SMA瀝青混合料應用中存在問題的改進措施

王福華，吳啟祥

（1.云南省普洱盛泰工程檢測有限公司,云南 普洱 665000；2.日照市公路管理局，山東 日照 276800）

SMA瀝青混合料應用中存在問題的改進措施

王福華1，吳啟祥2

（1.云南省普洱盛泰工程檢測有限公司,云南 普洱 665000；2.日照市公路管理局，山東 日照 276800）

瀝青路面早期損壞，與瀝青混合料配合比設計不當、對主要技術指標控制不嚴和混合料質量有著直接的關系。通過原材料試驗進行SMA瀝青混合料配合比設計并對其路用性能進行檢測，各項指標滿足規范要求，并根據多年對施工和檢測工作的實踐，通過分析SMA瀝青混合料在應用中存在的問題，提出改進措施，以便對配合比設計和對施工、生產中的每一環節嚴格把關，達到施工過程中進行質量控制的目的。

SMA瀝青混合料；路用性能；改進措施

0 引言

隨著交通量的持續增加，超載重載、交通渠化等對高等級公路瀝青路面提出了越來越高的要求。瀝青瑪蹄脂碎石混合料(簡稱SMA)具有良好的抗車轍性能和耐久性[1]，同時雨天抗滑性能較好，可降低車輛行駛的噪聲等優點而被廣泛使用。

使用情況表明，SMA路面結構不僅在高溫、重載時車轍變形量低，而且低溫性能良好。但是，路面瀝青混合料的高溫穩定性能、低溫抗裂性、水穩定性、抗疲勞性、耐久性及表面服務功能等往往是相互制約的[2]。尤其是高溫抗車轍性能及低溫抗裂性能之間、抗滑性能與耐久性之間，始終是突出的兩對矛盾。SMA路面集中了AC路面的空隙率小、水穩定性及耐久性好和AM路面的集料嵌擠作用好、高溫抗車轍能力強，以及AK路面抗滑性能等優點[3]，同時克服了AC路面的高溫穩定性能不足、AM及AK的不耐裂、老化、抗水損壞性能差的特點[4]。SMA瀝青瑪蹄脂碎石充分考慮了AC、AM和AK等級配的缺點，又力求利用它們的優點，達到較完美的組合，因而是一種較為理想的混合料結構。

1 原材料

1.1 瀝青結合料

SMA混合料中瀝青結合料應具有較高的粘度、高溫穩定性和低溫韌性[5]，采用SBS改性瀝青。技術指標見表1。

表1 SBS改性瀝青技術指標

1.2 粗集料

SMA瀝青混合料主要依靠粗集料形成骨架結構，要求具有堅韌性和棱角性[6]。選用玄武巖，其技術指標見表2。

1.3 細集料

SMA采用間斷級配，細集料所占比例很少,同樣要求石質堅硬、富有棱角,并有一定的紋理、軟質含量少、塑性低。細集料一般采用機制砂。試驗結果見表3。

表2 粗集料試驗結果

表3 細集料試驗結果

1.4 礦粉

礦粉與瀝青形成膠結物質，影響混合料的穩定性與抗車轍能力。其技術指標見表4。

表4 礦粉試驗結果

1.5 纖維穩定劑

SMA混合料中的纖維可以是木質素纖維、礦物纖維、聚合物化學纖維等。其中，木質素纖維吸油性好，對瀝青的穩定作用顯著，而聚合物化學纖維的加筋作用明顯。本文采用木質素纖維，其指標見表5。

表5 纖維技術指標

2 SMA瀝青配合比設計

根據規范中的設計級配范圍，選擇三種不同粗細的級配，進行配合比設計，最終確定級配見圖1，目標空隙率為4%，油石比為5.9%，各項指標見表6。

圖1 SMA瀝青混合料級配圖

3 SMA瀝青混合料應用中存在問題的改進措施

3.1 集料破碎現象

在標準制件和上面層施工中，為保證瀝青路面的壓實度，將攤鋪機夯錘震級設置過大或者將鋼輪壓路機設為強振，因此易在鋪面發現大顆粒破壞現象。大顆粒具有較好的骨架作用、抵抗車轍變形能力和抗滑能力。為解決此問題，可從以下幾方面入手：

（1）緊抓原材料的質量。粗、細集料的品質是能否形成嵌擠結構的最重要因素，SMA集料之間的接觸力大，石料磨損快，用于SMA的粗集料必須符合抗滑表層混合料的技術要求，所以粗集料必須選用抗壓碎、堅硬、表面粗糙、有棱角的優質石料，上面層材料要減少黃皮石及軟弱顆粒含量，針片狀顆粒少，以便嵌擠良好；碎石不能用額板式軋石機破碎，要用捶擊或者錐式碎石機破碎。細集料宜采用堅硬的人工砂；礦粉必須是磨細石灰石粉，最好不使用回收粉塵。

（2）在上面層施工中提高壓實度的質量，應對從碾壓設備、碾壓溫度入手解決問題，避免過度碾壓，防止振動壓路機壓碎石料。

（3）SMA改性瀝青路面施工溫度高、溫度散失快，在施工過程中應加強出廠、到場料溫檢測，保證攤鋪溫度不低于160℃，碾壓段落不應太長，一般控制在20～30 m。SMA瀝青混合料采用鋼輪振動壓路機碾壓，嚴禁使用輪胎壓路機，應遵循緊跟、慢壓、高頻、低幅的原則進行。混合料攤鋪后必須緊跟著在盡可能高溫狀態下開始碾壓，不得等候。不得在低溫狀態下反復碾壓，防止磨掉石料棱角、壓碎石料，破壞石料嵌擠。

（4）為防止瀝青混合料鋪面溫度散失，可盡量減少鋼輪壓路機的噴水量，在鋼輪壓路機的折返處附近盡量不要噴水，在壓路機的噴水裝置上加裝一個設備，能使壓路機在噴水過程中，達到間隙式的噴水效果，同時在上面層施工中對鋼輪噴水處加裝一塊毛毯，以減少壓路機減速時大量水跡流淌現象，達到均勻噴灑的效果，這些措施的應用，減少了瀝青混合料溫度的散失，對有力地保障了瀝青路面的質量。

3.2 混合料級配控制

集料級配控制直接影響瀝青混合料質量，每進一批石料都應嚴格檢查其級配組成；SMA混合料生產前，必須進行熱料倉中熱集料與填料的生產組合級配，并最大限度地減少各熱料倉集料的溢料與待料現象，保證均衡地進行混合料生產，以提高混合料的生產效益。同時，及時取熱料倉料進行篩分試驗，級配發生變化后，對熱料倉比例進行調整，以保證瀝青混合料級配的穩定性。

由于SMA路面的集料嵌擠作用，壓實度較易達到，但是隨著碾壓遍數的增加，集料不斷地往下走，瑪蹄脂上浮，造成構造深度減小。在碾壓過程中，特別要注意表面構造應保持在1～1.5 mm，以便有適宜的構造深度。

3.3 混合料離析控制

木質素纖維具有加筋、分散、吸附及吸收瀝青的作用。在SMA混合料中加入纖維穩定劑的作用在于充分吸附(表面)及吸收(內部)瀝青，從而使瀝青用量增加，瀝青油膜變厚，提高混合料的耐久性；纖維使瀝青膜處于比較穩定的狀態，尤其是在夏天高溫季節，瀝青受熱膨脹時，纖維內部的空隙還將成為一種緩沖的余地，不致成為自由瀝青而泛油，對高溫穩定性也有好處；纖維將增加瀝青與礦料的粘附性，通過油膜的粘結，提高集料之間的粘結力。

應嚴格控制纖維質量，包括含水量、吸油率、機械添加量等。混合料運送到工地及攤鋪過程中，會產生瀝青砂膠從混合料中流出的現象。因此，在SMA的瀝青膠砂中摻入穩定添加劑，提高瀝青混合料的高溫穩定性。為加入較多的瀝青，一方面增加礦粉用量，同時使用纖維作為穩定劑，通常采用木質素纖維，用量為瀝青混合料的0.3%，也可采用礦物纖維，用量為混合料的0.4%。

3.4 滲水系數難以得到保證

瀝青路面的表面服務功能取決于表面礦料的微觀構造、宏觀構造深度和排水能力，這些功能對高等級公路的行車安全性起著重要的作用。“表面既有較大的構造深度又基本不透水”是判別SMA真偽的第二大標志。因此要及時做好SMA路面的滲水量檢測。碾壓不及時或不到位就很容易出現滲水量偏大或超過標準的現象，這是SMA施工的一個重點和難點，因此滲水量的檢測在SMA瀝青路面施工中是一項重要指標。

瀝青路面的滲水不僅影響到瀝青路面面層本身的水穩性，還影響到基層的穩定性。空隙率與滲水系數是兩個不同性質的指標，空隙率反映的是混合料內部空隙，滲水系數反映的是水在混合料內部受水壓滲透情況，與空隙連通有關。試驗表明，各種瀝青的滲水系數隨空隙率的增大而增大，控制瀝青的空隙率不超過規定的臨界值是控制滲水系數的關鍵。

3.5 控制指標計算失真

馬歇爾試件的空隙率是SMA配合比設計的最重要的指標，在計算理論密度時，實際上是將纖維算成集料了，其比例的差異使計算空隙率變大，誤差可能大0.3%～0.5%左右。另外，計算理論密度時，除5 mm以下石屑等難以測定的部分外集料密度應采用毛體積相對密度。

改性瀝青或SMA混合料理論最大相對密度只能用計算法求得混合料的最大理論密度。在配合比設計及其施工中，許多檢測人員不認真掌握和熟悉規范、規程，都統一采用真空法進行理論最大相對密度試驗。這就導致了其它指標計算出現了偏差，使配合比設計嚴重偏離。

以前存在人工炒拌，一組試件集中拌和的作法，容易導致瀝青局部過熱老化，瀝青拌和不均勻等情況，因此，實際操作時，試驗人員應遵照試驗規程按分計篩余單個配料，并使用小型瀝青拌和機和烘箱制備試樣，一次拌制一個試件。瀝青溫度或模具預熱溫度達不到規定擊實溫度時將影響試件的密度和空隙率，而試件尚未冷卻就脫模，容易使試件受到損傷。

試件成型高度對瀝青馬歇爾性能測定有較大的影響，應用游標卡尺測量試件的高度，并據此調整試件擊實需要的數量，測定高度不符合63.5± 1.3 mm的試件應予以廢棄，以減小試驗數據的變異性。

試驗儀器設備精度是影響試驗結果準確性的重要因素。要求對試驗采用的儀器在使用前必須檢定合格后才能使用。在檢測過程中，有時會遇到荷載——變形曲線頂部平坦，即荷載增加很小，流值卻持續增大的情況。出現這種情況時除了要仔細檢查儀器是否符合規范允許的精度范圍內，另外就是對試驗結果進行修正。如采用圓點修正或取最大荷載98%處對應的變形值作為流值時，這種情況應在試驗報告中注明。

4 結語

綜上所述，SMA瀝青混合料配合比設計以及對主要控制指標的合理應用，直接關系到路面的施工質量控制和路面的使用耐久性，只有優化瀝青的配合比設計，控制好原材料和各項主要指標，才能保證瀝青路面的質量，同時檢測人員的操作技能、設備的精度也是質量控制的關鍵環節，應引起高度的重視。

[1]王琛.SMA瀝青混合料耐久性研究[D].陜西西安:長安大學,2009.

[2]薛煥東.SMA瀝青混合料配合比優化及施工控制研究[D].陜西西安:長安大學,2012.

[3]袁博.SMA瀝青路面質量控制技術研究[D].山東濟南:山東大學, 2013.

[4]申愛琴.高速公路SMA混合料配合比設計及路用性能研究[J].公路,2006,6(6):137-147.

[5]TG E20-2011,公路工程瀝青及瀝青試驗規程[S].

[6]JTG E42-2005,公路工程集料試驗規程[S].

U414

B

1009-7716（2017）09-0053-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.016

2017-06-01

王福華（1974-），男，云南普洱人，總經理，工程師，從事公路工程質量檢測工作。