公路工程中SMA改性瀝青施工技術研究

梁華昌

【摘 要】SMA改性瀝青路面具有諸多優良的工程特性，如密實度和耐久性好、結構強度高、抗車轍能力強、使用壽命長、經濟效益優等。文章首先介紹了SMA改性瀝青材料的特點、適用范圍和施工工藝，分析了SMA改性瀝青的施工要點，如混料配比、黏層施工等;其次重點討論了改性瀝青路面的施工過程，從混料拌和、運輸到攤鋪和碾壓成型等工序;最后針對施工過程產生的縱、橫向施工縫的問題，提出了解決措施。

【關鍵詞】SMA;瀝青;施工;研究

【中圖分類號】U415.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2022）04-0170-03

0 引言

隨著我國城鎮化進程的不斷加快，公路和道路等交通基礎設施也在發生著巨大的變化，交通流量和公路使用頻次不斷增加，貨車軸重也在不斷增加，對路面的抗壓性、抗流動性和耐久性等都提出了新的要求。具體來說，就是要提高路面在高溫條件下的抗車轍性能，提高路面的柔性及彈性，提高在低溫條件下的抗開裂性，提高路面的耐磨性能及延長路面的使用壽命。SMA改性瀝青混料具有以下特點：空隙率小、耐久性好、抗車轍性能強、水穩定性好和抗滑能力強。同時，SMA改性瀝青混料在高溫情況下的穩定性、抗老化性和抗水損性相比普通瀝青具有非常明顯的優勢，是一種十分理想的施工材料。SMA改性瀝青混料多用于公路、橋面的鋪裝施工中。

1 SMA改性瀝青施工技術特點及適用范圍

1.1 技術特點

SMA改性瀝青施工技術特點：？譹？訛雖然與普通瀝青混料相比，SMA改性瀝青原料的價格和施工成本都較高，施工中對路基、路面的質量要求也較高，但是其后續的維護成本較低，因此從整體上來看，SMA改性瀝青的經濟效益要高于普通瀝青。？譺？訛SMA改性瀝青混料使用的是質地堅硬、耐磨的玄武巖且礦料部分使用階梯級配方式，當路面完成壓實后產生的構造深度很大，使雨天在公路上行車非常安全，較好的抗滑性使車輛不會發生水漂，此外SMA改性瀝青路面的噪聲很低，增強了行車的舒適度和安全性。？譻？訛SMA改性瀝青混料的內部填充有瑪蹄脂，這使得在路面施工過程中的難度加大，但也提高了SMA瀝青路面的耐久性和抗老化性。？譼？訛SMA改性瀝青混料在碾壓時的密實效果不夠理想，并且碾壓過程中會產生推擁等負面效應，只有在溫度較高的情況下碾壓才能實現比較密實的效果，但冷卻后SMA改性瀝青混料質地非常堅硬，具有很高的結構強度。

1.2 適用范圍

由于SMA改性瀝青原料價格較高，施工技術難度較大，因此尚未實現在公路工程施工中的全面推廣和應用，僅在一些對路面質量要求極為嚴格的項目施工中使用，如機場跑道、停車場、運動場、重要交通路面、路口轉彎處及高標準的防水橋面[1]。

2 公路工程SMA改性瀝青施工工藝

相比普通瀝青，SMA改性瀝青在路面施工中的工藝有特殊要求：？譹？訛SMA改性瀝青混料為階梯級配，而普通瀝青混料則為連續級配，在混料拌和過程中，SMA改性瀝青混料需嚴格控制各摻加集料的配比，級配微弱的變化都將影響SMA改性瀝青混料的質量，因此嚴格控制配比是提高SMA改性瀝青混料拌和質量的關鍵。？譺？訛SMA改性瀝青混料對施工中的溫度要求較嚴格，比普通瀝青混料施工溫度高10～20 ℃，因此施工中溫控工藝是重點問題。此外，SMA改性瀝青混料中加入纖維使得混料的黏稠度增加，在攤鋪施工過程中也增加了技術難度，應一次性完成攤鋪成型，禁止大范圍的人工修補工作。？譻？訛由于SMA改性瀝青施工質量一般要求較高，因此混料碾壓的全過程中應使用雙鋼輪，禁止使用膠輪壓路機進行碾壓。SMA改性瀝青混料接縫常見為縱縫和橫接縫，縱縫應采取熱接縫，橫接縫應采取平接縫[2]。

3 SMA改性瀝青施工要點

3.1 SMA改性瀝青混料配比

SMA改性瀝青混料配比與普通瀝青配比方式相同，使用馬歇爾成型法，包括目標配比、生產配比和試拌試鋪驗證，最終確定礦料的級配和油石比。

3.1.1 目標配比

SMA礦料使用階梯級配，其具體范圍應滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF 40—2018）中有關SMA礦料級配的要求，依據油石比試驗空隙率結果，以0.3～0.4為間隔選取3組油石比進行混料拌制（馬歇爾試件），如果油石比、空隙率和相關體積指標均滿足標準要求，則這組數值可視為最佳油石比。按規定的礦料級配和瀝青用量進行配比試驗，包括析漏試驗、飛散試驗、水穩定性試驗及構造深度試驗等，這些試驗結果必須符合SMA改性瀝青混料的工程技術指標要求。

3.1.2 生產配比

根據已得出的目標配比中各礦料比例確定冷料倉供料的比例和進料的速度。啟動拌和機使之運行正常，當骨料與料倉溫度相同后進行取樣篩分，確定料倉混料的用量，不斷對冷料倉的進料比例進行調整使供料能夠均衡。由馬歇爾法完成生產配比的設計，最終確定生產配比瀝青的用量，此時瀝青混料的總體積密度可以作為施工中的標準密度。

3.1.3 試拌、試鋪驗證

拌和機以生產配比標準進行試拌，可鋪筑200 m左右的試驗段，同時取樣以完成馬歇爾試驗，并檢測空隙率情況，最終確定供生產使用的標準配比，試拌試鋪環節應由業主、施工單位和監理方共同參與實施，目的是確定以下內容：拌和機的進料速度、產量、溫度、施工機械數量、組合方式、碾壓順序、碾壓速度、碾壓遍數、松鋪系數等，此外還應驗證混料的配比參數[3]。

3.2 黏層施工

SMA改性瀝青混料通過黏層與下承層混料進行黏結，黏層使用SBR改性乳化瀝青，使用智能噴灑車以0.2～0.3 L/m2的量在黏層灑油，攤鋪的前一天進行噴灑，黏層瀝青應均勻灑布，灑布過量的瀝青應進行刮除處理，在瀝青的局部離析處進行人工補刷，清除路面上的全部障礙物、土塊和碎石等，當表面完全干燥后再進行灑布。當環境溫度低于10 ℃或路面比較潮濕時，應停止黏層瀝青的灑布，黏層瀝青灑布完成后禁止其他車輛通過，但瀝青混料運輸車除外，當黏層徹底破乳后可進行SMA改性瀝青混料的施工。

3.3 SMA改性瀝青混料拌和

拌和前應對相關數據進行嚴格檢驗，如拌和站計量稱應進行標定，控制冷料倉的進料速度及其他集料的稱重。拌和時應使集料完全烘干，這樣可避免混料發生不均勻的情況。此外，應將粗集料和細集料分類進行堆放（分層堆放），上面的標識牌應附有集料的產地、規格等信息，逐層向上堆放集料可以有效防止離析，對各料源的集料進行抽檢，并最終由監理工程師審批、確認。為了有效控制細集料含水量，應搭設必要的鋼結構雨棚，可提高拌和產量及混料的質量。SMA瀝青的干拌時間為15 s，礦粉在此后3 s加入，當瀝青、纖維都加入后進行濕拌45 s，總拌和時間約70 s。當天的生產配比根據施工現場進行的試驗結果而出具，結合拌和站的具體情況，綜合考慮待料及溢料情況等進行配比的微調，禁止試驗操作人員隨意修改稱料比例，以防混料配比發生混亂。

在拌和機開啟和停止后，分別在熱料倉進料口進行取料篩分，同時可檢驗當天的生產級配指標是否符合目標級配的要求，當發生差異性較大的情況時，應增加篩分批次并以施工現場實際的篩分結果為準，此時還應改變熱料倉內的混料比例，直至生產級配指標符合目標級配范圍要求為止。以目測法查看瀝青混料制備情況，重點關注混料中是否有花白料、離析和凝固成團的情況，包括壓實工序中混料是否有推移和擁包情況，嚴格把控油石比及礦料的級配，防止油石比不當而發生泛油及松散情況。全面檢測料倉中集料、礦粉、瀝青和混料的稱重數據，及時分析相關數據，避免發生超差。拌和站還應配有專用的纖維穩定劑進料設備，可自動將纖維加入拌鍋中，或使用人工投料的方式，由拌和站每鍋產量得出所需投放的纖維量，制備好的纖維可以用塑料袋封裝，投料時將塑料袋一并投入即可。瀝青和礦料的加熱溫度及瀝青混料的出廠溫度都應符合施工標準要求，定時對溫度進行檢測，發現異常情況時應及時報告并處理，實時對成品料溫度進行檢測，當出廠溫度超過195 ℃時應做廢棄處理。

3.4 SMA改性瀝青混料運輸

使用卡車運輸熟料以確保瀝青混料實現連續攤鋪作業，攤鋪開始時每臺攤鋪機附近的料車應不少于5輛，自卸車運輸混料時應保證車輛干凈，并且車廂底板、側板應保持清潔，涂抹油水隔離劑，對廂底出現的積液及時清理，使用篷布包裹嚴密以降低運輸時的溫度損失，使用數顯插入式溫度計檢測混料出廠和入場溫度，溫度計插入深度應超過150 mm。拌和機向運料車上卸料時應注意，每卸完一斗料應挪動一下運料車位置，按照前、后、中的順序裝料，運料車行駛過程中應勻速、慢行，速度控制在40 km/h左右。停車卸料時不可將篷布卷起，分兩次起斗并與攤鋪機互相配合，避免混料撒落到下層。在連續攤鋪作業時，運料車應停靠在轉運車前30 cm位置處，卸料時運料車應掛空擋，通過攤鋪機推動行進，已經發生離析或凝固成團的混料應卸到指定地點集中處理。

3.5 SMA改性瀝青混料攤鋪

瀝青混料攤鋪時應使用兩臺同種型號、性能相同的攤鋪機進行組合式攤鋪，攤鋪前對下層進行污染情況檢查，對每車瀝青混料的質量進行檢驗，嚴禁溫度不夠或花白料的瀝青入場施工。攤鋪機正式受料前應涂少量油水于受料斗表面上，防止混料發生黏附，攤鋪機清洗時應用油盤承接滴漏的廢油以免漏在路面上。攤鋪機起步后由前一次攤鋪厚度確定熨板的仰角，現場設專人保證攤鋪機工作的連續性。攤鋪機作業速度應有明確的規定，影響作業速度的原因有很多，包括供料能力、機械配合情況、混料種類、攤鋪溫度、攤鋪層次及寬度等。可由公式V=60Q×C/（100b×h×r）準確計算出攤鋪速度，其中V代表攤鋪速度，單位為m/min;Q代表混料供給能力，單位為t/h;b代表單臺攤鋪機作業寬度，單位為m;h代表壓實厚度，單位為cm，r代表壓實后瀝青混料體積密度，單位為t/m3;C代表攤鋪機效率參數，通常取值為0.9;根據過去相關工程的施工經驗及當前拌和、攤鋪設備的運行情況，可在攤鋪機起步后5 m時適當降低攤鋪行進速度，使熨板和夯錘溫度逐漸升高并接近混料溫度后，再恢復正常的攤鋪行進速度，保證勻速、緩慢且連續攤鋪，其間禁止隨意變換攤鋪速度或停機。

由試驗段數據設定攤鋪系數，試驗段施工中，測量人員應對碾壓前后的標高進行定點測量，結合相同位置處下層頂面的標高確定攤鋪規模和攤鋪系數。卡車卸料前允許在攤鋪機留有少量混料，以減少側板翻起的頻次，當需要整平料斗中混料時可以翻起料斗側板。螺旋布料器應連續運轉，為達到緩慢、連續出料的目的，可調整布料器速度，使兩側的混料均勻，高度應位于布料器的2/3處。在不規則路面、厚度不均勻、施工空間受限、雨天及施工溫度在10 ℃以內等情況時，應立刻停止混料攤鋪，如果發生由其他原因而導致的混料遇水情況，或無法繼續施工以完成壓實的情況時，也應將混料作廢棄或更換處理。

3.6 SMA改性瀝青混料碾壓成型

在SMA改性瀝青的初壓、復壓和終壓全過程施工中，均使用雙鋼輪振動式壓路機進行碾壓，碾壓時遵循緊跟、緩慢、高頻和低幅的原則，攤鋪后應立刻進行碾壓，避免溫度流失，禁止低溫狀態下進行反復碾壓，否則會磨損或壓碎石料，碾壓過程中的壓路機數量應充足，初壓和復壓過程都應大于2臺，碾壓段長度應控制在30 m左右，SMA改性瀝青嚴禁使用膠輪壓路機進行碾壓。初壓和復壓施工時應使用同類壓路機進行組合式階梯壓實，不可使用收尾相接的碾壓模式，振動式壓路機的輪跡重疊寬度應控制在20 cm以內，當使用靜載壓路機進行碾壓時，輪跡應重疊1/3左右的碾壓寬度，禁止向壓路機輪表面涂油或其他油水混合物，確有需要時可噴灑清水或肥皂水。

SMA改性瀝青混料在碾壓時應安排專人進行指揮，協調每臺壓路機的具體路線及確定需要碾壓的遍數，使攤鋪面在規定的時間內達到壓實標準，壓路機折返時應以梯形狀行進且不可位于相同的斷面上。對松鋪厚度和碾壓的遍數、順序、速度、溫度等，都應有專人進行檢查、復核。由于SMA改性瀝青材料的特殊性，因此在碾壓的遍數方面應進行嚴格控制，并且壓實度應接近馬歇爾密度，密度誤差應控制在2%以內，路面空隙率如果達到6%以下時，則可不必再施作過度的碾壓，碾壓過程中如果發現瀝青瑪蹄脂上浮，或石料壓碎、棱角磨損嚴重等過度碾壓情況時，應立即停止碾壓。

3.7 縱橫向施工縫處理

3.7.1 縱向施工縫處理

對于使用兩臺攤鋪機階梯組合式攤鋪帶來的縱向施工縫，可在已攤鋪混料留下約20 cm的寬度暫不進行碾壓，作為后高程的基準面，并且應有10 cm厚的重疊攤鋪層，通過熱接縫方式在最后的碾壓過程中予以消除，上部和中部層的縱縫應錯開至少10 cm以上。

3.7.2 橫向施工縫處理

全部使用平接縫，通過3 m直尺法沿縱向使攤鋪段邊側位置的直尺呈懸臂式，以攤鋪層和直尺的脫離位置確定接縫的位置，使用切割機割齊后進行清理，并將切割機遺留的灰漿清理干凈，涂以少量黏層瀝青，熨板從接縫后開始起步，進行新一輪的攤鋪作業，碾壓時使用鋼筒式壓路機橫向壓實，從攤鋪面上跨縫位置向新的攤鋪面緩慢、勻速移動。

4 結語

相對于國外發達國家而言，我國有關SMA改性瀝青路面施工技術的研究起步較晚，在施工工藝、施工設備和施工方案中還存在很多不足之處。SMA改性瀝青混料的配比、制拌、攤鋪、碾壓為路面施工中的重點和難點，需要考慮的因素很多，如混料成分、含量，攤鋪時間、溫度及碾壓工序等，只有嚴格控制這些工程參數并進行良好的配合，才能發揮出SMA改性瀝青在工程應用中的效果。本文通過對SMA改性瀝青施工技術進行研究，歸納出施工過程中應重點關注的事項，達到在實際工程施工中的質量要求，為推動SMA改性瀝青施工技術在我國大范圍的使用積累寶貴的技術資料。

參 考 文 獻

[1]張麗華，薛莉莉.公路工程SMA路面施工技術分析[J].運輸經理世界，2020（7）：85-86.

[2]張煒炯.SMA改性瀝青路面施工技術及應用[J].中國公路，2021（12）：102-103.

[3]劉帥.高速公路SMA瀝青混合料路面施工技術[J].交通世界，2021（32）：75-76，78.