摘要:本文通過結合竹曲高速SMA瀝青洗凝土路面工程，論述了改性瀝青SMA路面的特性、配合比設計、拌和、攤鋪、碾壓等施工工藝，并結合高速公路工程施工管理中出現的問題，闡述了SMA的質量控制及施工應采取的措施。
關健詞 : SMA;瀝青混凝土;施工
SMA是近年來在國際上出現的一種非常引人注目的新型瀝青混合料，以其優(yōu)良的抗車轍和抗滑性能備受關注。瀝青瑪蹄脂碎石混合料(st0nematrixasphalt，簡稱SMA)是一種由瀝青結合料、少量的纖維穩(wěn)定劑、細集料、以及較多量的填料(礦粉)組成的瀝青瑪蹄脂，填充于間斷級配的粗骨料骨架間隙，組成一體的瀝青混合料。瀝青結合料主要提高瀝青混凝土的感溫性(即高溫穩(wěn)定.性和低溫韌性)、防止混合料分散并提高路用性能，通常采用改性瀝青。改性瀝青是指摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、天然瀝青、磨細的橡膠粉或者其它材料等外摻劑(改性劑)，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善而制成的瀝青結合料。改性瀝青SMA路面具有如下特性:
1.改性劑必須完全分散在瀝青中，才能充分發(fā)揮其效能;
2.改性瀝青及SMA混合料具有粗集料多，礦粉多，改性瀝青結合料多，細集料少，摻纖維穩(wěn)定劑，材料要求高的特點。特別是對粗集料的堅韌性、顆粒形狀和棱角性的要求很高;.
3.只有在高溫狀態(tài)下碾壓才能達到密實效果，且不產生推擁;
4.改性瀝青及SMA混合料致冷后非常堅硬，強度高。
通過國內外使用情況表明，SMA路面結構不僅在高溫、重載時車轍變形量低，而且低溫性能良好。竹曲路三B合同段采用改性瀝青SMA一13上面層后，同樣顯示出良好的性能。
一 、S MA一13配合比設計
SMA一1 是一種間斷級配的瀝青混合料，4.75mm 以上的粗集料比達到70%以上，使用很少細集料，為了可以加人較多瀝青，礦粉用量高達10%，并使用纖維(或橡膠膠粉)。SMA配合比設計是分成集料骨架和瀝青瑪蹄脂填充料兩個部分設計的:
(1)緊密嵌擠的粗集料骨架，SMA中混合料中真正起到嵌擠作用的是4.75mm以上的部分，只有當4.75mm通過率<30%時，VMA才開始增加，粗集料嵌擠作用得以發(fā)揮才形成石一石嵌擠結構。
(2)含有足夠的瀝青結合料數量和具備相當勁度的瀝青瑪蹄脂膠漿，它填充在粗集料骨架嵌擠成的石一石結構間隙中。瑪蹄脂膠漿設計規(guī)定了礦料間隙率VMA和空隙率VV這兩個指標。因此 ， SM A配合比設計的任務首先確定骨架和瑪蹄脂部分各種材料的規(guī)格和比例，設計一個合理的VMA值。保證SMA真正形成粗集料骨架，骨架的間隙又恰到好處地填充瑪蹄脂，瑪蹄脂也能真正發(fā)揮使混合料成為整體的膠結作用。
1.改性瀝青SMA一13目標配合比設計
包括馬歇爾試驗設計和設計配合比檢驗兩項內容，改性瀝青SMA一13配合比設計要求擊數為雙面50次，礦料級配采用間斷級配，以4.7mm作為粗集料骨架的分界篩孔。竹曲路三B合同段改性瀝青SM入一13上面層采用MAC一70改性瀝青、沂水玄武巖(規(guī)格:r0-15mm、5一10mm、3一smm、0一3nun)、蒼山產礦粉(摻15%石灰)，外摻0.3%的木質纖維。在工程設計的級配范圍內，通過調整各種礦料比例，設計3組不同粗細的初試級配，3組級配的粗集料骨架分界篩孔的通過率處于級配范圍的中值、中值士3%附近，3組級配礦粉數量均為10%左右。從三組初試級配的試驗結果中選擇設計級配時，必須結合VCAmix＜VCADRC，及VMA>l6-5%的要求，當有一組以上的級配同時符合要求時，以粗集料骨架分界集料通過率大且VMA較大的級配為設計級配。
確定設計瀝青用量。根據所選擇的設計級配和初試油石比試驗的空隙率結果，以0.2%一0.4%為間隔，調整3個不同的油石比，制作馬歇爾試件，計算空隙率等各項體積指標。一組試件不少于4一6個。進行馬歇爾試驗，檢驗穩(wěn)定度和流值是否符合要求，根據期望的設計空隙率，確定油石比，作為最佳袖石比，配合比設計檢驗。除同普通瀝青混凝土的規(guī)定檢驗項目如設計空隙率為3一4%，礦料間隙>l7%，馬歇爾穩(wěn)定度不小于6.0KN ，粗集料骨架間隙率VCAmix＜VCADRC，動穩(wěn)定度不小于300次/mm，凍融循環(huán)劈裂試驗殘留強度比(%)不小于80，浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度(%)不小于50等指標，SMA混合料的配合比設計還必須進行謝倫堡析漏試驗及肯特堡飛散試驗，析漏試驗的析漏量不大于0.1%。竹曲路三B合同段采用瀝青用量55%進行檢驗，部分結果如下，符合規(guī)范要求:
(1)析漏試驗(燒杯法)析漏損失為0.05%
(2)動穩(wěn)定度3439次向加
(3)凍融循環(huán)劈裂試驗，凍融劈裂強度比件B=87.84%
2.生產配合比設計
按報批的目標配合比比例調試生產配合比:
(1) 確定各熱料倉礦料和礦粉的用量。必須從二次篩分后進人各熱料倉的礦料取樣進行諦分，根據篩分結果，通過計算，使礦質混合料的級配符合設計級配的規(guī)定，并特別注意使0.075mm 、4.75mm 和9.SInln 的篩孔通過量控制接近設計級配，以確定各熱料倉和礦粉的用料比例，供拌和機控制室使用。同時反復調整冷料倉進料比例，以達到供料均衡。
(2) 確定最佳油石比。取目標配合比設計的最佳瀝青用量0AC和0AC士0.3%三個瀝青用量，用試驗室的小型拌和機拌制改性瀝青SMA一13，進行馬歇爾試驗和試拌，通過室內試驗及從拌合機取樣試驗綜合確定生產配合比的最佳瀝青用量，與目標配合比設計的結果的差值不宜大于土0.2%。
竹曲路三 B合同段拌和樓有四層振動篩(19mm 、11mm 、6mm 、3mm)二次篩分后，熱料倉取樣進行配合比設計，進行馬歇爾試驗及VCA，與VAC二試驗等，各項指標均符合設計要求。
3.生產配合比驗證。拌和機按生產配合比結果進行試拌、鋪筑試驗段，并取樣進行馬歇爾試驗，同時從路上鉆取芯樣觀察空隙率的大小，由此確定生產用的標準配合比。標準配合比的合成級配中，至少應包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公稱最大粒徑篩孔的通過率接近優(yōu)
選的工程設計級配范圍的中值，并避免在0.3一0.6mm 處出現駝峰。并再次對標準配合比進行車轍及水穩(wěn)定性試驗。
二 、原材料質量控制
SMA對材料要求較高。由于改性瀝青對基質瀝青、碎石、石屑、礦粉、改性劑、添加劑等配比質量要求高，設計上要求礦粉填料采用石灰?guī)r機制，中、下面層集料采用石灰?guī)r石料。
(1) 改性瀝青運輸溫度不低于150℃，保溫貯存溫度不低于140℃，不得長時間存放，改性瀝腎貯存時應泵送循環(huán)以防離析。
(2) 粗集料:應采用石質潔凈、干燥、表面粗糙、近立方體顆粒的碎石，粒徑大于4.75mm ，宜采用玄武巖集料、輝綠巖集料和閃長巖集料，表觀相對密度一般大于2.6t/m3。
(3) 細集料:采用堅硬、潔凈、干燥、無風化、無雜質并有適當級配的人工軋制的玄武巖、輝綠巖、閃長巖石屑。SMA混合料不宜使用天然砂。
(4) 填料:必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的經基性巖石等的憎水性石料經磨細得到的礦粉。礦粉必須干燥、清潔。不得采用拌和機回收的粉料，以確保SMA瀝青的質量。填料的親水系數宜小于1.0。
(5)抗剝離措施(劑):當使用的粗集料與瀝青的粘附性達不到要求時，宜摻加消石灰、水泥、或用飽和石灰水處理后使用，必要時可同時在瀝青中摻加抗剝落劑，摻加瀝青質量的0.4%。
(6) 穩(wěn)定劑:宜采用優(yōu)良的木質素絮狀纖維，纖維應在250℃的干拌環(huán)境溫度不變質、不發(fā)脆，摻加比例以瀝青混合料總質量的0.3-0.4%。木質纖維宜采用有產品合格證書的進口材料。木質素纖維的保管、存放、運輸過程中均不得受潮。對木質素纖維添加設備進行計量標定。
堆放各種礦料的料場必須硬化，并具有良好的排水系統(tǒng)，避免材料被污染;各品種材料間應用墻體隔開，以免相互混雜。細集料及礦粉必須覆蓋。
三、 瀝青中面層的準備
對中面層表面，應噴灑粘層瀝青，折算純?yōu)r青數量。.2Kg/m2。粘層瀝青噴灑后應進行交通管制，乳化瀝青破乳后，不粘車輪時才可攤鋪上面層。
四、鋪筑試驗路段
改性瀝青SMA一13上面層正式施工前，均需先做試驗路段。用生產配合比在生產拌和機上進行試拌，經檢驗改性瀝青SMA技術性能符合規(guī)定后方可鋪筑試驗段。試驗路段宜選在直線段，長度宜為10-200m。
試驗路段施工分為試拌和試鋪兩個階段。試拌前，按比例拌和礦料先扔掉10鍋后再測鍋，再按配合比加瀝青拌和4鍋扔掉，然后開始正式出料試驗。試驗路段施工需要決定的內容包括:
1. 根據各種機械的施工能力相匹配的原則.確定適宜的施工機械，按生產能力決定機械數量與組合方式。
2.通過試拌決定:(1)拌和機的操作方式— 如上料速度、加料程序、礦粉的加料方式、拌和數量與拌和時間、拌和溫度等。(2)取試驗的改性瀝青SMA一13進行體積參數分析、馬歇爾檢驗和瀝青含量、篩分試驗檢驗，由此確定正式生產用的標準配合比。驗證改性瀝青SMA-13的生產配合比，決定正式生產用的礦料配合比和油石比。
3.通過試鋪決定:<1)攤鋪機的操作方式、攤鋪方法、攤鋪溫度、攤鋪速度、初步振搗夯實的方法和強度、自動找平方式等。(2)改性瀝青SMA一13路面的壓實是一道關鍵工序，要在試驗段試驗過程中，通過試壓獲得所要求壓實度而制訂適宜壓實工藝與壓實程序:明確具體的碾壓時間，壓實順序，碾壓溫度，碾壓速度，靜壓與振壓最佳遍數，壓路機類型組合，壓路機型號與噸位，壓路機振幅、頻率與行走速度的組合等。(3)施工縫處理方法。(4)松鋪系數(約為1.08一1.20)。竹曲路三B合同段試驗路段試驗檢測壓實度98.47%，空隙率5.03%，構造深度1.3mm 路面基本不透水，各項指標均符合設計指標，但油石比5.8%有個別小油斑，最后決定使用油石比5刀%。
4.確定施工產量及作業(yè)段的長度，修訂施工組織計劃。
5.全面檢查材料及施工質量是否符合要求。
6.確定施工組織及管理體系、質保體系、人員、機械設備、檢測設備、通訊及指揮方式。
試驗段的質量檢查頻率應根據需要比正常施工時適當增加(一般增加一倍)。
五 、改性瀝青SMA的拌制
使用間歇式瀝青混合料拌和機，冷料倉的數量應滿足配和比要求，通常不宜少于5一6個，拌和機應配備良好的二級除塵裝置和木質素纖維添加裝置。全部生產過程由計算機自動控制，配有良好的打印裝置。嚴格掌握瀝青和集料的加熱溫度以及SMA的出廠溫度。通過溫度檢測，對改性瀝青及SMA生產的四大溫度(瀝青加熱溫度160-165℃，改性瀝青制作溫度165~170℃，改性瀝青最高加工溫度175℃，集料加熱溫度190一210℃)進行控制，要求改性瀝青SMA混合料出廠溫度在160一185℃，超過195℃的要廢棄，混合料不得在儲料倉中長時間儲存，儲存溫度降低不超過10℃，以不發(fā)生瀝青析漏為度，并只限當天使用。
拌和樓控制室要逐盤打印瀝青及各種礦料的用量拌和溫度，并定期對拌和樓的計量和測量進行校核;每天應用拌和總量檢驗各種材料的配比和SMA油石比的誤差。改性瀝青SMA拌和時間及加料次序由試拌確定，建議的SMA拌和時間及加料次序:松散的絮狀纖維可在噴人瀝青的同時或稍后采用風送設備噴人拌和鍋，拌和時間宜延長5以上。顆粒狀纖維可在粗集料投人的同時自動加人，經的干拌后，再投人礦粉，加礦料加纖維干拌約18s，加礦粉加瀝青濕拌約40s，出料總生產時間約60一70s，必須使所有集料顆粒全部裹復瀝青結合料，并以瀝青混合料拌和均勻為度。要嚴格控制油石比和礦料級配，避免油石比不當而產生泛油和松散現象。每臺拌和機開拌后每天上午、下午各取一組混合料試樣，通過抽提試驗和馬歇爾試驗對礦料級配、瀝青用量、混合料的密度和空隙率VV、VMA、VCA等指標進行調控，同時檢測其穩(wěn)定度和流值;
六 、改性瀝青SMA的運輸
瀝青混合料運輸車的運量應較拌和能力和攤鋪速度有所富余，攤鋪機前方有五輛運料車方可開始攤鋪。運料車應用完整無損的雙層蓬布覆蓋，以資保溫防雨或避免污染環(huán)境。采用具有金屬探測針的插人式數顯溫度計檢測瀝青棍合料的出廠溫度和運到現場溫度。插人深度要大于15cm。在運料卡車側面中部設專用檢測孔，孔口距車箱頂面約30cm。拌和機向運料車放料時，汽車應前后移動分三堆裝料，以減少粗集料的分離現象。
七 、改性瀝青SMA的攤鋪
1.SMA的攤鋪溫度
SMA的溫度控制是最重要的，關系到路面的壓實度，直接關系到路面整體的施工質量和耐久性。由于使用了改性瀝青及纖維穩(wěn)定劑，混合料的攤鋪溫度宜為160℃一180℃，溫度低于140℃的混合料禁止使用。選擇在當日高溫時段進行攤鋪，路表溫度低于15℃時不宜攤鋪，攤鋪遇雨時，立即停止施工，并清除未壓實成型的混合料。
2.連續(xù)穩(wěn)定的攤鋪，是提高路面平整度最主要的措施。攤鋪機的攤鋪速度應根據拌和機的產量、施工機械的配套情況及攤鋪厚度，按規(guī)定1一3m/mim，做到緩慢、均勻、不間斷地攤鋪。一臺攤鋪機的攤鋪寬度不宜超過6一7.5m，通常采用兩臺以上相同型號的攤鋪機前后錯開10一20m成梯隊形式同時攤鋪，兩幅之間應有30一60mm左右寬度的搭接，且不得造成前面攤鋪的混合料冷卻，保證縱向接縫為熱接縫。
3.用移動式自動找平基準裝置控制攤鋪厚度。鋪筑改性瀝青SMA路面時宜采用非接觸式平衡梁。
4.攤鋪機應調整到期最佳工作狀態(tài)，調好的螺旋布料器兩端的自動料位器，并使料門開度、鏈板送料器的速度和螺旋布料器傳速相匹配。螺旋布料器中的料量應高于螺旋布料器中心，使熨平板的擋料板前混凝土合料在全寬范圍內均勻分布。攤鋪前應將熨平板預熱至規(guī)定溫度(不低于10℃)，攤鋪時熨平板應采用中強夯等級，使鋪面的初始壓實度不小于85%，攤鋪機熨平板必須拼接緊密，不許存有縫隙，防止卡人粒料將鋪面拉出條痕。
八 、改性瀝青SMA的碾壓
SMA路面碾壓要嚴格按“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進行。由專人負責指揮協調各臺壓路機的碾壓路線和碾壓遍數，使攤鋪路面在較短時間內達到規(guī)定壓實度，昆碾壓溫度符合規(guī)定，初壓開始溫度不低于150℃，碾壓終了表面溫度不低于90℃。SMA的初壓、復壓宜用雙鋼輪振動壓路機速度均勻碾壓，禁止使用輪胎壓路機。采用振動壓路機壓實SMA路面時，通常振頻一般在42一50HZ范圍內選擇，振幅可從0.4一0.8mm 范圍內選擇。高頻和低幅方式對提高SMA的壓實度，防止石料損傷，保持石料有良好的棱角性和嵌擠作用具有重要的意義。大振幅很容易造成碾壓過度，使石料壓碎或者瑪蹄脂上浮，產生“過碾壓彈簧”、“油斑”等現象。壓路機輪跡的重疊寬度不應超過20cm。一旦達到壓實度應立即停止作業(yè)，只要形成嵌擠結構即可，防止瀝青遷移。加 強 高 速公路早期交通控制。開放交通時的路表溫度不高于50℃，路面壓實完成24小時后，方能允許施工車輛通行。
九 、改性瀝青SMA施工中易產生的問題及對策
通過本次工程的實踐，我們發(fā)現在施工中容易發(fā)生一些普通瀝青路面所不常見的問題。這些問題主要是:
(1) 過碾壓。對SMA路面來說，由于它的集料嵌擠作用，可壓實程度不大，壓實度比較容易達到;SMA結構過碾壓除了可能壓碎碎石外，還會使瑪蹄脂部分上浮，構造深度減小，因此，在碾壓過程中，要求必須特別注意表面構造，以便有適宜的構造深度，通常以保持在1.0-1.5mm為好(與最大粒徑有關)。
(2) 出現油斑。SMA路面通車后出現油斑也是常見的一種病害。它往往是由于漏投、晚投、少投纖維，干拌時間不夠，纖維沒有充分分散及瀝青用量不均勻引起，也可能是纖維穩(wěn)定劑數量不夠，材料出現離析，瀝青用量使用不均、過多或過少引起，這種路面在行車過程中，往往會引發(fā)車轍變形。
十 、結束語
改性瀝青SMA路面作為一種引進的新型路面結構，隨著我國高速公路建設的發(fā)展，根據中國實際情況其設計理念及施工方法都在不斷的完善，作為施工單位在具體實施過程中，一定要實事求是的記錄各種檢測數據，作為SMA研究的基礎資料，更好的用于公路施工。
