■柯建聰

（福建省高速公路達通檢測有限公司，福州 350001）

SMA 瀝青混合料具有粗集料、礦粉、瀝青多，細集料少的材料組成特點，能夠形成堅固的骨架嵌擠結構，由于該混合料鋪筑的道路具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，同時抗滑、平整度高以及具備良好的耐久性[1]。 因此，SMA 路面自20 世紀60 年代首次在德國出現(xiàn)以來[2]，在國內(nèi)外得到了較多的研究和應用。 除了優(yōu)異的路面性能和耐久性外，瀝青用量多，導致該種路面形式造價較高，但是總體上來看，SMA 瀝青混合料更多的使用在路面交通量大、重車荷載比重大，對路面結構、性能要求高的路段。 考慮到SMA 路面的優(yōu)異性能，近年來，路面養(yǎng)護中也更多的使用了SMA 路面形式。 鑒于此，本研究依托長深三福三明連接線路面養(yǎng)護工程，對SMA 在養(yǎng)護工程中的應用進行研究和總結。

1 工程概況

長深三福三明連接線是2018 年福建省福銀高速公路等路段路面提升改造工程中的一個養(yǎng)護路段，總長19.735 km，該路段已達到路面設計使用壽命，瀝青路面老化嚴重，路面病害頻繁發(fā)生。 通過統(tǒng)計分析，該路段歷年養(yǎng)護里程并未隨每年的養(yǎng)護而減少，每年有限的養(yǎng)護資金投入也難以最大程度地體現(xiàn)效益，導致養(yǎng)護成本不斷提高。 因此，綜合考慮該路段繁重的交通量和經(jīng)濟社會效益，對該路段主線路面進行大修， 其原路面結構形式為：1 cm 微表處+4 cm AK-16A 抗滑表層+5 cm AC-20I 中面層+7 cm AC-25I 下面層+30 cm 5%水泥穩(wěn)定碎石基層+17～20 cm 3%水泥穩(wěn)定碎石底基層。本次養(yǎng)護施工重構路面的方案為：（1）路面狀況良好，僅存在局部病害的路段， 對局部病害進行處治后直接加鋪SMA-13；（2）病害發(fā)生在上面層及以下結構層，對原路面各病害結構層進行銑刨并重鋪，最后在表面層鋪筑SMA-13。

2 混合料配合比設計

2.1 原材料選取

原材料選?。海?）集料選用三明北石料場生產(chǎn)的粗、細集料，其規(guī)格為0～2.36 mm、2.36～4.75 mm、4.75～9.5 mm、9.5～13.2 mm；（2）瀝青選用中油路通生產(chǎn)的SBS（I-D）改性瀝青；（3）填料選用尤溪東方新源白鈣石粉廠生產(chǎn)的礦粉，為堿性石灰?guī)r磨細而成；（4）木質(zhì)素纖維為鹽城市歐路寶纖維科技有限公司生產(chǎn)，抗剝落劑選用重慶伍圣建材有限公司生產(chǎn)的AR-II 瀝青抗剝落劑。 以上原材經(jīng)檢測，均滿足規(guī)范要求。

2.2 礦料級配選擇

首先對各檔礦料進行篩分，篩分結果見表1。

表1 各檔礦料篩分結果

依據(jù)各檔礦料篩分結果， 結合相關工程經(jīng)驗，初選A、B、C 三組級配， 對應的9.5～13.2 mm∶4.75～9.5 mm∶2.36～4.75 mm∶0～2.36 mm∶礦粉的比例分別為級配A（32∶45∶6∶10∶7）、級配B（30∶43∶8∶11∶8）、級配C（28∶41∶10∶12∶9），三組級配4.75 mm 篩孔的通過率分別為22.3%、25.9%和29.5%，具體級配組成計算結果見表2。 分別檢測三組級配的VCADRC，并根據(jù)工程經(jīng)驗預估瀝青用量為5.8%， 以此瀝青用量制件進行馬歇爾試驗， 測定VCAmix、 空隙率、VMA、VFA 等指標，最終以符合VCAmix≤VCADRC且VMA≥17%為標準確定最終級配，馬歇爾測試結果見表3。

表2 初擬配合比設計組成

表3 初擬三組級配馬歇爾試驗結果匯總

綜合考慮馬歇爾試驗參數(shù)的結果，級配B 的空隙率、礦料間隙率較為合適，瀝青飽和度、穩(wěn)定度符合規(guī)范要求，因此選取級配B 為設計級配。

2.3 最佳瀝青用量確定

以級配B 和預估瀝青用量5.8%為基礎，以0.3%為間隔選取5.5%、5.8%、6.1%3 個瀝青用量，木質(zhì)素纖維摻量選取為瀝青混合料的0.3%， 進行馬歇爾試驗以確定SMA 混合料的最佳瀝青用量，試驗結果見表4。

表4 不同瀝青用量下馬歇爾試驗結果

據(jù)表4 可知，當瀝青用量為5.8%時，混合料的空隙率為3.8%， 而其他指標均符合規(guī)范要求且處于較好的范圍內(nèi)，進一步考慮到該路段為重載交通路段， 所以取瀝青用量為5.8%為最佳瀝青用量。

2.4 瀝青混合料性能檢驗

依據(jù)設計級配和5.8%的瀝青用量制備試件，進行謝倫堡析漏、肯塔堡飛散、浸水馬歇爾、凍融劈裂、車轍、彎曲、滲水試驗，結果顯示該級配和瀝青用量下混合料的路用性能滿足要求， 試驗結果見表5。

表5 瀝青混合料性能驗證結果

3 質(zhì)量控制要點分析

瀝青路面保持耐久使用的關鍵，不僅要求采用良好的配比設計、優(yōu)質(zhì)的原材以及性能先進的筑路機械，還需要高超的施工質(zhì)量控制技術。對于SMA-13 瀝青混合料施工質(zhì)量控制一般是從混合料的拌和、運輸、攤鋪、碾壓4 個環(huán)節(jié)進行，相應的質(zhì)量控制技術已經(jīng)很成熟了，在此不再贅述。 結合近年來有些高速公路瀝青路面出現(xiàn)了早期病害嚴重、路面服務水平降低的現(xiàn)象，這可能與施工質(zhì)量控制的因素有較大的關系，因此進一步歸納總結施工過程中質(zhì)量控制的要點顯得特別的重要。

3.1 下承層的質(zhì)量控制

高速公路養(yǎng)護施工與新建高速的施工有所不同，一般是在原路面上直接加鋪或銑刨舊路面后重鋪，那么就需要對下承層進行處理，使其滿足施工的要求。

3.1.1 對于直接加鋪段

（1）首先對舊路面的標線進行銑刨清除，舊標線的存在影響加鋪層的平整度、加鋪層與舊路面的黏附情況等， 所以務必將舊標線徹底清除干凈；（2）對于裂縫病害，采用割槽灌縫后張貼SBS 瀝青防水抗裂貼的方式處治，以減緩裂縫病害往上延伸及路面水通過裂縫入侵下層造成水損害；（3）對于上下坡、彎道路段，采用微銑刨的方式進行拉毛處理，以增加此類路段加鋪層與舊路面的粘結力；（4）清除路面雜物、灰塵、油污等，最后按規(guī)定灑布粘層油。

3.1.2 對于銑刨重鋪段

（1）根據(jù)刻畫好的銑刨面積和設計銑刨深度沿行車方向進行銑刨，當坑槽中出現(xiàn)夾層時，需要增加銑刨深度至徹底裸露出堅實底層為止，邊角無法銑刨的地方應該用切割機切割，再用風鎬和鐵鍬人工清除，以保證槽壁整齊垂直、槽底平整；（2）為保障銑刨重鋪層與舊路面接縫處的粘結，在攤鋪SMA瀝青混合料前，采用SBS 瀝青防水立面貼張貼在槽壁上以增加接縫處的粘結效果；（3）清除工作面上的碎石、浮料等，使工作面潔凈、干燥，最后按規(guī)定灑布粘層油。

3.2 原材料的質(zhì)量控制

3.2.1 集料

集料的質(zhì)量主要從以下3 個方面進行把控：（1）加強料源管理。 近年來，隨著環(huán)境保護力度的加大，碎石開采受限，地材供應緊張，導致碎石采購雜亂無序，影響路面質(zhì)量的穩(wěn)定、均質(zhì)。 因此，在施工準備階段，應摸底排查工程項目所在地周邊的所有的潛在料源，對碎石材質(zhì)、生產(chǎn)工藝、儲量、碎石性能指標、運距、成本等進行綜合比選，以確定路面各結構層的料源穩(wěn)定。 （2）由于粗集料占比較高，SMA對其的要求比較嚴格，不僅要求耐磨堅硬、集料顆粒近似于立方體， 而且要求表面構造較為粗糙、針片狀含量小， 集料顆粒間易于形成良好的嵌擠結構；對于細集料，應干凈堅硬，有良好的嵌擠、棱角性能，具備一定的精細級配，以提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，同時應嚴格控制≤0.075 mm 的顆粒含量。 （3）對于進場的集料原材，應嚴格控制其合成級配，合成級配應滿足規(guī)范和設計的要求范圍。 一方面，合適的級配范圍是構筑堅固的骨架嵌擠結構的基礎；另一方面，合成級配偏粗或偏細將影響比表面積的大小， 進而影響集料上裹覆的瀝青膜厚度，瀝青膜偏厚可能會導致施工中出現(xiàn)油斑、 推移；瀝青膜偏薄， 可能會導致攤鋪的瀝青混合料難以壓實、空隙增大，出現(xiàn)滲水系數(shù)不合格。

3.2.2 改性瀝青

改性瀝青的質(zhì)量把控：（1）選擇信譽良好的供應商和瀝青品牌進行采購，對于SBS 改性瀝青應選派專人駐場監(jiān)造，同時定期從源頭上即瀝青生產(chǎn)罐內(nèi)抽檢改性瀝青， 送不相關的第三方進行檢測，最大程度避免瀝青供應商以次充好、品牌假冒、混兌調(diào)和等，確保使用在路面上為優(yōu)質(zhì)改性瀝青。 （2）有研究表明[3-4]，改性瀝青中SBS 含量是影響改性瀝青性能的重要因素，改性瀝青的各項指標會隨著SBS含量的變化發(fā)生相應的變化，在其性能影響上SBS的含量存在臨界值，一般臨界值在5%左右。通常在SBS 含量≤5%的范圍內(nèi)， 隨著SBS 含量的增加，改性瀝青的針入度有所下降、軟化點會升高、粘度值也會隨之升高；但當SBS 含量＞5%時，其相應指標反而會下降。 由此可以得出，恰當?shù)腟BS 摻量才能使改性瀝青達到最佳使用性能。

因此，施工中應按照設計文件要求嚴格控制改性瀝青中SBS 的含量，現(xiàn)場配備SBS 含量快速檢測儀器，實行專人檢測、每車必檢。

3.2.3 礦粉

礦粉在瀝青混合料中的作用主要是與瀝青形成瀝青膠漿，裹覆在集料顆粒之上。 一般設計文件上對礦粉中消石灰的添加量有要求，多為≮20%，按要求添加消石灰，有助于黏附性的提高，但在實際施工管控中，由于成本的原因，消石灰的添加量不盡如人意，因此，應增加礦粉采購預算，加強礦粉中消石灰含量的檢測力度，確保應用到工程中的礦粉質(zhì)量。

3.2.4 抗剝落劑

嚴格控制抗剝落劑的添加及添加量，料源的不穩(wěn)定性等導致集料黏附性差異較大，使用抗剝落劑可以在很大程度上改善集料與瀝青的黏附性。 因此，實際施工中應對新進場的改性瀝青檢驗合格后在注入瀝青罐時同步添加抗剝落劑，并在瀝青罐內(nèi)強制攪拌，添加數(shù)量應根據(jù)設計要求而定，不可過多或過少，添加過程應安排專人負責。

3.3 施工過程中溫度控制

對于普通熱拌瀝青混合料而言，溫度對路面質(zhì)量的影響很大，從混合料生產(chǎn)到攤鋪碾壓結束后開放交通，溫度控制貫穿其中。 而SMA 混合料中因為添加了大量的礦粉、木質(zhì)素纖維，其施工難度比普通瀝青混合料更高，因此更應該加強對施工過程中的溫度控制。 （1）由于礦粉、木質(zhì)素纖維含量高，且為常溫狀態(tài)直接添加， 因此SMA 混合料生產(chǎn)中集料達到加熱溫度要比普通熱拌瀝青混合料要高些許；改性瀝青的加熱溫度應根據(jù)現(xiàn)場實際情況合理控制， 溫度偏低時可能造成混合料拌合不均勻，溫度偏高又有可能造成瀝青的老化。 一般來說，SMA-13 瀝青混合料的加熱溫度要比普通瀝青混合料高10℃～20℃，在實際應用中應根據(jù)材料情況（如干濕狀態(tài)）、壓實厚度、現(xiàn)場氣候條件等具體分析確定。（2）由于改性瀝青軟化點高、黏度大，因此改性瀝青混合料SMA-13 的施工適合在高溫狀態(tài)下而不適合在低溫下施作。 在實際施工中，改性瀝青混合料SMA-13 的施工溫度應根據(jù)瀝青的標號與黏度、鋪裝層厚度、改性劑種類與摻量、現(xiàn)場氣候情況等而定。 SMA-13 混合料的施工溫度可以依據(jù)表6 中的溫度選擇。 根據(jù)施工經(jīng)驗，在具體操作時施工溫度可依據(jù)材料狀況、當?shù)貙嶋H情況作適當調(diào)整。 對于改性劑使用量偏多、瀝青黏度偏大的情況，施工溫度適宜選擇規(guī)定范圍的上值， 反之則選擇下值；對于施工現(xiàn)場氣溫偏低時，施工溫度可適宜選擇規(guī)定范圍的上值，反之則選擇下值。

表6 SMA-13 混合料施工溫度范圍要求

3.4 瀝青含量控制

在保證堅固的骨架嵌擠結構的基礎上，合適的瀝青含量對于SMA-13 混合料的施工質(zhì)量同樣重要。 在生產(chǎn)中，改性瀝青使用量必須嚴格按照配合比進行單獨計量，而后再注入到拌和鍋中，正常情況下不可過多或過少，如若瀝青含量過多，會大大降低瀝青混合料高溫性能，同時也會對路面構造深度產(chǎn)生不利影響， 甚至會使施工的路面上出現(xiàn)泛油；如若瀝青含量過少，裹覆在集料上的瀝青膜偏薄，混合料難以壓實，造成空隙率偏高，滲水系數(shù)將會偏高，路面雨水容易進入路面，造成耐久性降低。

在實際施工中可以三個方面去把控瀝青含量：（1）每施工日的上、下午在施工攤鋪現(xiàn)場的攤鋪機兩側(cè)各取一組混合料，進行馬歇爾試驗及燃燒爐法測瀝青含量， 掌握當日生產(chǎn)混合料的瀝青含量、空隙率以及穩(wěn)定度、流值等技術指標，根據(jù)當日試驗結果并參照前幾日的瀝青含量數(shù)據(jù)作相應調(diào)整或不作調(diào)整。 （2）確保拌和樓控制電腦的打印裝置運行良好， 每施工日結束后及時逐盤打印瀝青使用量、各倉集料使用量、瀝青混合料的重量，繪制瀝青含量波動圖，并與試驗檢測數(shù)據(jù)進行比對。 （3）每施工日或定期計算瀝青混合料出料重量、 瀝青消耗量，驗算瀝青使用量是否合適。 以上3 種方式計算出的瀝青使用量或瀝青含量可以相互比對，確保瀝青含量合適，當出現(xiàn)較大偏差時應及時查找原因并及時解決。

4 結語

本研究依托實際工程對SMA-13 的配合比設計進行了研究，并結合多年工程經(jīng)驗，總結分析了SMA-13 在養(yǎng)護施工中質(zhì)量控制的要點， 為SMA瀝青路面技術進一步推廣應用提供了技術上思考。 相信在經(jīng)濟水平和生活質(zhì)量穩(wěn)固上升的今天，SMA 路面不論在道路新建還是養(yǎng)護中的應用都會越來越多。