淺談SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料的施工與質量管理

竇向陽　叢國龍

關鍵詞：SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料 施工質量管理

近年來我國大面積的使用SMA改性瀝青混合料作為高等級公路路面表面層，SMA改性瀝青混合料在材料要求、施工等方面都有嚴格的要求，從生產到施工的嚴格控制是其質量保證的關鍵。

一、SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料

1、SMA源于德國，屬骨架嵌擠型密實結構。具有優良的抗車轍性能和抗滑性能。

1）SMA是一種間斷級配的瀝青混合料。以SMA—13為例，5mm以上的粗集料主要是4.75mm以上顆粒的比例高達66—80%，礦粉的用量達9—15%，0.075mm篩的通過率一般高達8-12%，很少使用細集料由此形成間斷級配。

2）瀝青結合料用量多，一般為6-7.5%，粘結性要求高，所以選用針入度小、軟化點高、溫度穩定性好的改性瀝青。

3）為加入較多的瀝青，在增加礦粉用量的同時使用纖維作為穩定劑，這樣在拌和時形成的瀝青瑪蹄脂可以袮補細集料不足的缺陷。纖維一般使用礦物纖維，用量為混合料重量的0.3-0.4%。

4）SMA的空隙率很小，一般為3—4%。

5）SMA的材料要求高，粗集料必須特別堅硬，表面粗糙，針片狀顆粒少，以便達到良好的嵌擠作用；細集料宜采用堅硬的人工砂；礦粉必須是磨細的石灰石粉。

2、SMA良好的路用性能

1）高溫抗車轍性能。在SMA的組成中，粗集料骨架占70%以上，細集料少，瀝青瑪蹄脂部分僅填充了粗集料之間的空隙，交通荷載主要由粗集料骨架承受，由于粗集料間良好的嵌擠作用使瀝青混合料具備非常好的抵抗荷載變形能力，從而提高了高溫抗車轍能力。

2）低溫抗裂性能。在低溫條件下抗裂性能主要由結合料的拉伸性能決定，由于SMA的集料之間填充了相當數量的瀝青瑪蹄脂，當溫度下降混合料收縮變形使集料被拉開時，瀝青瑪蹄脂有較好的粘結作用，它的柔韌性使混合料有良好的抗低溫變形性能，當使用改性瀝青后更能提高混合料的低溫抗裂性能。

3）好的抗滑性能。SMA使用堅硬、粗糙、耐磨的優質石料同時采用間斷級配，粗集料含量高，路面壓實后表面形成大的孔隙，構造深度大，提高了抗滑性能。同時也使路面在雨天行車不會大的水霧和濺水，降低路面噪音。

4）良好的耐久性。SMA的混合料內部被瀝青瑪蹄脂充分填充，瀝青膜較厚，混合料的空隙率很小且瀝青瑪蹄脂與集料的粘結力好，幾乎不透水，使混合料受水的影響小，混合料的水穩性有很大改善；空隙率小使瀝青與空氣的接觸少因而混合料的抗老化性能良好。

3、改性瀝青和改性劑在SMA中如果同時使用改性瀝青，能使瀝青瑪蹄脂的性能進一步大幅度改善，使SMA的各種路用性能尤其是高溫穩定性和低溫抗裂性及水穩性更加優良。改性劑是在瀝青中加入的天然或人工合成的有機或無機材料，可熔融或分散再瀝青中，以改善或提高瀝青的路用性能。改性瀝青中改性劑劑量不僅關系到路面工程的成本，而且改性瀝青的性能并非是添加的改性劑越多越好，所以需要綜合考慮經濟劑量、最佳劑量和適宜劑量確定。

二、SMA路面施工的質量管理

1、SMA混合料質量控制

1）原材料：由于SMA對原材料的要求高所以首先對原材的質量要嚴格控制，按規范要求對各種原材料進行試驗，達到規范要求后方可使用。粗集料采用玄武巖。SMA具有較高的高溫穩定性是由含有大量的粗集料之間的嵌擠作用形成，要求粗集料必須使用堅韌、粗糙、有棱角的優質石料，應是潔凈無雜物。細集料采用堅硬的機制砂，這也是因為機制砂是經過堅硬巖石反復破碎制成具有良好的棱角和嵌擠性能，同樣對提高混合料的高溫穩定性有益。礦粉為在SMA中的用量比普通的瀝青混合料要高出一倍，因為瀝青只有吸附在礦粉表面形成薄膜充分填充混合料空隙，對粗、細集料才能產生粘附作用。改性瀝青采用聚合物改性瀝青，采用單一改性劑，熱塑性橡膠類的（SBS）-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，并優先使用分子結構為星型的SBS，改性劑的摻加量以達到改性瀝青的質量標準為度，一般控制在3%-6%之內。穩定劑采用木質素纖維，其應保持干燥、呈絮狀；應妥善保存、嚴防受潮結塊，否則不能使用。纖維應能承受250℃的高溫，并保持化學穩定，對環境和人體不造成危害，木質纖維的摻加量控制在3‰-4‰之間。改性瀝青結合料要具有較高的粘度且符合規范的技術要求，保證有足夠的高溫穩定性和低溫韌性。

2）SMA混合料：SMA—13型改性瀝青混合料的生產要嚴格按照有關部門審批的配合比生產，對礦料級配、瀝青用量及拌和溫度要嚴格控制。對生產的SMA混合料應按《公路瀝青路面施工技術規范》（JTJF40-2004）的規定進行馬歇爾試驗、抽提試驗和篩分試驗等常規檢測，同時還要按規定進行瀝青混合料的高溫、低溫和水穩定性能檢測。

2、SMA路面施工過程質量管理

1）施工溫度：首先在保證混合料出廠溫度、運輸過程中加蓋苫布防止混合料表面結硬，混合料到達施工現場合格的前提下，混合料的攤鋪、碾壓要連續作業并嚴格控制好攤鋪、初壓、復壓和終壓各個環節的施工溫度。在氣溫低于15℃的寒冷氣候條件下及雨天、五級以上大風天氣不能進行SMA改性瀝青混合料的施工。

2）SMA必須剛性碾碾壓，不允許采用輪胎壓路機碾壓，輪胎壓路機碾壓的揉搓將使瀝青瑪蹄脂上浮。碾壓要充分使壓實度達到規范要求但又必須防止過碾壓，避免在較低溫度下反復碾壓。過碾壓不但可能壓碎碎石，破壞粗集料的嵌擠作用，同樣也使瑪蹄脂部分上浮，造成構造深度降低甚至泛油。

3）結合實際施工生產過程中的工藝流程，從以下幾個環節加以控制、實施，將有利于提高路面平整度。a準確控制基準面（線）。主要控制好標高、橫坡、厚度，表面層時采用平衡梁法，減少、消除下承層帶來的不平整的影響。b調整好攤鋪機如下參數：調整好熨平板初始仰角，達到控制攤鋪厚度和平整度的目的；布料螺旋與熨平板前緣距離的調整。當攤鋪厚度較大、礦料粒徑較大，瀝青混合料溫度偏低，或發現攤鋪層表面出現波紋時則宜將距離調大，反之，宜將距離調小；熨平板前刮料護板高度的調整。刮料護板的作用在于保持熨平板前部混合料的堆積高度為定值，當攤鋪厚度小于10cm時，刮料護板底刃應高出熨平板前緣13cm-15cm。c攤鋪過程中，攤鋪機螺旋送料器應不停頓的轉動，兩側應保持有不少于送料器高度2/3的混合料，并保證在攤鋪機全寬度斷面上不發生離析。

3、建立有效的質量管理體系，嚴格控制原材料的質量，嚴格控制好混合料的質量和出廠溫度。同時責令司機對混合料苫蓋，做好保溫、防雨淋工作。瀝青混合料運到施工現場后施工單位質量控制人員逐車檢查并測量溫度，若發現溫度過高或過低和花白料等不合格現象按廢料處理并通知拌和廠進行改進和調整。施工單位對各瀝青混合料拌和廠供應的瀝青混合料每工作日都要取各拌和廠有代表性的試樣（數量以滿足試驗要求為準），送往瀝青實驗室進行自檢，并及時把試驗結果反饋到各拌和廠以做相應的調整。

瀝青砼表面層的施工直接影響路容與行車舒適，通過幾年來多條高速公路的施工，不僅對SMA的性能、施工有了具體的認識，同時也積累了一定的施工經驗。只有每一個環節都采用科學的程序進行嚴格的控制，最終才能取得良好的效果。