改性瀝青SMA在唐曹高速公路維修養護中的應用（交通）

                                杜  海

                 （唐山市交通運輸局公路工程處唐山  063300）

摘要隨著高速公路交通量日益增長，超載、重載車輛比例逐年提高，高速公路瀝青路面質量的要求也越來越高，對材料的應用也越來越嚴。對改性瀝青SMA的材料選取、配合比設計進行了介紹，并對施工工藝及質量控制進行了論述。

關鍵詞  改性瀝青  SMA配合比設計  施工工藝  質量控制  效益分析

    某高速公路全長56. 07 km，雙向4車道，設計行車時速100 km，于2013年10月建成通車，通車2年來，交通量迅速增長，同時，由于運煤車輛大型化并嚴重超載以及夏季的持續高溫，路面經歷2個夏季后，開始出現擁包、推移、車轍、坑槽等早期病害，嚴重影響了行車的舒適性和安全性。為此，經過對路面病害的調查剖析，認為諸多病害均發生在瀝青面層結構上，路面基層基本完好無損。因此，決定將出現的車轍、擁包、推移的部分路段，用銑刨機將舊路面銑掉，更換瀝青面層，并對瀝青抗滑表層采用改性瀝青SMA進行處理。自2015年8月開始，在保證高速公路通行的前提下維修處治，施工中嚴格控制各項質量技術指標，現已恢復行車的舒適度和安全性。

1  改性瀝青SMA配合比設計

1.1材料選取

1.1.1  粗集料

    選用質地堅硬、表面粗糙、形狀接近正方體有良好嵌擠能力的破碎集料，經檢測滿足各項技術指標要求，見表1。

1.1.2細集料

    一般采用制砂機生產的機制砂或粗天然砂，砂的顆粒組成合理。本次用河砂，各項技術指標經檢測滿足要求，見表2。

1.1.3填料

    采用由石灰石等堿性巖石磨細的礦粉，為改善瀝青混合料與集料的粘附性，摻加消石灰粉和水泥時用量不超過礦料總質量的2%，回收粉用量不大于礦粉總量的25%，混用回收粉后的0. 075 mm通過率部分塑性指數不大于4 。實際采用石灰石礦粉，在磨細時摻加17%消石灰粉。技術指標經檢測符合質量要求。

1.1.4瀝青

    由于高速公路交通繁重、大噸位車輛多、夏季特別炎熱、雨量集中的特點，宜采用具有較高粘度、與集料有良好粘附性、高溫穩定性和低溫韌性的改性瀝青。本次選用山東華瑞道路材料技術有限公司生產的麥克-70改性瀝青，基質瀝青為中海36-1原油生產的AH-70瀝青，改性瀝青和基質瀝青均滿足質量要求。

1.1.5纖維穩定劑

    可用做SMA的纖維穩定劑的有木質纖維、礦物纖維、聚合物化學纖維等，以改善瀝青混合料性能，吸附瀝青、減少析漏。纖維穩定劑應能在250 ⁰C高溫下不變質．對環境不造成危害，不危害人身健康。選用國創牌絮狀木質素纖維，各項指標滿足技術要求。以專用纖維投放機投入拌和機，劑量為混合料總量的0. 3%。

1.2配合比設計

    同普通瀝青混凝土一樣分為3個階段，即目標配合比設計階段、生產配合比設計階段、生產配合比驗證階段，采用馬歇爾試件體積設計方法，遵循粗集料骨架嵌擠、填充間隙瀝青量最小、試件空隙率適當的原則，具體設計步驟如下。

1.2.1初試礦料級配

    設計層厚為4 cm，依據SMA壓實厚度不得小于集料公稱最大粒徑2.5倍的原則，選用級配類型為SMA-13。以4.75 mm通過率為關鍵性篩孔選用中值及中值±4%等3個檔次，礦粉數量相同，0. 075 mm篩孔通過率10%，為初試級配，進行礦料組合，各種礦料摻配比例及合成計算見表6。測定4. 75 mm以上粗集料搗實松方相對密度，計算搗實狀態4. 75 mm以上粗集料骨架間隙率，見表3。

1.2.2制件確定設計級配

    參考有關資料，選擇初試油石比6%，擊實成型3種初試級配馬歇爾試件，雙面擊50次，擊實溫度165 ⁰C，計算瀝青混合料最大相對密度，用表干法測定試件毛體積相對密度，計算試件空隙率，礦料間隙率，粗集料間隙率，見表4。

1.2.3  油石比確定

    依據初試油石比的空隙率情況，以0.2%～0. 4%為間隔，調整3個以上油石比，以5.3%，

5. 6%，5.9%，6.2%拌制混合料，制作馬歇爾試件組，每組6個，其中2個以真空法實測理論最大相對密度，各體積指標及穩定度指標見表5。

    根據以上試驗結果，滿足各項技術指標要求的油石比設計值為6%。

2  改性瀝青SMA的施工及質量控制

2.1拌和

    采用間歇式瀝青混合料拌和機，本工程用意大利瑪璉尼-175型。拌和過程中逐盤打印各倉材料用量，礦料、瀝青，以及混合料溫度、拌和時間等，統計計算臺班礦料級配、油石比、溫度等的平均值、標準值、變異系數，繪制控制圖，與設計及標準值相比較，改性瀝青SMA混合料的拌和程序與一般混合料相比，除增設一套纖維添加設備外沒有其他差別。由于SMA礦料為間斷級配，粗集料粒徑單一量多，細集料少，適當安排冷料倉布局，使之盡量均衡，選取恰當熱倉篩分篩孔，保持各倉下料平衡，避免單倉等料時間過長，盡量減少溢料以提高生產效益。由于礦料用量大，又有纖維加入，需適當延長拌和時間。同時嚴格控制混合料拌和溫度，保證出料合格。

2.2運輸

    宜采用大噸位運料車運輸，蓋好苫布以防表面降溫結硬，卸料應倒凈，嚴格檢查到達地點混合料溫度。

2.3攤鋪

    必須噴灑粘層油以使該層與下層緊密聯結。改性瀝青混合料較粘，攤鋪阻力大，宜用功率較大的攤鋪機，如ABG423，攤鋪溫度不低于160℃，嚴格控制攤鋪速度的均勻，中途不得停車或速度大幅變化。熨平板加熱至100℃以上開始攤鋪，以控制攤鋪平整度。熨平板宜高頻低幅振壓，使混合料達到較高初壓實度，松鋪系數1.1以下平整度較好。攤鋪過程中，攤鋪機螺旋送料器不停且均衡轉動，混合料高度不得低于送料器螺旋的2／3?；旌狭线\輸、等停及攤鋪中注意觀察混合料有無瀝青析漏，如有，應立即停止并采取適當措施，如降低混合料溫度、減少瀝青用量或增加纖維用量等加以調整。

2.4碾壓

    改性瀝青SMA施工必須使壓實設備與攤鋪速度匹配，壓實原則是“不等、緊跟、慢壓、高頻低幅、禁停”。宜靜壓1遍，振壓3～4遍，靜壓1遍，以消除輪跡為宜。壓實段一般不可過長，20 m為宜。初壓溫度不低于160℃，碾壓終了溫度不低于120℃，碾壓速度不超過5 km/h。改性瀝青SMA路面應防止過度碾壓，否則瑪蹄脂上浮，構造深度減小甚至泛油。壓實度達到馬歇爾密度的98%或現場孔隙率6%，終止碾壓。碾壓中應采取措施防止粘輪，如適當灑水使輪子保持濕潤，水中可加少量清洗劑，嚴控水量不要過多，噴水應霧狀不得自流。壓實過程中應注意觀察混合料推移狀態。

2.5橫縫

    SMA路面避免縱接縫，橫縫應平接，開始施工前鋸縫，縫應平整且與路線垂直，縫上灑乳化瀝青粘結2部分路面并防止透水，熨平板應充分預熱。以3m長直尺順路騎縫量測平整度，指導碾壓直至平整度滿足要求。

2.6現場檢查項目

    （1)混合料溫度：材料加熱、拌和、出料、攤鋪、初壓、終壓溫度等。

    (2)壓實度。

    (3)構造深度、透水系數、摩擦系數擺值。

    (4)平整度、厚度。

部分檢測數據見表6。

3結語

    (1) SMA作為一種新型路面結構，其設計重點不同于普通瀝青混凝土結構以穩定度、流值等力學指標為主，而側重于礦料級配、油石比及體積指標以及水穩、抗車轍、構造深度、防透水性等指標驗證。改性瀝青SMA路面設計方法在高速公路路面挖補鋪筑中取得良好效果。

    (2)改性瀝青SMA路面施工質量的控制重點是原材料及配比、拌和、碾壓以及各個環節的溫度，使路面粗集料形成嵌擠穩定、表面粗糙有足夠的構造深度抗滑、瑪蹄脂充分填充空隙基本不透水，確保路面結構具有良好的高溫抗車轍性、低溫抗裂性和耐久性。