SMA路面的特点与施工工艺

梁小露

摘要：SMA沥青混合料在施工中经过大量的研究、试验和总结，目前该工艺已被广泛推广于高速及地方高等级公路的路面。文章对江阴大桥九圩连接线改造工程SMA的特点、设计、施工和现场测试等作了系统介绍。

关键词：SMA特点；设计；施工；测试

1 概述

沥青玛蹄脂混合料（SMA）是常用于高等级公路路面的沥青混合料。SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量的细集料组成的沥青马蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。其≥4.75mm的粗集料比例高达70～80%，矿粉用量8～13%，混合料中0.075mm的通过率高达8～10%，由于是间断级配，很少使用细集料。沥青含量高达5.7～6.0%，同时需添加0.3%混合料总量的木质素纤维和0.4%沥青用量的抗剥落稳定剂。

SMA沥青玛蹄脂碎石混合料路面是沥青、矿粉、纤维稳定剂及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料，充填于间断级配的粗集料碎石骨架的间隙形成的一种沥青混合料。简单的说：SMA是由互相嵌挤的粗集料骨架和沥青玛蹄脂两大部分组成的。

SMA是一种新型的路面材料，具有良好的路用性能：除具有良好的表面功能、抗滑、抗高温、车辙、减少低温开裂、平整度高、噪音小、能见度好等特点外，SMA还具有路面抗变形能力强、不透水、使用寿命长、维修养护小等优点，同时SMA还可以减薄表面层厚度，易于施工和维修。由于沥青玛蹄脂具有上述各项优点，因此，目前在高等级公路建设中被广泛应用为高等级路面材料。但是如果原材料不好，施工不认真，质量管理不重视，仍然不能取得满意的结果。而且存在生产成本高，拌和楼产量低，间断级配混合料的质量控制要求高，施工难度大等风险。只有抓住SMA的特点，合理组织施工，严格按规程操作，才能取得良好的成果。

2 SMA配合比设计方法

SMA混合料配合比设计方法，我国主要是采用马歇尔试验法，又结合我国工程实际情况进行。其步骤如下：

2.1 原材料的选择和要求

（1）沥青：采用SBS改性沥青。要求选用的沥青针入度小，软化点高。改性沥青一般要求针入度的值为不小于50（0.1mm），软化点不小于60℃。江阴大桥九圩连接线采用南通通沙PG76-22改性沥青。

（2）粗集料：充分发挥粗集料的嵌挤作用，必须采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒、粗糙的碎石。

（3）细集料：采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的玄武岩细集料。

（4）填料：采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、洁净，不得将拌合机回收的粉尘作为矿粉使用，矿粉不得受潮，设置防雨顶棚储存。由于矿粉的亲水系数是评价矿粉和沥青结合料粘附性能的指标之一，经过多次对比试验发现采用石灰岩石料经磨细得到的矿粉的亲水系数比较稳定和理想。试验结果见表一

（5）稳定剂：SMA中由于含有较多的沥青和矿粉，因此要添加适量的纤维稳定剂，其目的一方面是以自身微孔隙吸收沥青混合料中的自由沥青使得混合料具有柔韧性，增强混合料的低温抗裂性，防止混合料的离析、沥青滴漏和溢出；另一方面是在结构中起三维加筋稳定作用，从而可以增加沥青含量和矿料裹覆层厚度，提高抗老化性能。纤维稳定剂的用量，对木质素纤维一般为混合料的0.3%；矿物纤维一般为沥青混合料的0.4%。各种纤维外加剂的用量误差在±10%。

2.2 SMA配比设计

SMA的设计原则是使沥青玛蹄脂能够保证持久地维持住碎石骨架，混合料的密实度和粒度分布在交通作用下变化很小，这种路面的显著特点是孔隙很小。SMA配合比设计主要包括两个方面的内容：

一方面是马歇尔试验设计。以推荐的标准级配为基础，设计三个不同粗细的初级级配，确定初级油石比，通过不同组件的试件检测，对设计级配以0.2%-0.4%R 间隔，调整3-5个不同油石比，根据希望设计的空隙率（通常为4%）确定最佳油石比，SMA马歇尔试验配合比设计技术要求如表二。

另一方面主要是设计配合比检验。根据表三规定的项目与SMA配合比设计检验指标的技术要求进行配合比设计检验。

2.2.2 生产配合比

生产配合比是建立在目标配合比的基础上的。设计过程了大部分一致。

生产配合比与目标配合比主要的区别在于矿料经过二次筛分后矿料的级配有所变化，因此必须从二次筛分后进入各热骨料仓的矿料取样筛分，重新计算使矿质混合料的级配符合设计级配，并特别注意使0.075mm，4.75mm，9.5mm的筛孔通过量控制接近设计级配。SMA矿质混合料级配曲线如表四。

3 SMA混合料的沥青路面施工工艺

SMA路面施工工艺与普通沥青路面施工有許多特点，要求我们多加注意到施工中的关节。

3.1 SMA混合料的拌制

（1）拌和机必须配备有纤维稳定剂投料装置，不具有纤维投料装置的可在原有基础上作改进。江阴大桥九圩连接线中采用武汉同创生产的紊状纤维添加设备，能在拌和中充分分散紊状木质纤维。

（2）SMA混合料要求在较高的温度下拌和，集料加热温度一般为185℃～200℃，使混合料的出料温度走上限，以满足高温碾压的要求。

（3）SMA混合料拌制过程中，纤维添加程序：矿料干拌3秒，矿粉加木质素干拌7秒，加沥青进行湿拌50～55秒，按照这种放料顺序拌制混合料的优点是：混合料拌制比较均匀，减少出现玛蹄脂团的现象。如果木质素添加机出现故障，即木质素纤维没有喷入拌缸，但是，程序上沥青也不会掺加，这样只需把这盘矿料作废，减少损失。它的缺点是：木质素纤维在喷入拌缸的过程中由于在气压的作用下有一部分木质素纤维从拌缸的空隙中跑掉，因此，只要处理好拌缸的密封性，木质素纤维的损失也不是太大，最多不超过木质素用量的0.2%。

（4）SMA混合料矿料用量大，比普通热拌沥青混合料需增加2倍，因此要求配置的螺旋输送器，输送矿粉的能力要满足要求，以保证供料正常。

（5）如果拌和的SMA不立即使用，需在储料仓中存放时，以不发生沥青泄漏为度，且不得过夜。施工过程中，SMA混合料随拌随摊，尽量缩短存贮时间。

3.2 SMA混合料的运输。

（1）采用大型自卸王运输，运输前，在车厢及底板上涂刷一层隔离剂，防止SMA与车厢粘住。

（2）必须加盖苫布，以防运料车表面混合料降温影响沥青施工质量。

（3）在运输途中，不得随意停歇，延长时间，保持连续、平稳地运料，保持施工连续性。

3. 3 SMA混合料的摊铺

由于SMA混合料级配接近单粒径，因此在运输和摊铺过程中，不会出现粗、细集料的离析现象，而且摊铺均匀性很好，但应注意以下几点：

（1）在摊铺前，应对中、下面层进行认真清扫，用硬扫帚或电动工具清扫路面，有泥土等不洁物沾污时，必须一边清扫一边用高压水冲洗干净，并提前1～3d洒布粘层油，SBS沥青用量为0.4-0.5L/M2。

（2）为保证路面平整度，应做到缓慢、匀速、连续不断地摊铺，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。摊铺速度一般不超过3m/min，主要目的是控制路面的压实度。

（3）SMA混合料的松铺系数应通过试铺确定，摊铺4cm厚用松铺系数为1.2。

（4）在SMA混合料铺筑过程中，应注意观察，如发现有沥青泄漏情况，应分析原因，立即采取相应措施。

（5）应尽量使生产功率、运输能力和摊铺功率基本一致。

路面施工队的拌和、储存、摊铺能力如表五。

由表五可知，摊铺和拌和能力比较配套。

3.4 SMA混合料的碾压成型。

SMA的碾压程序是：初压两台HD120双钢轮静压1～2遍，复压采用重型压路机往静返振2遍，终压采用HD130双钢轮静压至无轮迹，一般2～3遍。紧跟、慢压、高频、低幅。

压路机的碾压速度宜放慢，一般在4km/h～5km/h之间，碾压速度过快，宜造成压实度不足。如碾压过程中发现有沥青玛蹄脂上浮或石料压碎、棱角明显摩损等过碾压现象时，应立即停止碾压。SMA混合料禁止采用轮胎压路机碾压。

3. 5 接缝

SMA混产的铺筑应避免产生纵向冷接缝，横向施工缝应采用平接缝，对无法避免而产生的纵向冷接缝，以及横向施工缝，可用镐在未完全冷却时刨除端部作接缝；也可切割，切割后冲洗干净，干燥后涂刷粘层油。

4 施工過程中SMA路面现场测试。

SMA路面现场测试主要包括压实度、平整度、构造深度、磨擦系数等内容。

4.1压实度检测

江阴大桥九圩连接线SMA-13的压实度要求是马歇尔密度的98%以上，面层空隙率要求是3.5%～6%，由于SMA的沥青用量高，因此，需配备转速较高的取芯机和功率较大的发电机，以避免沥青在高温下软化并粘附在芯样的表面，影响芯样密度的实测值。

4.2构造深度、磨擦系数的检测

由于SMA是一种间断级配的沥青混合料，粗集料含量高，相应的纹理较深，构造深度比较大。其次，SMA路面的磨擦系数衰减比普通路面慢的原因有以下几点：

（1）SMA表面空隙较大，橡胶片与路面发生磨擦的面积比普通路面小，因此，SMA路面的磨擦系数与粗集料的粗糙度、棱角性、坚固性有关。

（2）普通路面的细集料是粘附在粗集料表面的，而SMA路面的细集料是与沥青、木质纤维、矿粉组成沥青玛蹄脂填充在粗集料骨架中。在行车作用下，普通路面表面逐渐光滑，构造深度逐渐降低，而SMA路面粗集料的磨光值较高，构造深度几乎没有衰减，因此，SMA路面的磨擦系数衰减比较缓慢。

5 结束语

SMA特有的优越性能显著提高沥青混凝土路面的路用性能，延长路面寿命；在施工中全员求实抓过程，规范施工创精品，取得了精品工程。