經濟型SMA 在公路工程大中修中的應用研究

文／河北省交通運輸廳公路管理局 任妍妍

關鍵字:道路工程；SMA；經濟型；大中修

0 引言

在公路交通量日益增大，尤其當前重載超載現象愈加嚴重，公路在周圍氣候環境條件影響下，路面開始出現各種各樣的病害，不僅極大程度上降低了瀝青路面的使用壽命，同時還增加了路面大、中修工程，因此，選擇合適的路面修補材料對后期道路使用性能產生十分重要的影響。瀝青馬蹄脂碎石混合料（以下簡稱SMA），是一種由瀝青、纖維穩定劑、礦粉和少量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瀝青混合料，由于混合料中含有較多的粗集料和礦粉，同時摻加了一定數量的纖維穩定劑，會提高SMA 的高溫性能、低溫性能、水穩定性和抗疲勞性能[1]。因此，本文將在大中修工程實例中采用SMA 瀝青混合料，以期進一步提高路用性能和路面耐久性。

1 原材料技術性質

1.1 瀝青

為保證SMA 瀝青混合料具有較好的黏附性能，因此要求所使用的瀝青黏度較高。本文擬采用70#東海瀝青和5%摻量的SBS 改性瀝青，其各項技術指標試驗結果見表1 所示。

表1 70#瀝青及5%SBS 改性瀝青常規試驗結果

質量損失/% 0.06 0.05 ≯1 T 0609針入度比/% 66.4 72.1 ≮50 T 0604延度/cm 14 21 實測記錄 T 0605 TFOT

1.2 粗集料

石料是構成SMA 混合料的主要材料，其質量占整個混合料質量的90%以上，而石料的技術性質又直接影響路用性能，一般SMA 混合料中通常采用的石料類型有玄武巖、輝綠巖和花崗巖幾種類型[2]。本文針對SMA 混合料中粗集料的技術性質進行檢測，其中集料的外表形狀對SMA 瀝青混合料的性能也有一定影響，根據國內外研究發現，集料一般選取表面潔凈粗糙的立方體形狀。本文粗集料選取石灰巖和玄武巖作為SMA混合料的主要構成石料，分別對其進行篩分并測出每一個粒徑范圍碎石的技術性質。由檢測結果分析可知，石灰巖在耐磨耗和抗壓等方面較玄武巖差，同時其堅固性也比玄武巖差。因此，從提高SMA 瀝青混合料性能考慮，本文選擇玄武巖作為SMA瀝青混合料的粗集料。

1.3 細集料

粒徑在4.75mm 以下的集料稱為細集料，根據規范要求，細集料表面潔凈、無雜質，且質地堅硬，我國規范中規定將石灰巖機制砂作為SMA 瀝青混合料的細集料，同時不能含有泥土等雜質，本文選取石灰巖機制砂并按照規范要求進行性能測試。

1.4 填料

SMA 瀝青混合料中的礦粉也是影響路用性能的關鍵因素，礦粉與瀝青發生交互作用，進而會影響SMA 瀝青混合料的高溫、低溫性能及水穩性能[3]。本文選取天然石灰巖磨成的粉末作為SMA 瀝青混合料填料，礦粉必須保證表面潔凈干燥、無雜質。

1.5 纖維穩定劑技術性質

為提高SMA 瀝青混合料性能，本文選取合適的纖維并將其添加瀝青混合料中，其中能否將其均勻的分散在瀝青混合料中并使其發揮作用是一項關鍵技術，本文采用一種木質素纖維作為添加材料，其分解后的有機纖維素形成一種惰性纖維結構鏈穩定劑[4]。

2 工程實踐

2.1 工程概況

某工程計劃實施大中修項目，全線長26.38km，其中路基全寬12.0m，路面寬11.4m，路面病害調查發現存在車轍、擁包推移等病害，最終于2014 年計劃實施大修，主要包括12cm泡沫瀝青冷再生基層或18cm 水穩碎石基層；7cmATB-25 瀝青穩定碎石作為下面層，4cm SMA-13 瀝青混凝土作為上面層。

2.2 施工關鍵技術控制要點

根據第二節中對瀝青、粗細集料、填料和纖維穩定劑等原材料技術性質檢測基礎上，對SMA 瀝青混合料拌和、運輸、攤鋪及碾壓等工藝進行研究，以提高SMA 混合料技術性能。

（1）拌和

為確保SMA 混合料拌和質量，可根據室內試驗以確定SMA 瀝青混合料投料順序、干拌溫拌時間，較普通瀝青混合料，SMA 的干拌時間可延長5 ～7s，溫拌時間可延長10s 左右，并保證后續木質纖維均勻的添加至拌和鍋內。此外，還需現場取樣保存以便后續對其性能進行檢驗。現場取樣的SMA 混合料進行抽提篩分試驗以驗證生產配合比是否在設計配合比級配范圍內。

（2）運輸

根據本工程單日工程量大小配備一定數量的自卸車，確保當天SMA 攤鋪碾壓施工不間斷。裝料前對運輸車輛車廂內進行清洗并涂刷油水混合物的隔離劑，從出料口接料時應按前、后、、中的順序裝料以減小粗細集料發生離析。裝料結束后用帆布麻袋等物覆蓋SMA 混合料，防止在運輸過程中溫度散失。

（3）攤鋪

攤鋪前必須在下承層噴灑粘層油并進行檢查，若發現有污染或缺少應及時進行補撒。確定攤鋪機布料的攤鋪速度、攤鋪高度等參數，同時現場需要有3 量以上的運輸車等候，保證整個攤鋪過程的連續性，避免中途停頓，影響施工質量。當遇到雨天或施工氣溫較低情況必須停止施工。

（4）碾壓

SMA 混合料碾壓步驟與普通瀝青混合料一樣，遵循“高溫、緊跟、高頻、低幅、慢壓”的原則，但為保證經濟型SMA 混合料壓實質量，應盡可能縮短碾壓長度，同時把握有效的壓實時間和溫度是保證碾壓質量的關鍵因素。為避免在SMA 碾壓成型后路面上出現推移，確保壓路機在整個施工過程中勻速緩慢前進，且禁止急停或掉頭。

2.3 試驗路檢測

采用經濟型SMA 瀝青瑪蹄碎石瀝青混凝土作為上面層，并對工程實施后路面技術狀況進行調查，其檢測結果見表2，圖1。

表2 試驗路段路面技術狀況調查結果

圖1 試驗路段大修工程實施后路面技術狀況變化

經對本路段大修工程實施后5 年內的路面技術狀況調查分析，各項指標均優。且行車舒適，未出現車轍、推移、沉陷及龜裂等病害。

3 結語

本文通過對經濟型SMA混合料在公里工程中的應用研究，得出以下結論：

（1）經對比分析，玄武巖較石灰巖的技術性能更好，將玄武巖作為SMA 的粗集料可以顯著提高路面的抗磨性。

（2）經濟型SMA 得到較好使用效果的同時，還可以降低工程造價，收到良好的經濟效益和社會效益。