方江紅

（上饒市橫峰公路事業(yè)發(fā)展中心,江西 橫峰 334300）

0 引言

SMA混合料是近年來(lái)公路工程施工領(lǐng)域新出現(xiàn)的一種由瀝青、礦粉、少量細(xì)集料及纖維穩(wěn)定劑所配置而成的瀝青瑪蹄脂碎石混合料，也是間斷級(jí)配粗集料骨架間隙被填充后形成的密實(shí)型結(jié)構(gòu)的新型瀝青混合料。隨著重型車輛運(yùn)行數(shù)量的增多及交通渠化的形成，瀝青路面泛油、車轍、擁包等早期病害頻繁出現(xiàn)，如何加強(qiáng)SMA瀝青混凝土路面施工質(zhì)量及路用性能管理，已經(jīng)成為道路設(shè)計(jì)及施工人員面臨的重要問(wèn)題[1]。為此，該文對(duì)SMA-13瀝青混凝土材料性能、配合比設(shè)計(jì)、路用性能檢測(cè)等展開(kāi)分析探討，并對(duì)工程施工控制要點(diǎn)展開(kāi)論述，為SMA瀝青路面施工質(zhì)量控制提供參考。

1 原材料及配合比

1.1 原材料性能

SMA-13瀝青混凝土路面施工主要使用瀝青、集料、礦粉、添加劑等原材料。①瀝青。通常采用PG76-22改性瀝青，其性能要求見(jiàn)表1；②集料和礦粉。通常選擇工程附近石料場(chǎng)粒徑3～5 mm、5～10 mm、10～15 mm的輝綠巖和粒徑0～3 mm的石灰?guī)r機(jī)制砂，測(cè)得的礦粉性能見(jiàn)表2；③纖維添加劑則主要采用長(zhǎng)度為2.42 mm、吸油率為纖維質(zhì)量的9.83倍、含水率4.46%、pH值8.42、灰分含量14.25%的絮狀木質(zhì)素纖維。

1.2 配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化

結(jié)合工程所在地氣候條件及運(yùn)行環(huán)境，并根據(jù)公路設(shè)計(jì)施工圖中SMA-13瀝青混凝土級(jí)配設(shè)計(jì)范圍，按照以下流程展開(kāi)混合料級(jí)配設(shè)計(jì)[2]。①對(duì)礦料多次取樣，并實(shí)施至少20次的平行篩分試驗(yàn)，計(jì)算出各檔礦料篩分結(jié)果均值、變異系數(shù)等變異性統(tǒng)計(jì)參數(shù)；②將礦料篩分結(jié)果均值±標(biāo)準(zhǔn)差的2倍，得出各檔礦料篩分結(jié)果的上下波動(dòng)線，并以此為級(jí)配變異區(qū)間，體現(xiàn)原材料的變異范圍；③以礦料篩分結(jié)果均值為基礎(chǔ)，確定礦料合理級(jí)配和均值合成級(jí)配。試配得到的SMA-13瀝青混合料合理比例見(jiàn)表3；④以表3中的礦料級(jí)配為基礎(chǔ)，確定最佳油石比，進(jìn)行路用性能的驗(yàn)證，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)思路，在試驗(yàn)過(guò)程中提高SMA-13瀝青混合料的擊實(shí)功，將室內(nèi)配合比試驗(yàn)時(shí)馬歇爾擊實(shí)次數(shù)從50次提升至75次，車轍試驗(yàn)溫度從60 ℃提升至70 ℃。SMA-13混合料礦料間隙率≥16.5%，空隙率控制在3.0%～4.5%。SMA-13材料組成試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1，圖中x為油石比，y為對(duì)應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)，R2為相關(guān)系數(shù)。

圖1 SMA-13材料組成試驗(yàn)結(jié)果

表3 SMA-13瀝青混凝土礦料級(jí)配

根據(jù)圖中SMA-13材料組成試驗(yàn)結(jié)果及參數(shù)設(shè)計(jì)要求，展開(kāi)不同油石比下相關(guān)路用性能驗(yàn)證。木質(zhì)素纖維摻加量按照混合料質(zhì)量的0.35%確定，拌和過(guò)程中瀝青、礦料加熱溫度分別控制在160～165 ℃和190～200 ℃；混合料拌和溫度按（185±5）℃控制；擊實(shí)溫度在170～175 ℃之間。不同油石比下SMA-13瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。由表中結(jié)果可知，最佳油石比應(yīng)確定為6.2%。在均值合成級(jí)配下，SMA-13瀝青混合料路用性能良好，符合技術(shù)要求。

表4 SMA-13瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2 瀝青混凝土性能

在確定出目標(biāo)配合比及最佳油石比的基礎(chǔ)上，在施工前還必須進(jìn)行SMA-13瀝青混合料路用性能的檢測(cè)與評(píng)價(jià)。

2.1 高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)性

按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）成型車轍板試件，并在不同的高溫條件下展開(kāi)車轍試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在0.7 MPa的試驗(yàn)荷載下，試驗(yàn)溫度分別為48 ℃、55 ℃、60 ℃、70 ℃時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)值依次為11 200次/mm、6 776次/mm、6 561次/mm、6 328次/mm，均符合≥5 000次/mm的設(shè)計(jì)要求，所設(shè)計(jì)出的SMA-13瀝青混合料具有較好的高溫抗車轍性能。而當(dāng)試驗(yàn)溫度從48 ℃升高至70 ℃時(shí)，混合料高溫抗變形能力衰減近50%，也說(shuō)明高溫是影響瀝青混合料抗車轍性能的關(guān)鍵因素，在高溫及荷載的耦合作用下，必定會(huì)加速SMA-13瀝青混合料性能的衰減進(jìn)程。

按照最佳油石比展開(kāi)SMA-13瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)混合料抗水損性能。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，殘留穩(wěn)定度均值為95.0%，滿足不小于85%的技術(shù)要求。此外，凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果顯示，凍融組劈裂抗拉強(qiáng)度均值為0.81 MPa，未凍融組劈裂抗拉強(qiáng)度均值為0.84 MPa，劈裂抗拉強(qiáng)度比為95.0%，符合規(guī)范中不小于80%的規(guī)定。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，SMA-13瀝青混合料具有良好的抗水損性能，殘留穩(wěn)定度和劈裂抗拉強(qiáng)度取值均超出設(shè)計(jì)要求，具有較好的抗變形性能和耐久性。

表5 SMA-13瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2.2 瀝青析漏試驗(yàn)

在最佳油石比下展開(kāi)瀝青析漏試驗(yàn)，以保證SMA-13混凝土中瀝青用量不超出上限。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在185 ℃的試驗(yàn)溫度下，瀝青材料的析漏損失在0.05%～0.08%之間，均值為0.07%，滿足規(guī)范要求。表明在設(shè)計(jì)級(jí)配及瀝青用量下，混合料表面抗滑性能和高溫穩(wěn)定性得以保證，并能避免瀝青路面出現(xiàn)油斑和泛油。

3 工程應(yīng)用

某省級(jí)新建公路工程為城際主干道，預(yù)測(cè)交通量較大，且工程區(qū)夏季高溫多雨。原路面為8 cm厚摻加抗車轍劑的AC-20C結(jié)構(gòu)，為提升瀝青路面抗車轍性能，在一交叉路口處展開(kāi)4 cm厚SMA-13+8 cm半柔性路面施工試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)原材料性能展開(kāi)檢測(cè)，并對(duì)配合比展開(kāi)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.1 混合料拌和及運(yùn)輸

該公路采用設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力260 t/h的SIM-3000型拌和樓，全部拌和過(guò)程均通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制，冷料進(jìn)料速度以轉(zhuǎn)速比為主要控制指標(biāo)[3]。拌和開(kāi)始后通過(guò)設(shè)定單倉(cāng)轉(zhuǎn)速比，達(dá)到控制各料倉(cāng)材料用量的目的。為保證混合料拌和均勻，且全部礦料顆粒均被瀝青混合料裹覆，每盤(pán)混合料拌和時(shí)間應(yīng)控制在60 s以上，其中干拌和時(shí)間至少為10 s。通過(guò)風(fēng)送式設(shè)備分散絮狀木質(zhì)素纖維，并在瀝青噴入的同時(shí)吹入拌和鍋中。為保證木質(zhì)素纖維和集料充分混合并拌和均勻，干拌和及濕拌和時(shí)間應(yīng)分別控制在15 s和35 s以上。

結(jié)合拌和樓的實(shí)際生產(chǎn)能力、運(yùn)輸距離及施工進(jìn)度等安排運(yùn)料車，并使用20 t以上的自卸車。為避免混合料與車廂內(nèi)壁黏結(jié)，必須在裝料前在車廂內(nèi)壁和底部均勻涂抹一層防黏劑。運(yùn)輸期間，必須上覆帆布和油布，避免溫度過(guò)快散失及表面混合料因降溫而結(jié)團(tuán)。運(yùn)抵?jǐn)備伿┕がF(xiàn)場(chǎng)后必須將運(yùn)料車空擋停放在攤鋪機(jī)前20～30 cm處，并檢查混合料實(shí)際到場(chǎng)溫度。

3.2 攤鋪及碾壓

該公路工程攤鋪施工采用DT1600型履帶攤鋪機(jī)，并按照14.5 m拼裝，使機(jī)械兩側(cè)均能伸縮25 cm，從而使單幅攤鋪寬度達(dá)到14.9 m。按照1.15的松鋪系數(shù)和至少4 cm的壓實(shí)厚度碾壓，攤鋪開(kāi)始前將熨平板預(yù)熱至85 ℃，并將接縫原鋪層預(yù)熱，調(diào)整好各項(xiàng)施工參數(shù)后展開(kāi)攤鋪。

碾壓是保證SMA-13瀝青混合料面層施工質(zhì)量的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，為此必須選取合理的碾壓組合（表6），并嚴(yán)格遵守緊跟、慢壓、高頻、低幅的施工原則；壓路機(jī)緊跟在攤鋪機(jī)后方，從外側(cè)向路中心碾壓，期間應(yīng)嚴(yán)控碾壓遍數(shù)、機(jī)械前進(jìn)速度、施工溫度、噴水量等參數(shù)。根據(jù)施工規(guī)范，SMA-13瀝青混合料必須采用剛性碾壓方式，不得使用輪胎壓路機(jī)，碾壓過(guò)程中應(yīng)密切關(guān)注壓實(shí)度的變化。

表6 碾壓機(jī)械組合及碾壓遍數(shù)

3.3 接縫處理

SMA-13瀝青路面接縫處理難度較普通瀝青路面大，SMA-13瀝青混合料冷卻后硬度非常大，故應(yīng)避免冷接縫出現(xiàn)。為保證施工平整度，必須在其尚未完全冷卻前將接縫處切割為垂直面[4]。具體而言，沿路線縱向?qū)? m直尺靠置于施工段端頭，伸出后呈懸臂狀；在施工完成路面和直尺脫離處確定接縫位置，通過(guò)鋸縫機(jī)將接縫處割齊后鏟除廢料，并沖洗接縫。待攤鋪新料前還應(yīng)二次沖洗接縫，并均勻涂抹黏層油，借助熨平板預(yù)熱已鋪表面層后下料攤鋪。按照5～10 m長(zhǎng)度來(lái)回縱向碾壓，再按照2～4 m長(zhǎng)度橫向碾壓，處理完成后恢復(fù)縱向碾壓。

4 結(jié)論

結(jié)合應(yīng)用效果，SMA-13瀝青混合料所具有的路用性能明顯優(yōu)于普通瀝青混合料，并對(duì)原材料性能、施工工藝、質(zhì)量監(jiān)控等均要求較高。該瀝青混合料初期投資也比普通混合料高，卻能產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)效益和環(huán)境效益。該文所提出的利用提高馬歇爾擊實(shí)功的方法模擬壓實(shí)混合料承受行車荷載的作用過(guò)程，并在目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)中充分考慮原材料級(jí)配波動(dòng)可能造成的影響因素，可使SMA-13瀝青混合料變異水平大大降低，提升路用性能，工程應(yīng)用效果良好。