魏慧英

山西路橋橋隧工程有限公司隧道分公司 山西朔州 036000

SMA改性瀝青路面是德國(guó)在20世紀(jì)60年代中期在澆筑式瀝青混凝土的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種新的路面，其主要目的是解決車(chē)轍問(wèn)題。20世紀(jì)80年代，SMA改性瀝青路面在歐洲多個(gè)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)90年代，美國(guó)引進(jìn)了SMA改性瀝青路面，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)與發(fā)展。SMA改性瀝青路面是由瀝青瑪碲脂碎石混合料（SMA）鋪筑的路面，也就是將由瀝青、礦粉、細(xì)集料以及纖維穩(wěn)定劑等組成的瀝青瑪蹄脂填充在間斷級(jí)配粗集料的骨架間隙中形成密實(shí)瀝青混合料進(jìn)而構(gòu)成的路面。SMA有著瀝青多、礦粉多、粗集料多、細(xì)集料少“三多一少”的特征。20世紀(jì)90年代我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)SMA改性瀝青路面技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，SMA改性瀝青路面在我國(guó)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用[1]。

1 SMA改性瀝青路面特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

1.1 特點(diǎn)

SMA改性瀝青路面是在碎石骨架之中填充瀝青瑪碲脂，從而形成一個(gè)密實(shí)的骨架嵌擠型結(jié)構(gòu)。SMA改性瀝青路面的特點(diǎn)主要包括：①SMA改性瀝青混合料為間斷級(jí)配。例如，SMA—16中，規(guī)格在4.75mm以上的粗集料用量，在混合料中的占比達(dá)到了70%～80%，其中，規(guī)格在9.50mm以上的占二分之一；礦粉用量，在混合料中的配比達(dá)到了8%～13%；規(guī)格為0.075mm的篩孔，通過(guò)率通常為10%，這樣的情況下，粉膠比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)定的1.2。這樣的間斷級(jí)配，大大降低了細(xì)集料的使用量。②瀝青的用量相對(duì)較多，這樣也會(huì)導(dǎo)致礦粉用量的增加，同時(shí)需要使用適量的纖維穩(wěn)定劑。SMA改性瀝青路面使用的纖維穩(wěn)定劑多為礦物纖維、木質(zhì)素纖維，礦物纖維的摻加量約為混合料總量的0.4%。木質(zhì)素纖維的摻加量約為混合料總量的0.3%。③SMA改性瀝青混合料對(duì)材料的要求相對(duì)較高。細(xì)集料宜選擇堅(jiān)硬的人工砂，盡量不要使用天然砂；粗集料應(yīng)當(dāng)表面粗糙、硬度較大、針片狀含量較少；礦粉應(yīng)當(dāng)選擇磨細(xì)石灰粉，盡量不要采用回收礦粉。④SMA改性瀝青混合料的用量約比普通混合料多1%。同時(shí)，SMA改性瀝青路面對(duì)黏結(jié)性的要求較高，應(yīng)選擇溫度穩(wěn)定性較好、軟化點(diǎn)高、針入度較小的瀝青，或使用改性瀝青，如SBS改性瀝青等。⑤配合比設(shè)計(jì)時(shí)，并非完全依賴(lài)于馬歇爾法，也要根據(jù)體積指標(biāo)進(jìn)行確定。馬歇爾試驗(yàn)中，試件成型是雙面各擊50次，目標(biāo)孔隙率為2%～4%，流值、穩(wěn)定度并非主要指標(biāo)?？筛鶕?jù)高溫析漏試驗(yàn)，來(lái)對(duì)瀝青用量進(jìn)行確定。⑥SMA改性瀝青路面對(duì)施工工藝有著嚴(yán)格的要求，應(yīng)適當(dāng)提高施工溫度、延長(zhǎng)拌和時(shí)間，碾壓時(shí)不可使用膠輪壓路機(jī)[2]。

1.2 優(yōu)勢(shì)

SMA改性瀝青路面有著諸多優(yōu)勢(shì)，包括：①SMA是一種以粗集料為主骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，因此具有良好的抗車(chē)轍能力；②瀝青瑪碲脂的用量較大，具有較好的耐疲勞性能、低溫抗裂性能；③表面構(gòu)造較深、空隙大、比較粗糙，具有良好的抗滑能力；④空隙率較小、基本不透水，路面壽命較長(zhǎng)，為降低成本，還可以將表面層的厚度減小?？梢哉f(shuō)，SMA改性瀝青路面使抗滑性與水穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性與高溫穩(wěn)定性等相互制約或矛盾的性能得到了兼顧。

2 工程概況

某高速公路項(xiàng)目，全長(zhǎng)92千米，路基寬度51.5米，雙向八車(chē)道，行車(chē)速度設(shè)計(jì)為110千米/小時(shí)。為提高高速公路的整體質(zhì)量，采用SMA改性瀝青路面。

3 SMA改性瀝青路面的施工技術(shù)要求

3.1 瀝青

全面考慮本工程施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件以及當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、氣候特征等因素，確定對(duì)SMA改性瀝青路面面層的功能要求。本項(xiàng)目中，針對(duì)上面層，選擇SBS—1—D改性瀝青；針對(duì)下面層，選擇70號(hào)A級(jí)瀝青、90號(hào)A級(jí)瀝青；根據(jù)生產(chǎn)地、標(biāo)號(hào)的不同，對(duì)瀝青進(jìn)行分開(kāi)存放，避免由于保管不當(dāng)而導(dǎo)致瀝青質(zhì)量下降；對(duì)瀝青進(jìn)行保存的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制溫度、濕度等環(huán)境因素，通常情況下，儲(chǔ)罐的溫度應(yīng)處于110~170攝氏度的范圍內(nèi)，按A級(jí)要求，配置瀝青與改性劑。

3.2 粗集料

選擇強(qiáng)度較高、耐磨性較好的粗集料。本項(xiàng)目中，在選擇粗集料的時(shí)候，采用反擊式破碎試驗(yàn)，選擇碎石主要用料。本項(xiàng)目中，選擇玄武巖碎石作為粗集料。該材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求與試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表1。工程實(shí)際施工中，若是粗集料與瀝青的粘附性不達(dá)標(biāo)，可根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)增加少量的石灰水、水泥。

表1 粗集料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求與試驗(yàn)結(jié)果

3.3 細(xì)集料

選擇強(qiáng)度較高、耐磨性較好的細(xì)集料，且確保其可以與粗集料實(shí)現(xiàn)兼容。本項(xiàng)目中，選擇在上述實(shí)驗(yàn)中采用的石灰?guī)r碎石磨制的機(jī)制砂作為細(xì)集料。機(jī)制砂可滿(mǎn)足改性瀝青的高溫穩(wěn)定要求，且使用效果較好。選擇優(yōu)選機(jī)制砂作為細(xì)集料，該砂的硬度較高，經(jīng)過(guò)破碎處理后，嵌擠性、棱角性、高溫穩(wěn)定性等，均可以滿(mǎn)足工程施工要求。

3.4 填料

改性瀝青性能主要受到礦粉的影響，礦粉具有促進(jìn)粗集料、細(xì)集料結(jié)合的重要作用。本項(xiàng)目中，采用專(zhuān)用球磨機(jī)制作礦粉，以石磨灰為原材料。制作礦粉的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)雜質(zhì)物進(jìn)行有效處理。確保礦粉干凈、干燥，且保證其能夠與瀝青實(shí)現(xiàn)兼容[3]。

3.5 纖維穩(wěn)定劑

SMA改性瀝青路面的穩(wěn)定性，在一定程度上受到纖維穩(wěn)定劑的影響。添加適量的纖維穩(wěn)定劑，可以改善瀝青的穩(wěn)定、粘結(jié)、分散等性能。在對(duì)纖維穩(wěn)定劑進(jìn)行選擇的時(shí)候，應(yīng)確保其溫度滿(mǎn)足干拌的要求，通常應(yīng)≥250攝氏度，避免存在變質(zhì)問(wèn)題。應(yīng)根據(jù)混合料的總量，確定纖維穩(wěn)定劑的摻合量，通常為0.3%～0.4%，最大不可超過(guò)0.5%。

3.6 配合比

針對(duì)混合料配比，本項(xiàng)目中，按照配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證三個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)展。配合比設(shè)計(jì)中，應(yīng)確定材料類(lèi)型，并確定最佳油石比、一級(jí)礦集料。針對(duì)配合比，采取馬歇爾試驗(yàn)來(lái)對(duì)配合比的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。本項(xiàng)目中，上層面以SMA—13結(jié)構(gòu)為主，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，粒徑最大值為13.20mm，應(yīng)將分界篩孔直徑控制在13.20mm內(nèi)，以便于集料的劃分。

4 高速公路中SMA改性瀝青路面的施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 拌和

在對(duì)改性瀝青混合料進(jìn)行拌和的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)均勻性進(jìn)行有效控制。本項(xiàng)目中，為提高改性瀝青混合料拌和的均勻性，保障其可以滿(mǎn)足施工要求，采取間歇拌和方法，通過(guò)對(duì)拌和時(shí)間、拌和效率進(jìn)行靈活調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拌和質(zhì)量的有效控制。本項(xiàng)目實(shí)際施工中，經(jīng)過(guò)拌和試驗(yàn)，確定拌和時(shí)間為40-45秒。如果拌和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，便會(huì)嚴(yán)重影響拌和的質(zhì)量、產(chǎn)量，因此，必須將拌和時(shí)間嚴(yán)格控制在40-45秒的范圍內(nèi)。除此之外，在對(duì)改性瀝青混合料進(jìn)行拌和的時(shí)候，也要對(duì)瀝青的溫度以及其他材料的溫度變化情況進(jìn)行密切關(guān)注，確保各溫度指標(biāo)處于合理的范圍內(nèi)。瀝青加熱溫度通常情況下不可超過(guò)165攝氏度，集料加熱溫度通常情況下不可超過(guò)220攝氏度。應(yīng)確保瀝青在運(yùn)輸過(guò)程中的溫度處于170-185攝氏度的范圍內(nèi)。

4.2 運(yùn)輸

改性瀝青混合料拌制完成后，應(yīng)將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。在對(duì)改性瀝青混合料進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：①對(duì)運(yùn)輸通道進(jìn)行嚴(yán)格控制，并要保證運(yùn)輸時(shí)間的合理性，避免出現(xiàn)離析問(wèn)題。本項(xiàng)目中，采用自卸車(chē)輛對(duì)改性瀝青混合料進(jìn)行運(yùn)輸，混合料裝車(chē)的時(shí)候，按照先裝兩邊、后裝中間的裝車(chē)順序，并覆蓋帆布，以達(dá)到保溫的效果。②混合料運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)對(duì)運(yùn)料過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，記錄的內(nèi)容包括混合料的出場(chǎng)溫度、到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的溫度等，并對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比，如果超過(guò)限值，則要重新處理，以避免由于混合料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而給施工質(zhì)量造成的不利影響。③在對(duì)混合料進(jìn)行運(yùn)輸之前，應(yīng)將運(yùn)輸車(chē)輛清理干凈。同時(shí)，運(yùn)輸車(chē)輛將混合料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候，還要用高壓水槍對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行沖洗，避免灰塵、雜物等進(jìn)入混合料中，導(dǎo)致混合料的質(zhì)量下降。④安排專(zhuān)門(mén)人員，在混合料運(yùn)輸過(guò)程中開(kāi)展調(diào)度工作，確?；旌狭瞎┙o的效率，以保障攤鋪的連續(xù)性。本項(xiàng)目中，安排3輛運(yùn)輸車(chē)負(fù)責(zé)運(yùn)輸混合料，使用2臺(tái)攤鋪機(jī)進(jìn)行施工。

4.3 攤鋪

將改性瀝青混合料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，可應(yīng)用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪施工。為確保攤鋪質(zhì)量，采取2臺(tái)攤鋪機(jī)配合施工的方式。設(shè)置自動(dòng)找平裝置進(jìn)行找平。攤鋪施工過(guò)程中，對(duì)攤鋪的厚度、攤鋪的平整度進(jìn)行嚴(yán)格控制。實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)遵循連續(xù)、緩慢、均勻的原則進(jìn)行施工。同時(shí)，應(yīng)對(duì)攤鋪速度進(jìn)行合理控制，確保攤鋪速度保持恒定，不能過(guò)慢，也不能過(guò)快。本項(xiàng)目中，攤鋪速度為2.5米/分鐘。

4.4 碾壓

攤鋪?zhàn)鳂I(yè)完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行碾壓處理。本項(xiàng)目中，碾壓施工時(shí)所采用的設(shè)備為振動(dòng)碾壓機(jī)。采用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓的時(shí)候，應(yīng)確保瀝青溫度不低于90攝氏度，碾壓速度為3千米/小時(shí)。碾壓過(guò)程中，按照從低邊向高邊的順序。相鄰的碾壓，應(yīng)預(yù)留一定的重疊間距。針對(duì)無(wú)法使用碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓的部位，如涵洞、匝道、緊急停車(chē)道等部位，可采取人工碾壓的方式。安排專(zhuān)門(mén)人員對(duì)碾壓質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，以確保碾壓質(zhì)量。

4.5 接縫處理

碾壓作業(yè)完成后，應(yīng)及時(shí)對(duì)接縫進(jìn)行處理，以確保施工質(zhì)量。針對(duì)縱向裂縫，可采取熱接縫的處理方式，針對(duì)橫向接縫，則要根據(jù)接縫的大小，對(duì)處理方式進(jìn)行合理選擇。通常情況下，橫向接縫采取冷接縫的處理方式，但實(shí)際操作中，冷接縫的施工難度較大，且會(huì)在一定程度上影響路面的平整度。因此，應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范對(duì)接縫進(jìn)行處理，以保障路面質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，SMA改性瀝青路面有著諸多優(yōu)勢(shì)，在高速公路中應(yīng)用SMA改性瀝青路面的時(shí)候，應(yīng)對(duì)瀝青、粗集料、細(xì)集料、填料、纖維穩(wěn)定劑、配合比進(jìn)行合理選擇、設(shè)計(jì)，并要把控好拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、接縫處理等環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，從而切實(shí)提高高速公路的建設(shè)質(zhì)量。