯著特點是孔隙很小。SMA配合比設計主要包括兩個方面的內容：

一方面是馬歇爾試驗設計。以推薦的標準級配為基礎，設計三個不同粗細的初級級配，確定初級油石比，通過不同組件的試件檢測，對設計級配以0.2%-0.4%R 間隔，調整3-5個不同油石比，根據希望設計的空隙率（通常為4%）確定最佳油石比，SMA馬歇爾試驗配合比設計技術要求如表二。

另一方面主要是設計配合比檢驗。根據表三規定的項目與SMA配合比設計檢驗指標的技術要求進行配合比設計檢驗。

2.2.2 生產配合比

生產配合比是建立在目標配合比的基礎上的。設計過程了大部分一致。

生產配合比與目標配合比主要的區別在于礦料經過二次篩分后礦料的級配有所變化，因此必須從二次篩分后進入各熱骨料倉的礦料取樣篩分，重新計算使礦質混合料的級配符合設計級配，并特別注意使0.075mm，4.75mm，9.5mm的篩孔通過量控制接近設計級配。SMA礦質混合料級配曲線如表四。

3 SMA混合料的瀝青路面施工工藝

SMA路面施工工藝與普通瀝青路面施工有許多特點，要求我們多加注意到施工中的關節。

3.1 SMA混合料的拌制

（1）拌和機必須配備有纖維穩定劑投料裝置，不具有纖維投料裝置的可在原有基礎上作改進。江陰大橋九圩連接線中采用武漢同創生產的紊狀纖維添加設備，能在拌和中充分分散紊狀木質纖維。

（2）SMA混合料要求在較高的溫度下拌和，集料加熱溫度一般為185℃～200℃，使混合料的出料溫度走上限，以滿足高溫碾壓的要求。

（3）SMA混合料拌制過程中，纖維添加程序：礦料干拌3秒，礦粉加木質素干拌7秒，加瀝青進行濕拌50～55秒，按照這種放料順序拌制混合料的優點是：混合料拌制比較均勻，減少出現瑪蹄脂團的現象。如果木質素添加機出現故障，即木質素纖維沒有噴入拌缸，但是，程序上瀝青也不會摻加，這樣只需把這盤礦料作廢，減少損失。它的缺點是：木質素纖維在噴入拌缸的過程中由于在氣壓的作用下有一部分木質素纖維從拌缸的空隙中跑掉，因此，只要處理好拌缸的密封性，木質素纖維的損失也不是太大，最多不超過木質素用量的0.2%。

（4）SMA混合料礦料用量大，比普通熱拌瀝青混合料需增加2倍，因此要求配置的螺旋輸送器，輸送礦粉的能力要滿足要求，以保證供料正常。

（5）如果拌和的SMA不立即使用，需在儲料倉中存放時，以不發生瀝青泄漏為度，且不得過夜。施工過程中，SMA混合料隨拌隨攤，盡量縮短存貯時間。

3.2 SMA混合料的運輸。

（1）采用大型自卸王運輸，運輸前，在車廂及底板上涂刷一層隔離劑，防止SMA與車廂粘住。

（2）必須加蓋苫布，以防運料車表面混合料降溫影響瀝青施工質量。

（3）在運輸途中，不得隨意停歇，延長時間，保持連續、平穩地運料，保持施工連續性。

3. 3 SMA混合料的攤鋪

由于SMA混合料級配接近單粒徑，因此在運輸和攤鋪過程中，不會出現粗、細集料的離析現象，而且攤鋪均勻性很好，但應注意以下幾點：

（1）在攤鋪前，應對中、下面層進行認真清掃，用硬掃帚或電動工具清掃路面，有泥土等不潔物沾污時，必須一邊清掃一邊用高壓水沖洗干凈，并提前1～3d灑布粘層油，SBS瀝青用量為0.4-0.5L/M2。

（2）為保證路面平整度，應做到緩慢、勻速、連續不斷地攤鋪，攤鋪過程中不得隨意變換速度或中途停頓。攤鋪速度一般不超過3m/min，主要目的是控制路面的壓實度。

（3）SMA混合料的松鋪系數應通過試鋪確定，攤鋪4cm厚用松鋪系數為1.2。

（4）在SMA混合料鋪筑過程中，應注意觀察，如發現有瀝青泄漏情況，應分析原因，立即采取相應措施。

（5）應盡量使生產功率、運輸能力和攤鋪功率基本一致。

路面施工隊的拌和、儲存、攤鋪能力如表五。

由表五可知，攤鋪和拌和能力比較配套。

3.4 SMA混合料的碾壓成型。

SMA的碾壓程序是：初壓兩臺HD120雙鋼輪靜壓1～2遍，復壓采用重型壓路機往靜返振2遍，終壓采用HD130雙鋼輪靜壓至無輪跡，一般2～3遍。緊跟、慢壓、高頻、低幅。

壓路機的碾壓速度宜放慢，一般在4km/h～5km/h之間，碾壓速度過快，宜造成壓實度不足。如碾壓過程中發現有瀝青瑪蹄脂上浮或石料壓碎、棱角明顯摩損等過碾壓現象時，應立即停止碾壓。SMA混合料禁止采用輪胎壓路機碾壓。

3. 5 接縫

SMA混產的鋪筑應避免產生縱向冷接縫，橫向施工縫應采用平接縫，對無法避免而產生的縱向冷接縫，以及橫向施工縫，可用鎬在未完全冷卻時刨除端部作接縫；也可切割，切割后沖洗干凈，干燥后涂刷粘層油。

4 施工過程中SMA路面現場測試。

SMA路面現場測試主要包括壓實度、平整度、構造深度、磨擦系數等內容。

4.1壓實度檢測

江陰大橋九圩連接線SMA-13的壓實度要求是馬歇爾密度的98%以上，面層空隙率要求是3.5%～6%，由于SMA的瀝青用量高，因此，需配備轉速較高的取芯機和功率較大的發電機，以避免瀝青在高溫下軟化并粘附在芯樣的表面，影響芯樣密度的實測值。

4.2構造深度、磨擦系數的檢測

由于SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，粗集料含量高，相應的紋理較深，構造深度比較大。其次，SMA路面的磨擦系數衰減比普通路面慢的原因有以下幾點：

（1）SMA表面空隙較大，橡膠片與路面發生磨擦的面積比普通路面小，因此，SMA路面的磨擦系數與粗集料的粗糙度、棱角性、堅固性有關。

（2）普通路面的細集料是粘附在粗集料表面的，而SMA路面的細集料是與瀝青、木質纖維、礦粉組成瀝青瑪蹄脂填充在粗集料骨架中。在行車作用下，普通路面表面逐漸光滑，構造深度逐漸降低，而SMA路面粗集料的磨光值較高，構造深度幾乎沒有衰減，因此，SMA路面的磨擦系數衰減比較緩慢。

5 結束語

SMA特有的優越性能顯著提高瀝青混凝土路面的路用性能，延長路面壽命；在施工中全員求實抓過程，規范施工創精品，取得了精品工程。