浅谈公路工程改性沥青SMA路面施工技术要点及质量控制

　　摘要:本文主要介绍了公路工程改性沥青SMA路面的配合比设计和主要施工技术的质量控制，及SMA的路面质量检测。
　　关键词:改性沥青；SMA；路面施工；质量控制
　　改性沥青SMA（玛蹄脂碎石）是一种由改性沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量的细集料组成的沥青玛蹄脂结合料，填充间断级配的粗集料骨架而形成的嵌挤型密实结构混合料。其抗滑、耐磨、密实耐久、抗疲劳、抗车辙、减少高温变形和低温开裂等优点，决定了其在公路工程中的广泛使用。
　　一、SMA配合比设计
　　SMA沥青混合料配合比设计是采用马歇尔试验方法进行的，但最佳用油量的确定则以空隙率和谢伦堡沥青析漏试验为主。首先根据选择的原材料，由试验室根据各项技术指标确定目标配合比。经马歇尔试验、高温车辙试验和试铺验证最终确定生产配合比。目标配合比在试验室进行，先根据原材料筛分结果计算矿料配合比，使初配的矿料合成级配接近规范要求的中值。根据参考沥青用量选定一个接近中值的百分比，再上下变化两组沥青用量，每组间隔为0.3％。用控温自动小型沥青混合料拌合机拌制混合料，按要求制作5组试件，进行马歇尔试验，根据各项指标综合确定最佳沥青用量，并进行车辙试验以验算所确定的矿料级配和最佳沥青用量。生产配合比是按照目标配合比，在拌合厂进行实际试拌，再以拌合设备二次筛分后进入各热料仓的材料取样筛分，重新合成矿料配合比，以此确定各热料仓的材料比例，再干拌合成料后进行筛分验证，同时反复调整冷料比例，达到供料均衡，最后确定生产配合比。
　　工程所用的改性沥青SMA-13沥青混合料生产配合比为10mm～13mm碎石：5mm～10mm碎石：人工砂：矿粉=52：21：16：11。最佳沥青用量为6.1％，实测密度为2.354g／cm3，理论密度为2.445g／cm3，空隙率3.7％，矿料间隙率17.5％，饱和度78.7％，稳定度8.19kN，流值4.22mm。
　　二、SMA路面施工控制
　　(一)拌和
　　SMA与普通密级配沥青混凝土(AC)的最大不同之处是SMA为间断级配、粗集料粒径单一、量多、细集料很少、矿粉用量多。由于SMA的上述特点，给混合料的拌和带来不少困难。首先是热料仓的材料数量严重不均，粗集料仓一个料斗经常不够，细集料仓经常溢料。由于SMA不允许使用回收粉尘，而集料中一般含粉尘又较多，袋式回收装置很快会被填满，此时必须停止拌和，将回收粉尘排放出去，所以拌和过程中，真正拌合时间不多，放料、等料、排料占了大半时间。因此SMA的生产效率较低。SMA需要使用纤维，一般需要增加干拌时间5s～10s，温拌不再增加时间。本工程沥青拌合设备为一套M300型间歇式沥青拌合机，每锅拌合时间不少于55s，其中干拌15s～20s，加结合料后拌和20s，加矿粉后拌和20s。在拌和时，计算好每锅混合料所需木质素纤维，由专用设备加入，确保拌和均匀。改性沥青影响拌和主要表现在拌合温度，一般需要提高约20℃。在控制各种材料用量准确的情况下，SBS改性沥青加热温度控制在160℃～265℃，集料加热温度必须控制在190℃～200℃，沥青混合料拌合温度控制在180℃～190℃，出厂温度控制在175℃～185℃之间。根据现场观察，如果混合料冒浓的青烟，说明温度过高，改性沥青会严重老化，失去粘结力；冒白烟属正常现象。
　　（二）SMA的运输
　　SMA的运输采用大吨位自卸车运输。运输车辆要在车厢上设专用温度检查孔，车箱内清洗干净。装料时，汽车应前后移动分三堆装料，减少粗集料的分离现象。料车要搜盖好，用来保温、防雨、防尘，若在气温偏低时施工，最好加一层棉被。运料车的总运输量应大于拌和能力。
　　（三）SMA的摊铺
　　由于改性沥青比例大，混合料比较粘，摊铺温度高，摊铺阻力大，故一般用履带式摊铺机摊铺。摊铺前应按虚铺(虚铺系数为1.15～1.35)厚度调整好摊铺机，可在熨平板下加置与虚铺厚度等厚的不易变形的木质垫板，并使摊铺机熨平板加振。本工程采用两台摊铺机联合成梯队作业，全幅铺筑，前后错开10m～20m，重叠10cm，使纵缝形成热接茬。混合料到现场后，应及时摊铺，温度不低于160℃，并确保摊铺连续进行。根据供料情况，摊铺的行进速度控制在1.5m／min～2.0m／min。摊铺机匀速前进，不可中途变速，并尽量减少停顿。摊铺过程中随时检查摊铺机的虚铺厚度和横坡，不符合要求的，及时进行调整。
　　（四）SMA的碾压
　　SMA碾压时，一般不允许采用胶轮压路机，碾压程序重点分初压、终压两个阶段，一般钢轮压路机紧跟摊铺机碾压。SMA在初压时一般不会产生推移现象，可以直接开振动，振动碾压4～5遍，最后静压一遍消除轮迹。初压时混合料温度应≥150℃，碾压段长度控制在30m左右，终压结束温度≥110℃。振动碾压时应采用高频低幅，既保证压实度，又不致将碎石骨料压裂。另外，摊铺和碾压在施工过程式中均不应停顿，机械加油和加水都要交替进行。其横缝处理与普通沥青混凝土路面处理方法相同。
　　（五）接缝
　　为了防止边缘部分下塌，继续摊铺时都要进行冷接缝处理。由于改性沥青混合料切割比较困难，因此在每次施工结束前，应在端部设置挡板，即垫上与压实厚度相同的木板，压路机正常压实，结束后移去木板，并将木板外侧的沥青混合料挖除，下次施工时便可接着铺新的混合料。另外，由于拌和供料的不足造成铺筑速度减慢，接缝冷却的问题也时有发生，再摊铺时也要在边部设置挡板。在下次施工前，先用摊铺机熨平板对预留的横缝端部预热，再行摊铺，用钢轮压路机对横缝进行横向静压。开始时压路机轮宽的10cm～20cm置于新铺的沥青混合料上碾压，然后逐渐移至整个滚轮进入新铺层之上，开始先静压，然后振动碾压。在施工计划上应尽量减少纵横缝的产生，以提高整体质量。
　　三、质量检测
　　压实度是评价SMA沥青混合料路面工程质量的重要指标。如果压实度控制不好，SMA混合料路面就达不到设计要求，会导致路面渗水，出现早期松散。检测压实度的方法有钻芯取样法和核子密度仪检测法。前者检测准确度高，但成本高、路面损害大且测试周期长。后者试验方法简单经济、对路面无损害、检测速度快，但准确度较低。如果能用钻芯取样对核子密度仪进行标定，可提高其检测准确度，那么核子密度仪检测法将是一种较为理想的检测方法。本工程对SMA混合料面层的检测采用钻芯检测法，检测数量以每200m每车道1处。经检测所有检测点的密实度均达到98.5％以上，符合设计要求。
　　参考文献：
　　[1]公路改性沥青路面施工技术规范(JTJ036—98)[S].北京人民交通出版社.1999．4.
　　[2]殷岳川.公路沥青路面施工[M].北京.人民交通出版社.2000.
　　[3]郭忠印,李立寒.沥青路面施工与养护技术[M].北京.人民交通出版社.2003.

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