SMA 改性瀝青路面施工技術的應用

王國勝

（山東恒建工程監理咨詢有限公司，山東 濰坊 261057）

瀝青瑪蹄脂混合料（SMA）是由瀝青結合料與少量纖維穩定劑、細集料、礦粉等材料作為瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙，組成一體的瀝青混合料，具有粗集料多、瀝青多、礦粉多和細集料少的特點，路面各項技術指標優良，被廣泛應用到公路工程瀝青路面的鋪設中[1]。SMA 路面施工技術的應用對提高公路瀝青路面的整體質量，延長瀝青路面的使用壽命有利，施工技術逐步成熟，從經濟性、使用功能及全壽命周期看，值得推廣。

1 SMA 公路路面施工特點

1.1 SMA 施工溫度范圍比較窄

SMA 改性瀝青材料對溫度的要求比較嚴格，一般情況下，SMA 路面施工需要在比較高的溫度下進行施工，若施工環境的氣溫和路面下承層表面溫度低于10 ℃，不能對路面進行SMA 施工。具體要求取決于瀝青的等級，改性劑的種類、黏度，氣候條件以及鋪裝的厚度。非改型的瀝青混凝土通常要依據其在135～175 ℃的高溫下，由其黏度的變化規律來決定。SMA改性瀝青混合料拌和溫度較一般瀝青混合料高10 ℃左右，但不能高于175 ℃。SMA 瀝青混合料攤鋪碾壓溫度范圍較窄，適于高溫碾壓，在90～115 ℃容易出現脆化現象，施工難度較大。

施工的具體要求取決于瀝青的等級，改性劑的種類、粘度，氣候條件以及鋪裝的厚度。

1.2 攤鋪碾壓工藝嚴格

SMA 瀝青路面的攤鋪碾壓工藝要求嚴格，在攤鋪SMA 之前需要提供潔凈、干燥的下承層，先把路面下承層清掃干凈，一般用森林滅火器吹掃。為保證路面下承層平整性，必要時進行銑刨或者是使用熱拌瀝青混合料鋪筑調平層，恢復橫斷面的平整性，在攤鋪前灑布粘層油，按每平方0.3～0.4 L 的數量進行灑布；為保證SMA 改性瀝青混合料攤鋪作業順利進行，要合理選擇攤鋪設備，選用的履帶式攤鋪機型號一致，性能良好。在鋪筑之前，攤鋪機要先進行熨平板預熱，在鋪筑時通常要在100 ℃以上的時候進行鋪面，并啟動熨平板的夯實裝置，保證初始壓實度接近85%。鋪筑過程中，為了能夠達更好的效果，鋪筑速度應與進料速度同步，確保鋪筑緩慢、均勻、不間斷，不能任意改變速度和暫停。由于改性的瀝青拌和時間比較久，供應速度較慢，要合理控制攤鋪速度，一般控制在1～3 m/min。攤鋪碾壓工藝對SMA 改性瀝青施工質量有較大影響，工藝控制不當容易出現糊面、油丁、壅包等質量問題，導致抗滑系數、摩擦系數等技術參數不合格[2]。

2 SMA 公路路面施工注意事項

2.1 對溫度的控制方法

SMA 改性瀝青比普通瀝青混合料的施工難度大，使用改性瀝青時，要合理控制加熱溫度，在進行集料加熱時，要適當提高粗集料加熱的溫度；要根據改性劑和纖維穩定劑的品種和數量、礦粉用量的不同，調整拌和的溫度；同時根據瀝青結合料的粘溫曲線確定拌和的溫度。加熱過程中要防止因溫度過高引起的瀝青老化問題。SMA 改性瀝青混合料要做好覆蓋、運輸、攤鋪、碾壓溫度控制，做好出場溫度記錄和到場溫度記錄，攤鋪溫度記錄。SMA 改性瀝青混合料施工溫度采用金屬探針插入式數字溫度計進行測量，表面溫度可以采用表面接觸式溫度計測量，如果使用紅外方式進行測量時，需要進行人工標定。插入式溫度計測溫完成后，要及時擦拭黏著物，保證溫度計使用性能。要保證攤鋪連續性，一般攤鋪機后面有5 輛運輸車到場等待時，方可組織攤鋪。攤鋪過程中要隨時檢查松鋪厚度和瀝青混合料溫度，及時組織初壓、復壓和終壓。一般SMA 改性瀝青混合料出場溫度170～185 ℃，不少于160 ℃的攤鋪溫度，初壓起始溫度在110 ℃以上，碾壓結束后其表面溫度不能低于90 ℃，在開放道路后，道路表面的氣溫不得超過50 ℃。

2.2 攤鋪碾壓的控制方法

SMA 是一種間斷級配，在施工的過程中比較容易出現離析，敏感性比較高，要對攤鋪的寬度進行有效控制，防止混合料離析。SMA 路面高程采用非接觸式平衡梁進行控制，2 臺攤鋪機聯合攤鋪作業時，攤鋪機前后錯開10～20 m，呈梯隊同步攤鋪，兩幅之間留50～100 mm，待后面攤鋪機攤鋪后一并碾壓。碾壓過程中要按“緊跟、慢壓、高頻、低幅”原則，按試驗段確定的壓路機碾壓組合方式進行梯隊作業，完成初壓、復壓和終壓，要采取控制碾壓遍數等方法防止壓實功不足，避免過壓，造成碎石棱角破碎。通常情況下，初壓要用鋼碾緊跟在攤鋪機后面碾壓1～2 遍，復壓要用鋼輪振動碾壓4～5 遍，終壓用鋼輪靜壓1～2 遍，消除輪跡，不建議使用膠輪碾壓，防止瀝青混合料經揉搓上浮，形成質量問題。對于縱縫、橫縫等接縫處要進行騎縫碾壓，保證接縫平整密實。SMA 路面表面橫向接縫采用垂直平接縫，上下層橫向接縫錯開在1 m以上，上下層縱向接縫錯開300～400 mm。

3 SMA 改性瀝青路面施工技術控制要點

3.1 熱料篩分與級配控制

SMA 的級配是表征瀝青混合料質量控制的重要標準，級配的變異性會直接影響到瀝青混合料整體級配質量，影響到路面成型質量。SMA 改性瀝青混合料馬歇爾試驗配合比設計技術要求，篩孔關鍵指標SMA-19 和SMA-16 為4.75 mm、SMA-13 和SMA-10為2.36 mm。SMA 瀝青混合料的車轍試驗動穩性技術指標需大于3 000 次/mm，浸水馬歇爾試驗的殘余穩定度應在80%以上，而在凍融劈裂試驗中，殘余應力比值應在80%以上，滲透率在80 mL/min 以下。在標準混合比例的礦石混合級配中，必須包含0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm 和公稱最大粒徑篩孔，并盡量使其達到最佳的設計級配區間，從而防止在0.3～0.6 mm之間產生駝峰。在施工期間，應注意對混凝土的規范配比進行調整，并在生產中加強后續的監測，對進入的物料進行嚴格的控制，當物料的級配或馬歇爾的技術參數達不到要求時，應適時調整配比對，以確保其質量達到要求[3]。

規范要求的SMA 級配如表1 所示。

表1 瀝青瑪蹄脂碎石混合料級配范圍

SMA 瀝青瑪蹄脂碎石屬密級配中的間斷級配類型，瀝青層的壓實厚度不得低于公稱最大粒徑的2～2.5 倍，以減小離析并易于壓實。要嚴格控制0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm、9.5 mm 級配范圍，按香蕉曲線中線偏上進行生產配合比調整。

3.2 集料質量控制

粗集料應在擁有開采執照的礦山進行加工，粗集料應清潔干燥、表面粗糙，壓碎值、針片狀顆粒含量、軟石含量、磨耗值等必須符合規范要求。細集料選用機械沙或碎石，要求潔凈干燥、無風化、無雜質，并具有合適的粒度，以砂當量或亞甲藍值指標控制。機制砂采用專用的制砂石制造，選用優質石料生產，級配符合S16 要求。一般SMA 路面上面層采用玄武巖，下面層采用石灰巖，粗集料大致呈立方面體，嚴格控制壓碎值，控制針片含量，控制含泥量，保證各項指標符合規范要求。

3.3 拌和質量控制要點

集料存儲場地要硬化，雨季施工時，要保障集料干燥，搭建棚蓋分倉、分檔存放；礦粉的存放要確保其干燥性，形成自由流動的狀態，避免礦粉出現結塊的問題。

SMA 混合料的生產設備需要使用間隙式的瀝青拌和機，一般生產能力在4000 型以上，具備電腦自動控制系統和逐盤打印功能，做好生產記錄存儲，在現場制作SMA 改性瀝青時，需要對瀝青是否出現離析的情況進行檢測，保障其各種指標符合施工的要求；在使用非成品瀝青時，需要根據改性劑的品種和基質瀝青選擇加工工藝，并在運輸和存儲的過程中避免離析問題的發生[4]。改性瀝青應在生產車間或就地設廠統一生產，在攪拌站一邊生產一邊使用，改性瀝青的加工溫度不得高于180 ℃。就地生產的改性瀝青隨用隨配，儲存或運輸至鄰近的工地現場，應先攪拌均勻，并在沒有離析的情況下才能使用。在改性瀝青生產裝置中，必須設置抽樣孔，抽樣采樣，現場對所收集的樣品進行灌裝模，工地上生產出的成品改性瀝青，運至施工場地，儲存在改性瀝青灌中，必須加入攪拌裝置并進行攪拌。

使用前，改性瀝青必須攪拌均勻，瀝青在儲罐中的貯存溫度不低于130 ℃，并不得高于170 ℃，并且在生產中要定期抽樣檢查瀝青制品的品質，如果出現離析等質量不滿足規定的改性瀝青，則不得使用。

SMA 改性瀝青混合料，以石灰巖或巖漿中的強基性巖等為主要原料，將其研磨成粉末，礦粉應干燥、潔凈，能自由地從礦粉倉流出，表觀密度、粒度、親水系數、塑性指數等各項指標應符合規范要求。在拌和的過程中，需要及時添加礦粉，保障0.075 mm 通過率和配合比設計的要求相吻合，要合理控制礦粉投料流速，防止出現棚拱現象，造成礦粉計量不準確，影響到SMA 混合料的生產質量。SMA 瀝青混合料不得使用回收礦粉。

在進行SMA 改性瀝青拌和過程中可以采用以下流程來進行生產，如圖1 所示。

圖1 SMA 瀝青混合料拌和流程圖

3.4 抗車轍劑填加拌和控制

在SMA 瀝青混合料中摻加木質素纖維、礦物纖維作為纖維穩定劑，纖維長度、灰分含量、pH 值、吸油率、含水率等指標要符合規范要求，纖維在250 ℃干拌溫度不變質、不發脆，在拌和過程中能充分分散均勻，且符合環保要求，避免在運輸和使用期間受潮。通過瀝青混合料總量的質量百分比來確定摻加纖維穩定劑的比例，木質素纖維不低于0.3%，礦物纖維不低于0.4%，按施工情況適當增加纖維用量，防止油斑、油丁、結團等情況出現。抗車轍劑添加采用自動裝置進行填加，干拌時間15 s，濕拌時間45 s，保證散布均勻，拌和溫度不高于175 ℃。

3.5 試驗

按規范要求進行瀝青3 大指標試驗，進行馬歇爾試驗、抗車轍試驗和水穩定性試驗，檢測生產配合比、攤鋪碾壓質量，發現問題及時糾偏，有效控制施工質量。

4 SMA 路面施工質量管理

SMA 路面施工實行動態質量管理。對所有施工項目的質量進行檢驗和評估，并對出現的問題進行及時整改，使其符合品質要求。原始記錄，試驗檢測及計算數據，如實記錄和保存，對進行返工和補救的項目，可在原始記錄和數據上注明，不得銷毀。正式開工前，確認瀝青、集料、礦粉、抗車轍劑等各類原料測試的數據以及目標，生產配合比設計結果，并按時提交正式報告，經審批后方可投入使用。

SMA 瀝青路面在施工前應鋪筑試驗段。試驗段在主線上鋪筑，長度100～200 m，按試拌及試鋪2 個階段進行工藝控制，檢查施工機械類型、數量及組合方式是否匹配，確定拌和機操作工藝、打印裝置的可信度，確定攤鋪、碾壓工藝、松鋪系數，驗證瀝青混合料生產配合比設計，提出最佳混合比例及最佳瀝青摻入量，建立無破損檢測路面密度與鉆孔法對比關系，確定壓實度檢驗方法，檢測滲水系數。各相關方參與試驗段鋪筑，明確試驗結論，經批復指導路面施工。

在施工建設中，施工方要對工程質量進行定期的自我檢驗，由監理人自行進行測試，對工程的檢驗成果進行鑒定，并對其進行客觀的質量評價，計算合格率，如果出現異常，應及時補充檢查，并如實記錄，采取有效處理措施，解決存在問題。

在瀝青路面交工階段，檢查路面的厚度、壓實度、彎沉、平整度、滲水系數、構造系數、摩擦系數等，并對寬度、縱斷高程、橫坡度、中線偏移等進行測量，以評估其合格性，并給出實際施工竣工圖。

總之，SMA 改性瀝青路面施工技術在路面施工中工藝要求嚴格，對施工管理水平、配套施工設備、攤鋪碾壓工藝、溫度控制、試驗檢測能力、動態管理水平要求較高，要求施工單位要重視SMA 改性瀝青路面施工技術，建立全面質量管理制度，做好技術指導、培訓和檢測，發現問題，快速采取有效措施，減少質量問題，提高路面施工的質量，延長公路的使用壽命。