改性沥青SMA在唐曹高速公路维修养护中的应用（交通）

                                杜  海

                 （唐山市交通运输局公路工程处唐山  063300）

摘要随着高速公路交通量日益增长，超载、重载车辆比例逐年提高，高速公路沥青路面质量的要求也越来越高，对材料的应用也越来越严。对改性沥青SMA的材料选取、配合比设计进行了介绍，并对施工工艺及质量控制进行了论述。

关键词  改性沥青  SMA配合比设计  施工工艺  质量控制  效益分析

    某高速公路全长56. 07 km，双向4车道，设计行车时速100 km，于2013年10月建成通车，通车2年来，交通量迅速增长，同时，由于运煤车辆大型化并严重超载以及夏季的持续高温，路面经历2个夏季后，开始出现拥包、推移、车辙、坑槽等早期病害，严重影响了行车的舒适性和安全性。为此，经过对路面病害的调查剖析，认为诸多病害均发生在沥青面层结构上，路面基层基本完好无损。因此，决定将出现的车辙、拥包、推移的部分路段，用铣刨机将旧路面铣掉，更换沥青面层，并对沥青抗滑表层采用改性沥青SMA进行处理。自2015年8月开始，在保证高速公路通行的前提下维修处治，施工中严格控制各项质量技术指标，现已恢复行车的舒适度和安全性。

1  改性沥青SMA配合比设计

1.1材料选取

1.1.1  粗集料

    选用质地坚硬、表面粗糙、形状接近正方体有良好嵌挤能力的破碎集料，经检测满足各项技术指标要求，见表1。

1.1.2细集料

    一般采用制砂机生产的机制砂或粗天然砂，砂的颗粒组成合理。本次用河砂，各项技术指标经检测满足要求，见表2。

1.1.3填料

    采用由石灰石等碱性岩石磨细的矿粉，为改善沥青混合料与集料的粘附性，掺加消石灰粉和水泥时用量不超过矿料总质量的2%，回收粉用量不大于矿粉总量的25%，混用回收粉后的0. 075 mm通过率部分塑性指数不大于4 。实际采用石灰石矿粉，在磨细时掺加17%消石灰粉。技术指标经检测符合质量要求。

1.1.4沥青

    由于高速公路交通繁重、大吨位车辆多、夏季特别炎热、雨量集中的特点，宜采用具有较高粘度、与集料有良好粘附性、高温稳定性和低温韧性的改性沥青。本次选用山东华瑞道路材料技术有限公司生产的麦克-70改性沥青，基质沥青为中海36-1原油生产的AH-70沥青，改性沥青和基质沥青均满足质量要求。

1.1.5纤维稳定剂

    可用做SMA的纤维稳定剂的有木质纤维、矿物纤维、聚合物化学纤维等，以改善沥青混合料性能，吸附沥青、减少析漏。纤维稳定剂应能在250 ⁰C高温下不变质．对环境不造成危害，不危害人身健康。选用国创牌絮状木质素纤维，各项指标满足技术要求。以专用纤维投放机投入拌和机，剂量为混合料总量的0. 3%。

1.2配合比设计

    同普通沥青混凝土一样分为3个阶段，即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段，采用马歇尔试件体积设计方法，遵循粗集料骨架嵌挤、填充间隙沥青量最小、试件空隙率适当的原则，具体设计步骤如下。

1.2.1初试矿料级配

    设计层厚为4 cm，依据SMA压实厚度不得小于集料公称最大粒径2.5倍的原则，选用级配类型为SMA-13。以4.75 mm通过率为关键性筛孔选用中值及中值±4%等3个档次，矿粉数量相同，0. 075 mm筛孔通过率10%，为初试级配，进行矿料组合，各种矿料掺配比例及合成计算见表6。测定4. 75 mm以上粗集料捣实松方相对密度，计算捣实状态4. 75 mm以上粗集料骨架间隙率，见表3。

1.2.2制件确定设计级配

    参考有关资料，选择初试油石比6%，击实成型3种初试级配马歇尔试件，双面击50次，击实温度165 ⁰C，计算沥青混合料最大相对密度，用表干法测定试件毛体积相对密度，计算试件空隙率，矿料间隙率，粗集料间隙率，见表4。

1.2.3  油石比确定

    依据初试油石比的空隙率情况，以0.2%～0. 4%为间隔，调整3个以上油石比，以5.3%，

5. 6%，5.9%，6.2%拌制混合料，制作马歇尔试件组，每组6个，其中2个以真空法实测理论最大相对密度，各体积指标及稳定度指标见表5。

    根据以上试验结果，满足各项技术指标要求的油石比设计值为6%。

2  改性沥青SMA的施工及质量控制

2.1拌和

    采用间歇式沥青混合料拌和机，本工程用意大利玛琏尼-175型。拌和过程中逐盘打印各仓材料用量，矿料、沥青，以及混合料温度、拌和时间等，统计计算台班矿料级配、油石比、温度等的平均值、标准值、变异系数，绘制控制图，与设计及标准值相比较，改性沥青SMA混合料的拌和程序与一般混合料相比，除增设一套纤维添加设备外没有其他差别。由于SMA矿料为间断级配，粗集料粒径单一量多，细集料少，适当安排冷料仓布局，使之尽量均衡，选取恰当热仓筛分筛孔，保持各仓下料平衡，避免单仓等料时间过长，尽量减少溢料以提高生产效益。由于矿料用量大，又有纤维加入，需适当延长拌和时间。同时严格控制混合料拌和温度，保证出料合格。

2.2运输

    宜采用大吨位运料车运输，盖好苫布以防表面降温结硬，卸料应倒净，严格检查到达地点混合料温度。

2.3摊铺

    必须喷洒粘层油以使该层与下层紧密联结。改性沥青混合料较粘，摊铺阻力大，宜用功率较大的摊铺机，如ABG423，摊铺温度不低于160℃，严格控制摊铺速度的均匀，中途不得停车或速度大幅变化。熨平板加热至100℃以上开始摊铺，以控制摊铺平整度。熨平板宜高频低幅振压，使混合料达到较高初压实度，松铺系数1.1以下平整度较好。摊铺过程中，摊铺机螺旋送料器不停且均衡转动，混合料高度不得低于送料器螺旋的2／3。混合料运输、等停及摊铺中注意观察混合料有无沥青析漏，如有，应立即停止并采取适当措施，如降低混合料温度、减少沥青用量或增加纤维用量等加以调整。

2.4碾压

    改性沥青SMA施工必须使压实设备与摊铺速度匹配，压实原则是“不等、紧跟、慢压、高频低幅、禁停”。宜静压1遍，振压3～4遍，静压1遍，以消除轮迹为宜。压实段一般不可过长，20 m为宜。初压温度不低于160℃，碾压终了温度不低于120℃，碾压速度不超过5 km/h。改性沥青SMA路面应防止过度碾压，否则玛蹄脂上浮，构造深度减小甚至泛油。压实度达到马歇尔密度的98%或现场孔隙率6%，终止碾压。碾压中应采取措施防止粘轮，如适当洒水使轮子保持湿润，水中可加少量清洗剂，严控水量不要过多，喷水应雾状不得自流。压实过程中应注意观察混合料推移状态。

2.5横缝

    SMA路面避免纵接缝，横缝应平接，开始施工前锯缝，缝应平整且与路线垂直，缝上洒乳化沥青粘结2部分路面并防止透水，熨平板应充分预热。以3m长直尺顺路骑缝量测平整度，指导碾压直至平整度满足要求。

2.6现场检查项目

    （1)混合料温度：材料加热、拌和、出料、摊铺、初压、终压温度等。

    (2)压实度。

    (3)构造深度、透水系数、摩擦系数摆值。

    (4)平整度、厚度。

部分检测数据见表6。

3结语

    (1) SMA作为一种新型路面结构，其设计重点不同于普通沥青混凝土结构以稳定度、流值等力学指标为主，而侧重于矿料级配、油石比及体积指标以及水稳、抗车辙、构造深度、防透水性等指标验证。改性沥青SMA路面设计方法在高速公路路面挖补铺筑中取得良好效果。

    (2)改性沥青SMA路面施工质量的控制重点是原材料及配比、拌和、碾压以及各个环节的温度，使路面粗集料形成嵌挤稳定、表面粗糙有足够的构造深度抗滑、玛蹄脂充分填充空隙基本不透水，确保路面结构具有良好的高温抗车辙性、低温抗裂性和耐久性。