SMA 改性瀝青路面施工技術研究

唐龍全

（張家口市萬全區公路管理中心，河北 張家口 076250）

1 引言

SMA 俗稱瀝青馬蹄脂碎石，是目前我國道路工程中表面層常用的混合料之一。在結構組成上，SMA 所選用的碎石粒徑并非由小至大依次排列，而是缺少了一種或好幾種粒徑構成間斷級配，保證混合料中了粗集料的含量。在材料組成上，其主要由瀝青、粗細集料和纖維構成，同時足量的粗集料作為骨架，具有耐磨、抗滑、抗車轍等特點，而瀝青膠結料與細集料填充骨架空隙使其整體密實，提高了強度，同時在低溫環境能有效防止低溫縮裂。此外，摻入的纖維以穩定劑的形式存在其中，維持SMA 混合料的穩定性[1]。因此，SMA 路面以其良好的路用性能被廣泛應用于我國公路建設中。

2 工程概況

某公路路面結構采用瀝青混凝土+水穩碎石基層組成，運行以來整體路況良好，但部分路段由于交通量較大出現車轍病害，同時由于道路修筑初采用石灰巖作為表面層集料，隨著道路運營時間的增長，路面整體發白，交通事故時常發生。經檢測單位對路面進行抗滑性能試驗后發現，路面構造深度與摩擦系數已不滿足規范使用要求，經研究后決定在原路面上加鋪4 cm SMA-13，提高路面抗滑性能和高溫性能。

3 原材料

3.1 瀝青

SMA 性能相比普通瀝青混凝土具有較大的提升。因此，SMA 無論在瀝青用量上，還是瀝青性能上都具有較高的要求。在SMA 混合料中瀝青含量高，相比瀝青混凝土，瀝青結合料要高出1%以上。此外，由于SMA 在低溫條件下能夠有效防治低溫縮裂，工程中選擇瀝青原材料時應充分考慮其黏性，故一般采用改性瀝青作為原材料。項目綜合考慮路用性能后決定采用SBS 改性瀝青作為工程材料。

3.2 集料

SMA 混合料中使用的集料分為粗細集料2 種，但與普通瀝青混凝土不同，在粗集料的含量上，即粒徑大于4.75 mm 以上的碎石含量占比高達70%。在性能上，SMA 所選用的粗集料抗滑、耐磨且穩定，應采用堅硬、顆粒形狀良好、針片狀含量低的碎石。綜合考慮后，本項目采用玄武巖碎石作為原材料，玄武巖碎石是道路工程中最為優質的集料之一。該類碎石通過嵌擠形成的SMA 骨架，能夠有效抵抗車轍病害的發生。在細集料的選用上，不宜采用天然砂，應以堅硬的人工砂為主，主要原因是人工砂是通過石頭粉碎形成，其顆粒較為粗糙，而天然砂風化形成外表光滑細膩且成分復雜，用于工程中具有不穩定性。

3.3 填料

填料是SMA 中不可缺少的成分，只有與填料充分融合后的瀝青才能對碎石集料產生吸附作用。在本項目中，填料采用石灰巖研磨后得到，在其外觀和性能上均有嚴格要求，對于填料的外觀，應保證其松散不結團，在性能上，應進行含水量、塑性指數等檢測，確保摻入時滿足要求。面層礦粉的技術要求見表1。

表1 面層礦粉的技術要求

3.4 纖維

纖維在道路工程中常用于基層與面層中，通過其加筋、吸附等作用能夠提升混合料性能，在SMA 中，纖維主要以穩定劑形式存在，維持混合料性能穩定。本項目以木質纖維作為原材料，其技術指標見表2。

表2 SMA 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

考慮到本項目為加鋪工程，為了充分提升路面使用品質，應對原道路路面上裂縫等病害進行處理，對存在面積較大的網裂部位應進行銑刨施工，避免直接加鋪后網裂部位繼續向上開裂。病害處理完畢后，對路面表面雜物進行清掃，同時通過瀝青灑布車在路面均勻灑布改性瀝青黏層油，其目的是提高瀝青混凝土層與加鋪層的黏結性能。

4.2 SMA 混合料的生產

由于SMA 瀝青混合料為間斷級配，在拌和過程中需要加入大量的粗集料、瀝青、礦粉，因此，其施工工藝更為復雜。拌和前，對于不同材料應當加熱至指定溫度，在粗集料加熱完畢后測量提升斗內的礦料應保證其溫度在190～200 ℃，而瀝青加熱罐中的SBS 改性瀝青應加熱至160～165 ℃。原材料滿足拌和溫度要求后依次加入，提前設定拌和時間在70 s 左右，過短的拌和時間無法確保集料與瀝青的充分拌和，拌和時間過長則會引起瀝青混合料的老化，降低SMA 路用性能。SMA 混合料出廠時應對其進行溫度檢測，確保其溫度在180～185 ℃，同時采用熱成像儀確保混合料均勻[2]。

4.3 SMA 混合料的攤鋪

SMA 運送至攤鋪現場后應在車輛側面專用的溫度檢測孔對車廂內部的混合料進行溫度檢測，由于瀝青混合料在室溫下十分堅硬，難以進行攤鋪施工，因此，溫度不滿足要求的瀝青混合料應及時廢棄。本項目為雙向6 車道，采用2 臺整體式攤鋪機進行攤鋪作業，運料車抵達攤鋪現場后停駐在攤鋪機前，掛空擋等待攤鋪機推動前進，攤鋪過程中應確保有3 臺運料車在攤鋪機兩側等待，確保施工的順利進行。若遇到降雨或不良天氣影響時，應設施工縫，同時將拌和站已拌和完畢的混合料及時運送至儲存罐[3]。

4.4 SMA 混合料的碾壓

碾壓是保證SMA 施工質量的關鍵步驟，通過鋼輪壓路機的振動碾壓能夠更好地使粗集料進行嵌擠。碾壓時嚴禁采用膠輪壓路機，其主要原因是膠輪壓路機的揉搓效果會破壞SMA 組成結構，嚴重降低路面的抗滑性能。因此，本項目全路段采用鋼輪壓路機進行碾壓，具體碾壓工藝見表3。

表3 壓路機碾壓速度

5 試驗路段性能檢驗

5.1 壓實度檢測

路面壓實度質量控制主要從以下幾方面進行：第一，合理的原材料，天然砂光滑細膩的特點使其作為細集料時易造成壓實困難，因此，不宜選用天然砂作為細集料；第二，良好的施工質量，碾壓施工過程控制壓路機由慢至快，由外向內逐步碾壓，控制攤鋪機與鋼輪壓路機的車距，確保碾壓遍數。為了驗證SMA 路面是否滿足驗收要求，對其進行壓實度檢測，具體數據見表4。

表4 面層壓實度檢測結果

選取5 個代表位置進行壓實度檢測，各點為檢測結果均大于98%，說明該路段加鋪SMA 作為面層后壓實度滿足要求。

5.2 高溫性能檢測

根據檢測報告顯示，原路面車轍病害多發主要原因是路面高溫性能不足，本項目采用SBS 改性瀝青作為SMA 路面原材料，極大地提高了瀝青黏度，提高了混合料的整體性能。為了檢驗SMA 路面高溫性能是否滿足要求，根據規范要求進行車轍試驗檢測混合料動穩定度及變形速率，檢測結果見表5。

表5 車轍試驗檢測結果

對比AC 混合料和SMA 混合料車轍試驗結果可知，SMA混合料動穩定度測試結果為3 586 次/mm，遠高于瀝青混凝土動穩定度的813 次/mm。此外，在高溫條件下的變形速度，AC混合料是SMA 混合料的5 倍，出現該情況的主要原因，可能是瀝青混凝土中采用的瀝青為普通基質瀝青，高溫條件下的穩定性較差。

6 結語

為了研究SMA 路面施工技術，本文依托某工程實例詳細介紹了SMA 路面施工技術要點，通過壓實度試驗、車轍試驗對施工完畢的路面進行檢驗。結果表明：施工完畢后路面壓實度均滿足要求，同時相比原路面，加鋪后路面的動穩定度遠大于原路面，說明加鋪后路面的高溫性能顯著提升，施工質量良好。