公路SMA改性瀝青路面技術研究

陳輝

（宜春市公路事業發展中心高安分中心，江西高安330800）

0 引言

SMA 俗稱瀝青馬蹄脂碎石，是當前我國道路工程建設施工中比較常用的施工材料。該材料由瀝青、粗細集料、纖維等組成，其中，粗集料有耐磨、抗滑、抗車轍等特性，對SMA 混合料的路用性能有重要影響，瀝青膠結材料和細骨料充分混合，可以形成完善的整體結構，密實度較高，結構強度好，尤其是具備抗裂性，符合工程使用的要求。同時，在SMA 混合料中加入纖維材料，能提升其穩定性，保證結構更具安全性。SMA 改性瀝青也因路面性能優越，被大量應用到相關工程建設中。

1 SMA 材料特點

瀝青材料是公路工程中極為常見的施工材料，其黏結性能高，且軟化點比較高，而改性瀝青，如SMA材料，其性能更加優越，可以滿足多種情況下的應用。SMA 材料中除了瀝青外，還含有較多的礦粉、細集料、馬蹄粉等材料，多種材料充分混合均勻，形成了性能更優越、質量更上乘的混合材料。從應用效果分析，SMA 混合料的優勢較為明顯，在公路工程施工中，傳統的瀝青混合料攤鋪后，雖然性能優越，但是總體性能不如SMA 混合料性能好。經過實際檢驗分析，應用SMA 混合料攤鋪施工之后的路面，其使用年限更長，綜合性能更高。在SMA 混合料中，瀝青材料是重要的組成部分，對材料性能的影響也最為直接，所以必須加強對瀝青材料比例的控制，以保證混合料的性能合格。從實際情況分析，在SMA 混合料的制作中，可加入必要的穩定劑材料，也可以加入防滲劑材料，以達到防滴漏的效果。就目前的應用效果來看，礦物纖維或者木纖維的材料性能更優越，總體利用價值更高[1]。

2 工程概況

該公路工程為瀝青混凝土+水穩碎石基層結構，經過長期的運行，總體利用價值較高，完全符合交通運行的標準要求，但是有些路段因車輛碾壓較為嚴重，出現了嚴重的車轍病害問題，威脅公路的安全運營。同時，因為該路段建設施工中的集料為石灰巖材料，隨著長期的運營，路面整體出現變白的情況，交通事故發生率較高。管理單位的技術人員通過檢測，發現公路抗滑性下降明顯，構造深度與摩擦系數都不能滿足要求，最終技術人員決定在路面表面鋪設4cmSMA-13，以保證結構的抗滑性符合要求。

3 原材料

3.1 瀝青

SMA 混合料的性能非常優越，總體性能較高。要保證更好的材料性能，需要對SMA 中的瀝青材料用量進行全面控制。在SMA 混合料內，瀝青材料的使用量較大，一般會比傳統瀝青材料超出1% 左右。此外，SMA 混合料的抗低溫變形性能較為優越，但是在選擇時，必須保證其黏性符合要求，所以很多工程都會選擇改性瀝青材料。經該工程技術人員綜合分析，確定使用SBS 改性瀝青材料，從而達到工程的質量要求。

3.2 集料

SMA 混合料內的集料主要分為粗集料、細集料兩種，但是與普通瀝青混合料有著明顯的差異，粗集料選擇使用粒徑超過4.75mm 的材料，其含量至少在70%以上。從性能方面分析，SMA 混合料中，粗集料必須具備抗滑、耐磨、穩定的要求，所以使用硬度高、形狀好、針片狀低的碎石材料。經過全面分析，該工程中應用的是玄武巖碎石材料，以達到抗車轍的效果。由于天然砂表面光滑、細膩，組分也比較復雜，不適用該工程中，故在細集料的選擇上以硬度高、表面粗糙度較高的人工砂為主[2]。

3.3 填料

在SMA 混合料內，填料是重要組成部分，只有填料充分與瀝青材料混合，才能保證碎石材料的吸附效果合格。在該工程中，填料應用石灰巖，經過研磨后投入使用，外觀、性能符合要求，能夠保證填料松散不結團，并做好含水率、塑性指標檢測，保證加入比例合格。礦粉技術指標可見表1。

表1 面層礦粉要求（部分）

3.4 纖維

在公路項目SMA 改性瀝青路面施工中，纖維是重要組成部分，主要是穩定劑的形式，可以達到加筋、吸附等效果，能夠提升混合料性能，保證結構性能合格。該工程中選用木質纖維材料，指標見表2。

表2 SM 木質纖維技術指標

4 SMA 路面施工技術要點

4.1 下承層準備

分析該工程項目的實際情況，確定為加鋪工程，為了保證路面結構性能和質量符合要求，需要對原路面表層結構的裂縫病害問題進行處理，如果有大面積的網裂問題，需要銑刨處理，清理掉病害問題，避免直接在網裂病害表面鋪設施工導致向上開累。病害處理結束后，將表面雜物清理干凈，并用灑布車進行均勻鋪灑，表面有黏層油，以保證結構的黏結性合格。

4.2 SMA 混合料的生產

因為SMA 瀝青混合料采用的是間斷級配形式，在拌和過程中要加入粗集料、瀝青、礦粉等材料，施工工藝比較復雜。拌和工作開始前，不同材料應該保持合適的溫度，粗集料加熱結束后，應該及時檢查溫度，保證礦料溫度在190～200oC 之間，加熱罐內的SBS 改性瀝青材料加熱溫度為160～165oC 之間。在原材料加熱到規定溫度后，按照順序加入攪拌罐，設定攪拌時間為70s，如果時間比較短，容易導致均勻性較差，而拌和時間較長，容易導致老化問題，會影響SMA 混合料的性能。因此，在SMA 混合料制作和攪拌過程中，必須加強溫度檢測，保證混合的溫度在180～185oC，保證均勻性合格[3]。

4.3 SMA 混合料的攤鋪

SMA 混合料制作完成后，運輸到攤鋪現場前，要進行全面的溫度檢測，保證車廂內混合料的溫度達到標準要求。因為瀝青混合料在室溫環境下的硬度較高，無法滿足攤鋪的要求，若是溫度不合格則要作廢處理。該項目中，設計為雙向六車道的形式，使用兩臺攤鋪機同時作業，采取梯隊作業的方式，在攤鋪環節有3 臺運料車等待，保證施工可以順利進行。如果遇到降雨等惡劣天氣，必須設置施工縫，加強對影響施工的各個方面因素的控制，保證材料的性能合格，不給公路路面質量帶來任何影響。

4.4 SMA 混合料的碾壓

在SMA 改性瀝青路面施工中，碾壓是核心環節，應用鋼輪壓路機開展碾壓施工可以保證路面性能合格，集料的嵌擠性滿足要求。不能使用膠輪壓路機開展施工，因為其輪胎硬度不夠，也會產生揉搓性的作用，導致SMA 路面結構不合格，抗滑性無法滿足要求。因此，在該項目中，全路面都采用鋼輪壓路機碾壓施工[4]。

5 試驗路段性能檢驗

5.1 壓實度檢測

路面壓實的質量對工程整體效果有直接影響，壓實度檢測要做好下述幾點：第一，選擇合適的原材料。因為天然巖石的細度較高，且壓實難度大，所以盡量不要使用，最好采用人工砂。第二，加強對施工質量的控制，碾壓速度從慢到快逐步進行，從外到內順序施工，保證攤鋪和碾壓有足夠的距離，碾壓次數符合要求。為了檢查SMA 改性瀝青路面是否合格，要做好壓實度檢測，檢測指標見表3。

表3 壓實度檢測結果

在公路現場選取5 個有代表性的位置進行壓實度檢測，各個點位的壓實度指標都超過98%，表示該路段的質量合格，符合交通運行標準。

5.2 高溫性能檢測

根據檢測數據，原路面車轍問題嚴重，主要是耐高溫效果較差所導致的，該項目應用SBS 改性瀝青材料進行SMA 混合料制作，保證瀝青黏性合格，保證混合料的性能達標。為了檢查SMA 路面耐高溫效果是否合格，根據檢驗標準進行穩定性、變形性的檢測，結論見表4。

表4 結果

分析表4 數據發現，SMA 改性瀝青路面的總體性能合格，耐高溫效果良好，是AC 瀝青混合料的5 倍，說明該類型的路面結構性能非常優越，高溫條件下依然可以保證穩定性，能夠保證交通運行效果。

6 SMA 瀝青路面施工中的重難點問題

6.1 材料質量控制中的難點

SMA 混合料內粗集料的抗滑性能取決于其自身的抗壓性能，粗集料的抗壓性能高，其表面的粗糙度、硬度則高，且棱角分明，進而表現出良好的抗滑性。因此，在SMA 混合料的制作中，必須保證原材料的質量，保證級配和粒徑合格，這樣才能保證混合料的性能達標。

SMA 改性瀝青材料對配合比的參數要求較高，只有保證各個材料的加入比例合格，選擇高水平的單位供應原材料，才能保證材料的質量合格，滿足工程的質量要求。

6.2 對SMA 瀝青材料的管理

在SMA 混合料中，瀝青材料對項目的總體性能會產生直接影響，所以建設單位必須加強對瀝青材料的管理和控制。當前，少數企業會提供虛假報告和信息，這便需要相關單位要做好管理和控制工作，防范不合理因素，保證SMA 改性瀝青路面施工的質量達標。

6.3 SMA 瀝青路面施工控制難點

由于SMA 瀝青材料的黏結性能高，在現場施工中對溫度的要求較高，這也是提升工程質量的重要因素。因此，在瀝青材料的運輸和存儲中，要做好對瀝青材料的溫度控制，保證溫度變化不低于施工溫度的10oC，所以必須考慮到環境因素的影響，合理規劃材料制造廠與施工單位的距離，避免出現瀝青混合料溫度不足的情況。

因為道路工程項目較大，路基開挖和回填都需要機械設備的支持，因此，要選擇合適的機械設備，保證設備的合理使用，提高設備的性能，從而滿足工程的質量要求。

在SMA 改性瀝青路面施工中，所有工作都是人來進行的，所以加強對人員的管理和培訓極為重要。在現代道路工程實施中，施工主體人員是農民工，他們往往經驗不足、專業知識較差等，也難以執行施工管理制度，這會影響工程的順利進行。從這個方面出發，施工單位必須重視對施工人員的培訓和教育，使其能夠掌握足夠的施工技術，了解施工方案和設計理念，嚴格執行施工管理制度，保證工程順利實施，從而提高工程質量水平。

7 SMA 施工技術質量控制措施

7.1 SMA 瀝青路面材料的準備工作

材料是工程的基本組成部分，也是影響工程質量和效益的重要因素，所以應該嚴格落實對材料的管理和控制。首先，木纖維的存儲需要采取架空堆放方式，做好防潮管理，達到干燥度的要求；其次，SBS 改性瀝青材料必須滿足溫度的要求，不能出現老化的情況；再次，瀝青材料運輸環節，溫度要超過150oC，存儲環節的溫度要超過140oC，且不能存放過長時間；最后，加強瀝青攪拌處理，防止材料離析。

7.2 瀝青用量和拌制控制

要嚴格管理和控制瀝青混合材料，保證材料的添加劑比例符合要求，保證瀝青比例合格。在拌制過程中，應該加強抽樣檢查和管理，嚴格控制各個材料的比例，保證材料性能合格。混合料的攪拌極為重要，應選擇合適的機械設備，保證各項指標和性能參數均符合設計方案的要求，且要由專業技術人員進行，達到均勻性要求。

7.2 混合料的運輸控制

SMA 改性瀝青混合料制作結束后，使用大噸位（載重超過15t）自卸車運輸，為了避免瀝青材料和車廂內壁黏結，需要在裝載前在車廂內壁涂抹一層水柴油，油水比例為1∶3，但是不能存在有余液淤積的情況。為保證攤鋪施工連續進行，在攤鋪實施前，現場卸料的車輛數量要符合要求，保證運輸能力，不影響施工連續進行。為了避免材料溫度下降過大，應該做好覆蓋處理，以免出現材料溫度下降過快或污染等情況。

7.3 改性瀝青SMA 混合料的碾壓控制

在SMA 混合料碾壓環節，使用鋼輪壓路機進行，并按照緊跟、慢壓、高頻、低幅的基本原則，避免發生粘輪的情況，保證現場碾壓施工質量合格。在SMA改性瀝青混合料攤鋪工作結束后，必須在混合料溫度較高的情況下開展碾壓施工，不能在低溫環境下反復碾壓施工，否則會導致結構性能不合格。同時，在碾壓時，要加強現場管理和控制，避免集料損壞等情況，保證嵌擠效果達標。

8 結語

SMA 瀝青是先進的施工材料，性能優越，被大量應用到公路工程中。在SMA 改性瀝青路面施工中，加強質量管理和控制，保證各施工環節的細節合格，從而提高施工效果和工程質量，提升公路綜合性能，促進交通建設領域的全面發展。