SMA 路面滲水系數控制技術探討

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1 SMA簡介及特點

（1）簡介。瀝青馬蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt，簡稱SMA），是由瀝青結合料與少量的纖維穩定劑、細集料以及較多的填料組成的瀝青馬蹄脂填充于間斷級配的粗集料骨架間隙，組成一體的瀝青混合料。SMA的結構組成可概括為“三多一少，即：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少”[1]。

（2）特點。SMA是當前國際上公認且使用較多的一種抗變形能力強、耐久性較好的瀝青面層混合料。由于粗集料的良好嵌擠作用，混合料有非常好的高溫抗車轍能力，同時由于瀝青瑪蹄脂的黏結作用，低溫變形性能和水穩定性也有較大的改善。添加纖維穩定劑，使瀝青結合料保持高黏度，攤鋪和壓實效果較好。礦料采用間斷集配，構造深度大，抗滑性能好。同時混合料的空隙小，抗滲性及耐久性好，從而全面提高了瀝青混合料的路面性能。

正是因為SMA路面的諸多優點，目前已在國內公路建設市場，尤其是高等級公路建設中得到廣泛應用。現結合常州西繞城工程SMA-13S上面層施工，談一下對于SMA路面滲水控制的看法。

2 抗滲性能的意義及表征指標

瀝青路面的抗滲性能直接影響到路面的耐久性。如果瀝青面層單位透水量較大，則表面水勢必透入路面基層甚至路基，降低基層和路基強度，在汽車荷載的影響下易導致水損害快速出現。冬期滯留于基層的水結冰后產生凍脹作用，造成基層裂縫或破壞，并在瀝青路面表面形成反射裂縫，大幅降低路面承載能力，影響行車舒適性和安全性。

研究與實踐表明，路面滲水系數與空隙率有很大關系，通常空隙率越大，路面滲水系數越大，路面滲水越嚴重。由于滲水系數對工程質量影響巨大且檢測過程簡單、易操作，所以很多國家越來越重視滲水系數的檢查與控制。

3 工程概況

常州西繞城高速公路某標全長16.15km(K13+400-K29+550)，雙向六車道。路面結構為：9.5cm AC-25S型瀝青下面層+6.5cm AC-20S型瀝青中面層+4.0cm SMA-13S型瀝青上面層。SMA原材料：玄武巖1#（9.5～13.2mm）、2#（4.75～9.5mm)、4#（0～2.36mm）；SBS改性瀝青；礦粉；NK木質纖維素；抗剝落劑設計文件對SMA-13S路面滲水的施工質量檢查要求是：滲水系數宜不大于50ml/min。

4 滲水系數的影響因素

4.1 配合比設計

SMA配合比是決定混合料和面層結構性質的基本因素，從根本上決定了SMA路面的抗滲性能。配合比設計通過目標配合比設計、生產配合比設計和生產配合比驗證三個階段確定瀝青混合料的材料及配合比、礦料級配、最佳瀝青用量，確保按照設計配合比制作的標準尺寸的馬歇爾試件的表觀密度、孔隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率等物理指標和穩定度、流值符合設計及規范要求[2]。

一般來說，SMA配合比中油石比越大、填料含量越高，面層結構中空隙填充越密實，孔隙率越小，面層結構滲水系數也就越小。需要注意的是孔隙率的減小雖然會提高SMA面層抗滲性能，但孔隙率過低會降低面層的抗滑性能，因此填料的增加應使結構層孔隙率在合理的范圍之內。生產配合比設計結果為：4#倉（11～16mm）：3#倉（7～11mm）：2#倉（3～7mm）：1#倉（0-3mm）：礦粉=33∶39∶5∶11∶12，油石比6.0%，木質素纖維摻量為瀝青混合料質量的0.3%。集料篩孔通過率及混合料部分技術指標檢測結果如下：

各個篩孔通過率

SMA-13S配合比設計技術要求及實測值

4.2 溫度控制

溫度是SMA路面施工的一項重要控制指標，是影響瀝青路面施工質量的重要因素。只有原材料及混合料溫度控制符合設計及規范要求，混合料有良好的工作性能，才能使瀝青路面結構壓實度符合要求，進而確保滲水系數符合設計及規范要求。SMA路面施工溫度控制要覆蓋原材料或混合料拌和、運輸、攤鋪、碾壓等每個施工工序，確保各工序檢測溫度在設計和規范規定的范圍之內。如果拌和溫度過低，瀝青流動性差，無法完全包裹住集料，則瀝青混合料無法拌和均勻；混合料碾壓溫度偏低，則混合料冷卻結塊，會加大碾壓難度，無法使混合料碾壓密實，空隙難以壓縮，滲水系數偏大。當然，混合料加熱溫度也不能過高，否則會導致瀝青老化，影響路面結構的耐久性。

4.3 攤鋪控制

混合料連續、穩定、均勻的攤鋪，是提高SMA路面壓實度和抗滲性能的必要條件，攤鋪過程應注意以下幾點：

（1）采用兩臺攤鋪機梯隊攤鋪，前后相距5～10m。攤鋪速度根據拌和機的產量、施工機械配套情況及攤鋪厚度，控制在2～3m/min之間，做到緩慢、均勻、不間斷地攤鋪，避免隨意調整攤鋪速度和停機待料。

（2）現場攤鋪前應將攤鋪機熨平板加熱到100℃以上，攤鋪時熨平板應采用中強夯等級，使鋪面的初始壓實度不小于85%。攤鋪機熨平板必須拼接緊密，不許存有縫隙，防止卡入粒料將鋪面拉出條痕。

（3）攤鋪應選擇在當日高溫時段進行，路表溫度低于15℃時不宜攤鋪。攤鋪遇雨時，立即停止施工，并清除未壓實成型的混合料。在攤鋪過程中，隨時檢查混合料溫度，低于140℃時應予廢棄，不得攤鋪。

4.4 碾壓控制

SMA混合料碾壓是確保路面壓實度的關鍵環節，必須有足夠的壓實功，才能保證芯樣密度達到馬歇爾密度的98%以上，才能保證合格的滲水系數。混合料碾壓程序應嚴格按照初壓、復壓、終壓的程序進行，碾壓組合為：

初壓：雙鋼輪振動壓路機CC624（2臺），半幅碾壓，先前靜后振碾壓1遍，后各開振碾壓2遍，速度為3km/h；

復壓：雙鋼輪振動壓路機CC624（2臺）半幅碾壓，各開振碾壓3遍，速度為3km/h；

終壓：雙鋼輪振動壓路機BW202（1臺）全幅碾壓，靜壓1遍，速度為4km/h。

碾壓應遵循緊跟、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。碾壓設專人負責指揮各臺壓路機的碾壓順序、碾壓速度和碾壓遍數，使攤鋪面在較短的時間內達到規定壓實度，且碾壓溫度滿足設計及規范要求。

5 滲水系數檢測結果

碾壓施工完畢，待混合料自然冷卻后，即刻對瀝青面層進行滲水系數檢測。現場共檢測10處，最大值46mL/min，最小值12mL/min，合格點數10處，合格率100%，檢測結果符合設計要求。

6 結束語

SMA路面是近年來國際與國內廣泛應用的高等級路面，其優良的抗滑性能和抗車轍性能為世人矚目。只有嚴格控制路面滲水，才能保證SMA路面的耐久性，使SMA路面結構的諸多優點得以充分發揮。通過以上配合比設計、混合料溫度控制及混合料攤鋪、碾壓等關鍵環節或工序的施工質量控制，所修建的常州西繞城SMA-13S路面滲水系數指標滿足設計要求，在江蘇省交通運輸廳和高速公路建設指揮部的歷次檢查中受到多次好評。在公路工程建設過程中，只有不斷總結經驗，提升施工工藝，質量管理過程做精、做細，才能使SMA路面的施工技術再上新臺階。