王琨

【摘要】路面表層直接承受著交通荷載和氣候的雙重作用，質(zhì)量的好壞直接關(guān)系路面通車后的路用性能和營運效果。因此瀝青路面的表面層不僅要求具有優(yōu)良的高溫抗車轍能力，抗裂、抗水損害的特性，而且要具有良好的抗滑功能。榆綏高速公路處于陜西省北部，常年溫差較大，且是陜西省北部交通大動脈。預(yù)期重載車輛多，車輛渠化現(xiàn)象嚴(yán)重的實際情況，我們在配合比設(shè)計時優(yōu)先考慮抗車轍能力和抗裂能力。本文結(jié)合渝遂高速上面層施工來論述SMA配合比設(shè)計、生產(chǎn)、攤鋪、碾壓等施工工藝及施工質(zhì)量保證措施。

【關(guān)鍵詞】SMA瀝青混合料，配合比設(shè)計、施工質(zhì)量控制，

一、SMA路面的組成以及特點

瀝青瑪蹄脂混合料（Stone Matrix Asphalt，簡稱SMA）是一種 由粗集料、瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量細(xì)集料組成的間斷級配的瀝青混合料.其組成特征主要包括兩個方面：①含量較多的粗骨料互相嵌鎖組成高穩(wěn)定性（抗變形能力強）的骨架結(jié)構(gòu)；②細(xì)集料、礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料將骨架膠結(jié)在一起，填充骨架空隙，使混合料有較好的柔性及耐久性。SMA路面結(jié)構(gòu)不僅在高溫、重載時車轍變形量低，而且低溫性能良好。

SMA的結(jié)構(gòu)組成可概括為“三多一少，即：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少”。具體講：（1）SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，5mm以上的粗集料比例高達(dá)70%～80%，礦粉的用量達(dá)7%～13%，（“粉膠比”超出通常值1.2的限制）。由此形成的間斷級配，很少使用細(xì)集料；（2）瀝青用量較多，高達(dá)6.5%～7%，。一方面增加礦粉用量，同時使用纖維作為穩(wěn)定劑，提高膠結(jié)料的粘結(jié)性；（3）選用優(yōu)質(zhì)的瀝青材料，要求使用針入度小、軟化點高、高溫穩(wěn)定性好的瀝青，一般選用SBS改性瀝青。

SMA的特點：由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能力，同時由于瀝青瑪蹄脂的粘結(jié)作用，低溫變形性能和水穩(wěn)定性也有較多的改善。添加纖維穩(wěn)定劑，增加了瀝青混合料耐久性。SMA混合料攤鋪和壓實效果較好?；旌狭系拈g斷級配在表面形成較大的孔隙，構(gòu)造深度大，抗滑性能好。同時混合料中瀝青瑪蹄脂的膠結(jié)填補作用又使路面的空隙率很小，耐老化性能及耐久性都很好，從而全面提高了瀝青混合料的路用性能。

二、SMA配合比設(shè)計

1、原材料；（1）集料；選擇集料的統(tǒng)一性，包括粗集料的棱角性、扁平與細(xì)長顆粒含量以及細(xì)集料的粘土含量等指標(biāo)。另一類是集料的地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)，即料源特性是：堅固性、安定性、有害物質(zhì)含量。SMA集料的統(tǒng)一特性在我國規(guī)范中已有明確規(guī)定，只要適當(dāng)?shù)倪x擇原材料，嚴(yán)格控制材料的生產(chǎn)過程，集料比較容易滿足SMA規(guī)范要求。如果在實際生產(chǎn)中除塵不好，細(xì)集料棱角性和砂當(dāng)量不一定能滿足SMA規(guī)范要求。本項目的材料產(chǎn)地：山西臨縣鴻達(dá)石料廠生產(chǎn)，經(jīng)檢驗符合設(shè)計和規(guī)范要求。

（2）瀝青；選擇瀝青時根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和交通量的大小來全面選擇具有可靠度的瀝青，并繪制瀝青粘溫曲線，選擇最佳的混合料拌和及壓實溫度。本項目選擇了國創(chuàng) SBS改性瀝青：產(chǎn)地：陜西國創(chuàng)瀝青材料有限公司。經(jīng)檢驗符合設(shè)計和規(guī)范要求。

（3）絮狀木質(zhì)纖維；產(chǎn)地：德國。經(jīng)檢驗符合設(shè)計和規(guī)范要求。纖維密度由廠家提供1.25-1.40g/cm3，本次配比取中值1.33 g/cm3。

2、混合料的級配選擇

瀝青混合料的礦料級配是配合比設(shè)計的重要部分。設(shè)計良好的級配具有密實性好、強度好、抗變形能力強等特點。為此，在規(guī)范的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗適當(dāng)調(diào)整，確定了榆綏高速公路各面層目標(biāo)設(shè)計級配標(biāo)準(zhǔn)。

SMA-13按此比例進(jìn)行合成級配計算，結(jié)果如下：

確定各種材料的用量比例為：

3、計算各項指標(biāo)參數(shù)

依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）規(guī)范及《榆綏高速公路瀝青路面設(shè)計與施工指導(dǎo)意見書》要求，以5.2%，5.6%，6.0%，6.4%，6.8%的油石比成型馬歇爾試件進(jìn)行驗證，加混合料3‰的顆粒狀木質(zhì)纖維和加瀝青3‰的抗剝落劑所制備的馬歇爾試件自然冷卻12小時后，脫模并測定其物理指標(biāo)，隨后測定試件在60℃水中浸泡40分鐘后的馬歇爾穩(wěn)定度及流值。

4、確定最佳油石比

根據(jù)以上試驗結(jié)果繪制最佳瀝青用量選定圖，從圖中得出瀝青混和料的最佳油石比：

OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4=6.00

OAC2=（OACmax+OACmin）/2=6.07

瀝青混合料的最佳油石比為：OAC=（OAC1+OAC2）/2=6.04%，對照瀝青用量選定圖中6.0%油石比的各項指標(biāo)均符合要求。所以最佳油石比選定為6.0%。

5、生產(chǎn)配合比的驗證

生產(chǎn)配合比驗證過程，我們對熱料倉的各種集料分別進(jìn)行篩分和密度試驗，再進(jìn)行生產(chǎn)配合比的設(shè)計，選擇最佳油石比±0.3的混合料進(jìn)行體積分析，從中選擇最佳的級配和最佳油石比，并將選定的結(jié)果進(jìn)行拌和樓的試拌，進(jìn)一步確定該配合比的準(zhǔn)確性。具體分析結(jié)果如下；

馬歇爾試驗指標(biāo)測定結(jié)果匯總表

經(jīng)對6.0%的油石比進(jìn)行馬歇爾試驗檢驗，證明其殘留穩(wěn)定度97.9%， 動穩(wěn)定度DS：次/10700mm，試驗結(jié)果符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）及《榆綏高速公路瀝青路面設(shè)計及施工指導(dǎo)意見書》要求。

三、SMA的施工質(zhì)量控制

SMA瀝青路面的生產(chǎn)配合比盡可能接近目標(biāo)配合比的設(shè)計，才能確保目標(biāo)配合比的設(shè)計指標(biāo)準(zhǔn)確性。在實際應(yīng)用中控制關(guān)鍵篩孔0.075mm、2.36mm、4.75mm的通過量。在抽提試驗中以生產(chǎn)配合比級配為準(zhǔn)。同時控制油石比的誤差范圍。在施工現(xiàn)場試驗用旋轉(zhuǎn)壓實和馬歇爾擊實兩種方法來控制，確保路面的工程質(zhì)量。

1、SMA混合料的拌和注意事項；

（a）木質(zhì)素纖維的分散拌勻非常重要，干拌時間延長5～15s，加入瀝青后的拌和時間延長 5-10s，總生產(chǎn)時間延長15～25s。

（b）由于瀝青可能會離析，SMA不應(yīng)在貯料倉里儲備時間過長，貯料倉里SMA的數(shù)量不宜過多。

（c）采用人工添加木質(zhì)素纖維易產(chǎn)生由于人為因素而少加或多加的現(xiàn)象，從而 影響SMA的使用品質(zhì)；采用機械添加木質(zhì)素纖維應(yīng)防止輸送管道堵塞。質(zhì)檢室每天對拌合樓生產(chǎn)總量及纖維添加總量進(jìn)行統(tǒng)計，并采用質(zhì)量和體積雙控木質(zhì)纖維添加量。

（d）由于SMA使用了SBS改性瀝青，拌和溫度比拌普通瀝青混合料提高了10℃～20℃左右。瀝青加熱溫度掌握在170℃～180℃；礦料加熱溫度在185℃～195℃；礦粉和纖維不加熱；混 合料出料溫度控制在170℃～185℃（實際施工時的溫度范圍）， 當(dāng)混合料超過195℃時，予以廢棄。

（e）礦粉和消石灰粉添加：礦粉罐安裝防結(jié)塊裝置，傳輸系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)常檢查·維修保持良好的性能狀態(tài)，防止出現(xiàn)傳輸故障或發(fā)生結(jié)塊。

（f）拌合樓出料口設(shè)置專人負(fù)責(zé)觀察，目測發(fā)現(xiàn)混合料出現(xiàn)花白·無纖維·纖維結(jié)團(tuán)或冒青煙等異常現(xiàn)象，應(yīng)立即通知操作室人員進(jìn)行檢查處理。

2、混合料的攤鋪控制要點；

SMA瀝青混合料在攤鋪時應(yīng)盡量連續(xù)不斷的施工，以減少攤鋪機和壓路機的停頓，應(yīng)盡量減少橫縫，提高其面層平整度。為提高路面的平整度，面層宜采用攤鋪機前后保持相同高差的雪橇式攤鋪厚度控制方式。提高攤鋪過程中的預(yù)壓密實度。SMA混合料在高溫狀態(tài)下主要是靠粗集料的嵌擠作用，可適當(dāng)提高夯錘振搗頻率，使剩余壓實系數(shù)減少，初壓的痕跡也極小，進(jìn)而確保路面的最終平整度

3、混合料的碾壓原則；

SMA的碾壓遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則。碾壓溫度越高越好，攤鋪后應(yīng)立即壓實，不得等候。壓路機應(yīng)以2～4km/h的速度進(jìn)行均勻的碾壓，碾壓按初壓（1遍）、復(fù)壓（2遍）、終壓（1遍）三階段進(jìn)行，終壓溫度一般控制在110℃～130℃（實際施工時的溫度范圍）， 終壓時不得振動。在碾壓過程中，可以發(fā)現(xiàn)混合料能在高溫狀態(tài)下用振動壓路機碾壓 而不產(chǎn)生推擁，碾壓成型后表面有足夠的構(gòu)造深度又基本上不透水（經(jīng)測定，SMA路面構(gòu) 造深度在0.9～1.25之間）。

SMA的碾壓與普通瀝青混凝土碾壓相比，有以下幾點值得注意： （a）為了防止混合料粘輪，可在鋼輪表面均勻灑水使其保持潮濕，水中摻少量的清洗劑 或其它適當(dāng)?shù)牟牧?。但要防止過量灑水引起混合料溫度的驟降。

（b）壓路機碾壓時相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/4輪寬，碾壓工作面長度30～50m。

（c）SMA面層如果達(dá)到足夠的密度后，碾壓即應(yīng)停止，過度碾壓可能導(dǎo)致瀝青瑪蹄脂結(jié)合料被擠壓到路表面，影響構(gòu)造深度。工作中應(yīng)密切注意路表情況，防止過度碾壓。

（d） 由于SMA混合料使用了SBS改性瀝青且瀝青含量高，因而粘度大，不得使用輪胎式壓路機 碾壓，以防止粘輪及輪胎揉搓造成瀝青瑪蹄脂擠到表面而達(dá)不到壓實效果。

四、建立良好的質(zhì)量保證體系

1、建立良好的質(zhì)量監(jiān)控制度

在工程施工過程中，及時掌握工程質(zhì)量狀況和處理存在的質(zhì)量問題.制定全面反映工程質(zhì)量動態(tài)的監(jiān)控表，每天填寫，總結(jié)、分析和處理，確保工程質(zhì)量符合各項技術(shù)要求。實施逐日跟蹤監(jiān)控行之有效的質(zhì)量管理辦法，及時發(fā)現(xiàn)和處理存在問題，更重要的是通過落實崗位責(zé)任制，防止問題再次出現(xiàn)。

2、執(zhí)行質(zhì)量動態(tài)管理

在本工程實施過程中進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的同時，我們還根據(jù)需要采用計算機對工程質(zhì)量進(jìn)行動態(tài)管理，在施工中及時反映工程質(zhì)量水平和存在問題，在工程完成后分析、總結(jié)施工經(jīng)驗，不斷提高施工工藝和施工水平。比如，在瀝青面層施工過程中對一些主要的試驗、檢測指標(biāo)油石比、厚度、壓實度、平整度、改性瀝青軟化點和針入度等技術(shù)指標(biāo)均進(jìn)行全面的計算機動態(tài)管理，對這些指標(biāo)的平均值、極差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析并繪制相應(yīng)的質(zhì)量控制直方圖或正態(tài)分布曲線圖，對施工過程質(zhì)量起到全面控制作用。

3、嚴(yán)格的原材料管理，為良好的混合料做好保障

質(zhì)檢室經(jīng)常對后場堆料場進(jìn)行巡視，要求材料管理人員將各種材料分別堆放整齊，對細(xì)集料作好防雨工作，一旦發(fā)現(xiàn)細(xì)集料受潮，即要求相關(guān)人員及時進(jìn)行處理。試驗人員在開始拌和后就在操作間，現(xiàn)場觀察拌和情況，逐盤打印各個熱料倉的材料質(zhì)量、礦粉質(zhì)量及混合料的總質(zhì)量，及時計算出礦料級配，與標(biāo)準(zhǔn)配合比進(jìn)行對照?？刂瓢韬蜁r間，檢查出料溫度，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

五、結(jié)束語

（1）從SMA使用效果來看，具有更優(yōu)良的抗車轍能力和抗滑能力，而且解決了路面的滲水問題，減少了路面的早期水損害。

（2）SMA混合料溫度在190℃～200℃時的性能有待于鋪筑試驗路進(jìn)一步檢驗。

（3）添加木質(zhì)素纖維后，SMA路面結(jié)構(gòu)比普通瀝青混凝土路面成本高20%左右。

（4）渝遂高速公路采用SMA的路面結(jié)構(gòu)，竣工后路面平整、堅實、粗糙、均勻、美觀，基本不滲水，達(dá)到優(yōu)良工程的效果，具有良好的路用性能。

參考文獻(xiàn)

1、榆商線榆林至綏德高速公路兩階段施工圖設(shè)計路面工程設(shè)計文件

2、《公路工程質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2004）

3、《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)范》（JTJ052-2000）

4、《陜西省瀝青路面車轍防治指導(dǎo)意見》