侯建華

（衡水龍翔公路工程勘察設(shè)計咨詢有限公司，河北衡水 053000）

0 引言

SMA 最初是為解決瀝青路面車轍問題而研發(fā)的一種新型斷級配瀝青混合料，作為廣泛應(yīng)用于我國路面工程中的瀝青瑪蹄脂碎石路面的原料，SMA 主要由瀝青瑪蹄脂（含有礦粉、穩(wěn)定劑等，作為填充介質(zhì)）與集料（作為混合料的骨架）均勻細密地組合而成，其中的集料粒徑較大，屬于粗骨料。混合料中的粗骨料互相鑲嵌擠壓形成基本框體，表現(xiàn)出較強的剛度，可抵抗大部分普通條件下產(chǎn)生的變形。SMA 中的瀝青瑪蹄脂則憑借所含的礦粉與纖維，通過充填遍布骨架之間的孔隙，使混合體表現(xiàn)出優(yōu)異的抗裂強度與防水耐久性能。

一般情況下，在瀝青混合料的類別中，懸浮-密實結(jié)構(gòu)所使用的粗骨料大多采用玄武巖，但玄武巖在一些地區(qū)的分布較少，原材料價格高昂，導(dǎo)致應(yīng)用性價比較差。為此，基于當(dāng)?shù)卦墓?yīng)市場實際情況，因地制宜地選用其他類型的粗骨料以替代玄武巖，配制出一種新型SMA-13 瀝青混合料具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的應(yīng)用前景。

1 工程概況

某高速公路區(qū)間為一條南北向直線路，屬于我國高速公路規(guī)劃網(wǎng)中的關(guān)鍵一環(huán)，區(qū)間公路設(shè)計全長約為12km，規(guī)劃紅線寬50m。由于該高速公路建設(shè)項目當(dāng)?shù)氐氖袌龉?yīng)原材中的玄武巖資源較少，且價格昂貴，因此擬采用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)量較多的石灰石進行替代，研發(fā)配制一種新型的SMA-13 瀝青混合料，并選取某段一定長度的高速公路作為試驗段，通過檢測試驗等手段判定該瀝青混合料的路用性能，并從中總結(jié)經(jīng)驗，進而更好地進行推廣應(yīng)用。

在實際配制與生產(chǎn)試驗中，主要考慮解決的方向為：一是采用石灰石作為瀝青混合料的粗骨料時，由于石灰石質(zhì)地較軟，使用中較容易發(fā)生破碎，導(dǎo)致混合料出現(xiàn)無骨架區(qū)域，引起整體構(gòu)造破壞，難以符合實際路用性能要求；二是石灰石的整體色澤較淺，作為路面結(jié)構(gòu)骨架使用時，在一定的使用年限內(nèi)，其色澤度的耐久性問題值得商榷。

該高速公路中所選取的試驗段長度約為1 000m，公路采用雙向四車道設(shè)計形式，機動車道總寬度為22m。道路結(jié)構(gòu)方面，從下往上的構(gòu)造組成依次為厚70mm下封層，玻纖土工織物，厚50mm改性AC-16C瀝青混凝土，厚40mm 改性SMA-13 改性瀝青混凝土。其中，下封層所用材質(zhì)為乳化瀝青，中間層瀝青混凝土為中粒式，上面層瀝青混凝土為細粒式。

2 試驗段原材料選用

2.1 瀝青

高速公路試驗段采用當(dāng)?shù)匾患沂袌隹诒己玫墓舅a(chǎn)的SBS（Ⅰ-D）改性瀝青，各項技術(shù)指標(biāo)試驗結(jié)果見表1。

表1 SBS改性瀝青試驗結(jié)果

2.2 骨料

試驗段粗細集料采用當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的石灰?guī)r，熱料倉石料密度試驗結(jié)果見表2。

表2 集料密度試驗結(jié)果

2.3 填料

試驗段填料為高速公路當(dāng)?shù)鼐o鄰的某城市生產(chǎn)的石灰?guī)r磨細礦粉，相關(guān)的一些質(zhì)量指標(biāo)情況見表3。

表3 礦粉試驗結(jié)果

2.4 穩(wěn)定添加劑

試驗段瀝青混合料所用的穩(wěn)定劑為木質(zhì)素纖維。

3 生產(chǎn)配合比

在本次試驗段配制SMA-13 瀝青混合料的過程中，考慮到粗骨料石灰石的壓碎值達到20.5，而普通情況下所采用的玄武巖等原材的壓碎值均較小，因此在目標(biāo)配合比設(shè)計時，為保證瀝青瑪蹄脂膠漿的質(zhì)量，應(yīng)對配合比進行科學(xué)設(shè)置，綜合考慮的瀝青、纖維以及礦粉等用量，從而保證混合料中骨架的強度，達到孔隙率標(biāo)準(zhǔn)要求。

本次試驗段所設(shè)計的新型SMA-13 瀝青混合料由于使用了壓碎值較大的石灰石骨架材質(zhì)，需要有含量相對較高的瀝青瑪蹄脂膠漿進行包裹緩沖，以保證施工后高速公路路面的表觀質(zhì)量，同時提升路面色澤度的持久性。

確定好目標(biāo)配合比后，即可按相應(yīng)數(shù)據(jù)稱取各種原材，并按照配合比將其按順序投入至拌和樓中，按既定工序開展拌和、烘干、分篩等工作后，再對相應(yīng)熱料倉中骨料實施篩分檢測。合成級配曲線圖見圖1。

圖1 試驗段合成級配曲線圖

按照所述合成級配曲線，可計算獲得瀝青最佳用油量，同時設(shè)定瀝青混合料總質(zhì)量一定比例的穩(wěn)定劑用量，即木質(zhì)素纖維，兩者數(shù)值分別取為6.0%、0.4%。

4 新型SMA-13瀝青混合料的生產(chǎn)

瀝青混合料的生產(chǎn)流程主要分為拌和、檢測、裝車運輸?shù)龋唧w見圖2。其中，骨料與穩(wěn)定劑至少需拌和10s，摻進瀝青后再濕拌35s 以上。在本次試驗條件下，由于纖維輸送裝置的管徑較小，礦粉輸送裝置功率較低，相應(yīng)拌和時間均比以往更長。

圖2 瀝青混合料生產(chǎn)流程

5 瀝青混合料的運輸及施工

5.1 瀝青混合料的運輸

（1）基于石灰石粗骨料的瀝青混合料在拌和樓生產(chǎn)完成后，由大型自卸車進行運輸。在下料前對車體各運轉(zhuǎn)部件進行檢查，車廂內(nèi)壁應(yīng)保持干凈整潔，避免污染混合料。同時，采用專用設(shè)備將防黏劑均勻噴涂于箱體側(cè)壁與底面。運料車卸載后的車廂內(nèi)應(yīng)無瀝青混合料黏結(jié)、滯留，呈現(xiàn)潔凈的車廂底板。

（2）在瀝青混合料的裝車運輸過程中，為滿足攤鋪需要，保證混合料溫度不至于降低過多，可用篷布覆蓋車體進行保溫。

（3）在現(xiàn)場實際攤鋪操作過程中，該工序應(yīng)能保證3車以上的混合料連續(xù)不間斷進行攤鋪，避免攤鋪開始后發(fā)生中斷。

5.2 瀝青混合料的攤鋪

（1）現(xiàn)場一般路段的攤鋪機械選用固定式攤鋪機，在一些特殊的加寬路段輔以伸縮式攤鋪機進行操作。

（2）在攤鋪進程中應(yīng)保持均勻、恒速、持續(xù)，盡量避免速度的突變或卸料的暫停。本次高速公路試驗路段的實際攤鋪速度不超過3m/min，滿足設(shè)計規(guī)定。

5.3 瀝青混合料的碾壓

（1）為降低石灰石骨料破碎的概率，本次SMA-13混合料配制中包括大量黏性較高的瀝青瑪蹄脂膠漿，因此現(xiàn)場應(yīng)保持一定的溫度，以利于膠漿的壓實。

（2）在攤鋪過程中對車輪噴灑適量的清水可降低混合料黏輪現(xiàn)象，水中可考慮加入防黏劑，且噴灑量不得過大，以免降低攤鋪溫度。

（3）基于石灰石骨料的瀝青混合料采用黏性較大的改性瀝青進行配制，因而不宜使用膠輪壓路機操作。

對石灰石骨料的瀝青混合料碾壓過程中，應(yīng)按照“高頻低幅”的方式進行碾壓，且速度宜慢，與前車距離不得過大。初壓時溫度至少保持155℃。路面碾壓方案應(yīng)參考實驗段碾壓參數(shù)開展實施，具體工藝方案為：采用雙鋼輪壓路機，初壓以靜壓方式、2～3km/h 的速度碾壓0.5 遍，復(fù)壓以振壓方式、3～4km/h 的速度碾壓2.5～3.5 遍，終壓以靜壓方式、4～5km/h 的速度碾壓1～2 遍，初壓溫度應(yīng)不低于155℃，終壓溫度應(yīng)不低于80℃。

6 試驗段施工質(zhì)量評估

6.1 瀝青混合料性能驗證

在案例工程高速公路區(qū)間建設(shè)項目的試驗段攤鋪施工時，同步選取適量的樣品進行馬歇爾體積指標(biāo)以及動穩(wěn)定度檢測，相應(yīng)的試驗結(jié)果見表4，其中動穩(wěn)定度試驗數(shù)據(jù)為6 492 次/mm，遠大于標(biāo)準(zhǔn)中要求的3 000 次/mm。

表4 SMA-13馬歇爾體積指標(biāo)

根據(jù)表中的試驗數(shù)據(jù)可知，該高速公路試驗段所選取樣品的馬歇爾體積指標(biāo)、動穩(wěn)定度均在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)區(qū)間內(nèi)，滿足要求。

6.2 試驗段路面檢測

6.2.1 路面綜合性能檢測

高速公路試驗段瀝青混合料攤鋪結(jié)束后，對相應(yīng)的瀝青路面進行綜合性能檢測，具體參數(shù)指標(biāo)除構(gòu)造深度外，還應(yīng)包括滲水系數(shù)等。試驗數(shù)據(jù)顯示，選取三處現(xiàn)場的瀝青路面的構(gòu)造深度分別為0.98、0.91、1.05mm，均在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的區(qū)間內(nèi)。滲水系數(shù)分別為28、0.5、41mL/min，均滿足規(guī)范要求。

6.2.2 壓實度檢測

選取天氣晴朗、溫濕度相對穩(wěn)定的時間段對案例高速公路項目中試驗段的SMA-13 瀝青路面開展壓實度檢測，試驗報告見表5。

表5 瀝青面層芯樣試驗報告

芯樣試驗數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)場高速公路試驗段的瀝青面層壓實度滿足至少98%的規(guī)范要求值。

7 結(jié)語

懸浮-密實結(jié)構(gòu)體系的SMA-13瀝青混合料常規(guī)采用的粗骨料類型一般為玄武巖或輝綠巖等壓碎值較小的材質(zhì)，但當(dāng)受高速公路當(dāng)?shù)厥袌龉?yīng)條件限制，考慮綜合造價，不便于應(yīng)用玄武巖等材質(zhì)時，研究配制新型的SMA-13瀝青混合料，以滿足實際使用需求。本文基于某高速公路區(qū)間建設(shè)項目的瀝青混合料攤鋪施工案例，因地制宜地選取石灰石作為粗骨料進行配制，替代傳統(tǒng)的玄武巖材質(zhì)，并對所形成混合料的馬歇爾體積和動穩(wěn)定度等材料性能，以及道路試驗段路面的構(gòu)造深度、滲水系數(shù)等綜合性能，分別進行了檢測分析。同時，通過具體數(shù)據(jù)的對比驗算，證明所配制的新型SMA-13瀝青混合料滿足規(guī)范中的設(shè)計要求，最終成型的高速公路路面表觀質(zhì)量良好、色澤均勻，各項路用性能滿足交通通行要求。