廣東冠粵路橋有限公司 511450

摘要：瀝青瑪碲脂碎石路面（簡稱SMA）路面，產(chǎn)生在20世紀60年代的德國，因為SMA路面抗滑、抗車轍等性能優(yōu)良，逐漸在高速公路、重交通道路等工程中開始廣泛應用。隨著我國高速公路建設事業(yè)的飛速發(fā)展，高速公路瀝青路面建設市場也從國外引進了多種瀝青路面結構，尤其是SMA-13（SBS）改性瀝青路面結構在廣東等省份逐漸得到廣泛應用。SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土路面具有良好的高溫穩(wěn)定性、耐久性、表面特性、低溫抗裂等優(yōu)良特性，本文依據(jù)廣佛、佛開等高速公路的應用實踐來探討SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土在高速公路瀝青路面上面層的應用。

關鍵詞：SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土；上面層

現(xiàn)今，SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土在路面施工中應用的越來越廣泛，這主要得益于它的各種優(yōu)良性能，在眾多的工程實踐中一方面取得了成功的經(jīng)驗，另一方面也有不少的教訓，主要體現(xiàn)在部分完工高速公路在通車后出現(xiàn)了泛油、車轍等病害情況。因此我就結合廣佛、佛開等高速公路的成功經(jīng)驗，從SMA-13改性瀝青混凝土的原材料選定、配合比設計以及施工過程的各個環(huán)節(jié)包括瀝青混合料的運輸、攤鋪、碾壓等方面探析研究如何做好SMA-13（SBS）改性瀝青混凝土上面層。

1、原材料選定

（1）碎石原材料的選擇

SMA-13混合料依靠粗集料接觸和緊密嵌擠而形成骨架結構。為防止碎石顆粒在車輛荷載的擠壓過程中發(fā)生破碎，對粗集料的質量有嚴格的要，也可以說粗集料是SMA-13質量控制的關鍵。一般要求使用高質量的軋制粗集料，其巖石應堅韌，具有較高的強度與剛度。由于SMA路面大多應用于交通量比較大的道路上作為表面層，一方面從抗滑要求，需要石質質地堅硬，經(jīng)久耐磨；另一方面正因為嵌擠好，需要良好的抗碎裂性能。因此在廣東省一般根據(jù)本地碎石材料蘊藏情況選用輝綠巖、閃長巖等巖石，尤其是近年來閃長巖應用越來越廣泛。

（2）粗集料的質量要求

粗集料的針片狀顆粒含量應嚴格控制。針狀和片狀的粒料，在車輪荷載作用下，很容易折斷碎裂，使混合料的細料增多，級配容易發(fā)生變化。而且碎石破碎面沒有瀝青裹覆，成為混合料的內部損傷。石料的針片狀顆粒含量對混合料通過4.75mm顆粒含量的變化有直接關系，而SMA混合料的性質對集料4.75mm通過率十分敏感，要求針片狀顆粒含量不能僅看標準，而必須看實際情況。我國行業(yè)規(guī)范要求高速公路表面層針片狀含量不超過15%，而廣東省內近年來還對該指標提高要求，一般不超過10%。

推薦SMA-13用粗集料質量要求

技術指標技術要求技術指標技術要求

石料壓碎值，不大于（%）18堅固性，不大于（%）12

洛杉磯磨耗損失，不大于（%）28針片狀顆粒含量，不大于（%）10

視密度，不小于（t/m3）2.60水洗法小于0.075顆粒含量，不大于（%）1

吸水率，不大于（%）2.0軟石含量，不大于（%）2

對瀝青的粘附性等級5石料磨光值，不小于42

（3）細集料

在SMA混合料中，小于4.75mm的細集料用量為10%～20%，但同樣要求石質堅硬、富有棱角，并有一定的表面紋理、軟質含量少、塑性低且黏土含量不超過1%。廣東省內今年來要求細集料采用機制砂。天然砂由于顆粒接近于圓形，摩阻力小，故不宜采用。

（4）礦粉

礦粉是SMA混合料中的重要組成部分，它與瀝青混合形成瑪蹄脂，從而影響SMA的性能。礦粉對混合料產(chǎn)生“加勁”效應，降低瀝青的流動性，增加黏度。其質量對混合料的穩(wěn)定性與抗車轍能力有較大的影響，因為要充分重視礦粉的選擇。一般建議采用石灰?guī)r生產(chǎn)的礦粉。而且細度要求不能過細或過粗，一般要求200號篩的通過率大于65%。

（5）瀝青

國外對于鋪筑SMA路面是否應該采用改性瀝青，眾說不一。但是我國對于重交通道路，為了抗車轍一般都采用SBS改性瀝青。廣東省內已經(jīng)通車的高速公路SMA瀝青路面均采用SBS改性瀝青，且應用效果良好。

（6）纖維

為了防止瀝青滴漏，一般在SMA混合料中都使用纖維材料，也可以使用輪胎切碎的顆粒。纖維在SMA混合料中不僅是為了吸油，防止瀝青滴漏，其在瑪碲脂中還起其他重要作用，包括：吸附、穩(wěn)定、加筋等作用。纖維一般分為木質纖維和有機合成纖維。廣東已通車SMA高速公路瀝青路面一般都采用木質纖維，應用效果良好。

2、配合比設計

SMA的結構可分為兩個部分，其一是粗集料構成的空間骨架；其二是由瀝青、礦粉及纖維等材料組成的瑪碲脂?，旐谥畛湓赟MA混合料骨架的空隙中，形成密實骨架結構，這是SMA混合料與傳統(tǒng)瀝青混合料在結構組成上的主要區(qū)別。廣東省內SMA-13瀝青混合料一般采用馬歇爾設計法。設計技術要求根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范及設計文件相關要求，而且根據(jù)實際情況可進行適當調整。配合比設計分為目標配合比設計、生產(chǎn)配合比設計及生產(chǎn)配合比驗證三個階段。

（1）集料級配設計

級配對SMA-13瀝青混合料密度、空隙率，礦料間隙率等體積指標以及 SMA力學性能有較大影響。因此，級配選擇是SMA瀝青混合料配合比設計的關鍵。通常，級配設計初選3個以上級配進行比較，擇優(yōu)選擇。對于SMA-13，以4.75mm通過率作為級配控制點。在設計中，初選上、中、下3種通過率，通過率間隔一般為3%。為確保目標配合比的準確性，將全部集料逐檔篩分，然后按照上、中、下三種級配通過率進行配料。

（2）初試瀝青用量選定

SMA-13混合料最佳油石比通常是6.0%，但結合SBS改性瀝青的特性、瀝青結合料的密度及黏度，實時調整初試最佳油石比。采用同一初試油石比，成型三組馬歇爾試件。根據(jù)黏溫曲線確定混合料的成型溫度。由三種級配曲線馬歇爾試驗的結果確定推薦級配。

（3）確定最佳油石比

確定礦料設計級配后，在初試瀝青用量的基礎上擴大油石比的范圍，成型試件進行馬歇爾試驗，確定油石比的合理范圍。取油石比的范圍一般按初試油石比為中間油石比，以0.2%～0.4%為間隔，調整3個不同的油石比進行馬歇爾試驗。檢測不同油石比的馬歇爾試件體積參數(shù)與力學性質。根據(jù)期望的設計空隙率，確定油石比，作為最佳油石比。如初試油石比的混合料體積指標恰好符合設計要求時，可以省去此步驟，但宜進行一次復核。

（4）SMA-13（SBS）混合料的性能檢驗

確定最佳油石比后，通過各種標準試驗檢測SMA-13（SBS）混合料的性能。其中馬歇爾試驗檢測體積參數(shù)和基本力學性能；凍融劈裂試驗檢測混合料的抗水性能；車轍試驗檢測高溫抗車轍性能；謝倫堡瀝青析漏試驗檢測瀝青析漏損失；肯塔堡飛散試驗檢測飛散損失等。通過檢測，如果各項指標均滿足設計要求，表明所配制的瀝青混合料具有良好的路用性能。如果有某項或某幾項指標無法滿足設計要求則需要尋找原因并微調參配比例重新試驗直至各項指標均能滿足設計要求。

（5）生產(chǎn)配合比設計

對于間歇式瀝青拌和樓，按規(guī)定方法取樣測試各熱料倉的材料級配，確定熱料倉的配合比，供拌和機控制室使用。取目標配合比設計的最佳瀝青用量OAC、OAC±0.3%等3個瀝青用量進行馬歇爾試驗和試拌，通過室內試驗及從拌和機取樣試驗綜合確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量，由此確定的最佳瀝青用量與目標配合比設計的結果的差值不大于±0.2%。對于連續(xù)式拌和機可省略生產(chǎn)配合比設計步驟。但是廣東省內原材料的穩(wěn)定性較差，因此一般選用間歇式瀝青拌和機。

（6）生產(chǎn)配合比驗證

拌和機按生產(chǎn)配合比結果進行試拌、鋪筑試驗段。按確定的拌和比例、拌和溫度、拌和時間生產(chǎn)瀝青混合料，經(jīng)過運輸、攤鋪、碾壓后鋪成試驗段；檢查試驗段有無離析、滲水等現(xiàn)象；鉆芯取樣檢測厚度、壓實度、馬歇爾穩(wěn)定度等指標；抽樣檢查瀝青混合料的礦料級配及油石比；在各項技術指標均達到滿意后，可確定生產(chǎn)配合比。對確定的標準配合比，宜再次進行車轍試驗和水穩(wěn)定性檢驗。

3、關于SMA-13（SBS）改性瀝青混合料生產(chǎn)及施工的建議

（1）級配關鍵控制點

SMA礦料級配對路面的抗?jié)B性能影響很大，規(guī)范對于4.75mm篩孔通過量提出的20%～34%的范圍太寬，對生產(chǎn)失去了指導意義，簡單地采用中值也未必合適。為此建議4.75mm通過率控制為25%～33%，并盡量選擇中值（29%）偏上的通過率，以保證SMA路面不透水。同時，要保證0.075mm篩孔的通過量大于10%，而2.36～4.75mm之間的顆粒要盡可能的少，以不超過6%為佳。

（2）用油量

混合料的礦料級配、瀝青用量、纖維用量、拌和溫度及碾壓溫度是控制路面施工的關鍵因素。當采用了正確的礦料級配、瀝青用量、纖維用量及施工溫度后，則路面的施工質量就有了保證。設計油石比要根據(jù)（SBS）改性瀝青性能及拌和設備與室內試驗的差異性進行微量調整。

（3）纖維

在進行SMA瀝青混合料拌和時，應將纖維與礦料干拌均勻后再噴入熱瀝青，要保證每盤SMA混合料不得少加、漏加纖維，否則將導致路面泛油。建議采用自動投送裝置，保證添加均勻性。如果采用顆粒狀木質纖維，不易與石料拌和均勻，如采用這樣纖維尤應注意保證纖維與石料拌和的均勻性。

（4）混合料拌和

混合料的拌和均勻性和穩(wěn)定性對于SMA-13改性瀝青混合料的施工質量有重要的影響。因此要控制好源頭，保證出廠混合料的拌和質量。

①由于（SBS）改性瀝青儲存容易沉淀離析，并且改性瀝青加溫難度較大，因此在改性瀝青儲存罐內應該加裝攪拌器，可以設置攪拌的時間間隔，大約每隔3～4h就需要攪拌一次，保證改性瀝青材料的均勻性及加溫的時效性；

改性瀝青混合料拌合時間根據(jù)試拌確定，以瀝青均勻裹覆集料為度。間歇式拌和機每盤的生產(chǎn)周期不宜少于45s（其中干拌時間不少于5～10s），SMA-13改性瀝青混合料可根據(jù)實際情況適當延長拌和時間，一般5s，保證攪拌均勻性。SMA-13改性瀝青混合料的出廠溫度控制在170～185℃，可適當提高但不能高于195℃，否則應予以廢棄；

間歇式拌和機應配備保溫性能良好的成品儲料倉，儲存過程中混合料溫度下降不得大于10℃，且不能有瀝青滴漏，SMA-13改性瀝青混合料只限當天使用。

④SMA-13改性瀝青混合料的拌和要特別注意礦粉的及時足量添加。因為SMA-13改性瀝青混合料細集料添加量小，而且骨架空隙率大，因此礦粉起到非常重要的吸油及填充的效果，保證混合料的滲水性能。

（5）運輸及攤鋪

SMA-13改性瀝青混合料要及時運輸并攤鋪并保證溫度，因此運輸需要采取相關措施保證混合料的均勻性及溫度。

①在對熱拌的瀝青混凝土運輸不同于其他的混凝土，一般要求采用大噸位的經(jīng)過特殊改裝的貨車進行運輸，并且路途比較遠，要求貨車承重性能比較好而且要求車廂進行全覆蓋。如出現(xiàn)車廂板滴漏時，應采取措施予以避免；

② SMA改性瀝青混凝土有著高度的粘著特性，很容易就與貨車的底部黏在一起，而為了防止這種狀況的出現(xiàn)，可以在裝載前就做好相關的防護措施，例如在車廂的底部刷上一層植物油或中油，只要確保SMA改性瀝青混凝土不會粘著在貨車底部即可，不需要涂抹過多。料車裝料時應遵循前、后、中順序多次裝料，控制混合料的離析；

③攤鋪設備應根據(jù)性能在螺旋布料器位置加裝反向葉片及擋料膠皮，減少攤鋪離析，保證攤鋪的均勻性，并且要控制攤鋪速度在1～3m/min。要求攤鋪設備采用非接觸式平衡梁。

④攤鋪時的松鋪系數(shù)根據(jù)試鋪確定。螺旋布料器應相應于攤鋪速度調整到保持一個穩(wěn)定的速度均衡地轉動，兩側應保持有不少于送料器2/3高度的混合料，以減少在攤鋪過程中混合料的離析。攤鋪機夯錘頻率及幅度依據(jù)試鋪確定后不做調整。

（6）碾壓的控制要點

碾壓是施工控制的一個關鍵工序，壓實好壞直接關系到瀝青路面的質量水平及使用性能。通過試驗路確定壓路機的組合方式及初壓、復壓、終壓（包括成型）的碾壓步驟，以達到最佳碾壓效果。碾壓應遵循“緊跟慢壓、由低而高、由內向外”的原則。

①壓路機應以慢速而均勻的速度碾壓，控制好碾壓速度及方向，保證碾壓的均勻性和及時性，防止碾壓線路及方向的突然改變導致混合料的推移。

②初壓應緊跟在攤鋪機后面，并保持較短的初壓區(qū)的長度，以盡快使表面壓實，減少熱量散失。在不發(fā)生嚴重推移和裂縫的前提下，初壓、復壓、終壓都應在盡可能高的溫度下進行。

③復壓緊跟在初壓后進行，相鄰碾壓帶重疊后輪的1/2寬度，并不少于20cm。

④終壓緊跟在復壓后進行，復壓后如無明顯輪跡可免去終壓。

⑤SMA-13（SBS）改性瀝青路面經(jīng)過試驗路段鋪筑能確定輪胎壓路機碾壓能達到良好效果的話可采用該工藝，否則不能輕易采用輪胎壓路機，以防止將瀝青結合料搓揉擠壓上浮。

⑥SMA-13（SBS）改性瀝青路面采用振動壓路機或鋼筒式壓路機碾壓。振動壓路機應遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進行碾壓。

4、結語

通過總結SMA-13（SBS）改性瀝青路面在廣佛、佛開等高速公路的成功應用經(jīng)驗，其優(yōu)良的路用性能得以良好的體現(xiàn)，可以很好的適應廣東省內對于既能經(jīng)久耐用又有良好舒適性，而且能很好的滿足飛速發(fā)展的交通量對于瀝青路面更高的承載和耐磨及抗車轍的要求。該路面結構在廣東省今后的高速公路路面建設中將有更加廣泛的應用前景。