浅谈SMA沥青玛蹄脂碎石混合料的施工与质量管理

窦向阳　丛国龙

关键词：SMA沥青玛蹄脂碎石混合料 施工质量管理

近年来我国大面积的使用SMA改性沥青混合料作为高等级公路路面表面层，SMA改性沥青混合料在材料要求、施工等方面都有严格的要求，从生产到施工的严格控制是其质量保证的关键。

一、SMA沥青玛蹄脂碎石混合料

1、SMA源于德国，属骨架嵌挤型密实结构。具有优良的抗车辙性能和抗滑性能。

1）SMA是一种间断级配的沥青混合料。以SMA—13为例，5mm以上的粗集料主要是4.75mm以上颗粒的比例高达66—80%，矿粉的用量达9—15%，0.075mm筛的通过率一般高达8-12%，很少使用细集料由此形成间断级配。

2）沥青结合料用量多，一般为6-7.5%，粘结性要求高，所以选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的改性沥青。

3）为加入较多的沥青，在增加矿粉用量的同时使用纤维作为稳定剂，这样在拌和时形成的沥青玛蹄脂可以袮补细集料不足的缺陷。纤维一般使用矿物纤维，用量为混合料重量的0.3-0.4%。

4）SMA的空隙率很小，一般为3—4%。

5）SMA的材料要求高，粗集料必须特别坚硬，表面粗糙，针片状颗粒少，以便达到良好的嵌挤作用；细集料宜采用坚硬的人工砂；矿粉必须是磨细的石灰石粉。

2、SMA良好的路用性能

1）高温抗车辙性能。在SMA的组成中，粗集料骨架占70%以上，细集料少，沥青玛蹄脂部分仅填充了粗集料之间的空隙，交通荷载主要由粗集料骨架承受，由于粗集料间良好的嵌挤作用使沥青混合料具备非常好的抵抗荷载变形能力，从而提高了高温抗车辙能力。

2）低温抗裂性能。在低温条件下抗裂性能主要由结合料的拉伸性能决定，由于SMA的集料之间填充了相当数量的沥青玛蹄脂，当温度下降混合料收缩变形使集料被拉开时，沥青玛蹄脂有较好的粘结作用，它的柔韧性使混合料有良好的抗低温变形性能，当使用改性沥青后更能提高混合料的低温抗裂性能。

3）好的抗滑性能。SMA使用坚硬、粗糙、耐磨的优质石料同时采用间断级配，粗集料含量高，路面压实后表面形成大的孔隙，构造深度大，提高了抗滑性能。同时也使路面在雨天行车不會大的水雾和溅水，降低路面噪音。

4）良好的耐久性。SMA的混合料内部被沥青玛蹄脂充分填充，沥青膜较厚，混合料的空隙率很小且沥青玛蹄脂与集料的粘结力好，几乎不透水，使混合料受水的影响小，混合料的水稳性有很大改善；空隙率小使沥青与空气的接触少因而混合料的抗老化性能良好。

3、改性沥青和改性剂在SMA中如果同时使用改性沥青，能使沥青玛蹄脂的性能进一步大幅度改善，使SMA的各种路用性能尤其是高温稳定性和低温抗裂性及水稳性更加优良。改性剂是在沥青中加入的天然或人工合成的有机或无机材料，可熔融或分散再沥青中，以改善或提高沥青的路用性能。改性沥青中改性剂剂量不仅关系到路面工程的成本，而且改性沥青的性能并非是添加的改性剂越多越好，所以需要综合考虑经济剂量、最佳剂量和适宜剂量确定。

二、SMA路面施工的质量管理

1、SMA混合料质量控制

1）原材料：由于SMA对原材料的要求高所以首先对原材的质量要严格控制，按规范要求对各种原材料进行试验，达到规范要求后方可使用。粗集料采用玄武岩。SMA具有较高的高温稳定性是由含有大量的粗集料之间的嵌挤作用形成，要求粗集料必须使用坚韧、粗糙、有棱角的优质石料，应是洁净无杂物。细集料采用坚硬的机制砂，这也是因为机制砂是经过坚硬岩石反复破碎制成具有良好的棱角和嵌挤性能，同样对提高混合料的高温稳定性有益。矿粉为在SMA中的用量比普通的沥青混合料要高出一倍，因为沥青只有吸附在矿粉表面形成薄膜充分填充混合料空隙，对粗、细集料才能产生粘附作用。改性沥青采用聚合物改性沥青，采用单一改性剂，热塑性橡胶类的（SBS）-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，并优先使用分子结构为星型的SBS，改性剂的掺加量以达到改性沥青的质量标准为度，一般控制在3%-6%之内。稳定剂采用木质素纤维，其应保持干燥、呈絮状；应妥善保存、严防受潮结块，否则不能使用。纤维应能承受250℃的高温，并保持化学稳定，对环境和人体不造成危害，木质纤维的掺加量控制在3‰-4‰之间。改性沥青结合料要具有较高的粘度且符合规范的技术要求，保证有足够的高温稳定性和低温韧性。

2）SMA混合料：SMA—13型改性沥青混合料的生产要严格按照有关部门审批的配合比生产，对矿料级配、沥青用量及拌和温度要严格控制。对生产的SMA混合料应按《公路沥青路面施工技术规范》（JTJF40-2004）的规定进行马歇尔试验、抽提试验和筛分试验等常规检测，同时还要按规定进行沥青混合料的高温、低温和水稳定性能检测。

2、SMA路面施工过程质量管理

1）施工温度：首先在保证混合料出厂温度、运输过程中加盖苫布防止混合料表面结硬，混合料到达施工现场合格的前提下，混合料的摊铺、碾压要连续作业并严格控制好摊铺、初压、复压和终压各个环节的施工温度。在气温低于15℃的寒冷气候条件下及雨天、五级以上大风天气不能进行SMA改性沥青混合料的施工。

2）SMA必须刚性碾碾压，不允许采用轮胎压路机碾压，轮胎压路机碾压的揉搓将使沥青玛蹄脂上浮。碾压要充分使压实度达到规范要求但又必须防止过碾压，避免在较低温度下反复碾压。过碾压不但可能压碎碎石，破坏粗集料的嵌挤作用，同样也使玛蹄脂部分上浮，造成构造深度降低甚至泛油。

3）结合实际施工生产过程中的工艺流程，从以下几个环节加以控制、实施，将有利于提高路面平整度。a准确控制基准面（线）。主要控制好标高、横坡、厚度，表面层时采用平衡梁法，减少、消除下承层带来的不平整的影响。b调整好摊铺机如下参数：调整好熨平板初始仰角，达到控制摊铺厚度和平整度的目的；布料螺旋与熨平板前缘距离的调整。当摊铺厚度较大、矿料粒径较大，沥青混合料温度偏低，或发现摊铺层表面出现波纹时则宜将距离调大，反之，宜将距离调小；熨平板前刮料护板高度的调整。刮料护板的作用在于保持熨平板前部混合料的堆积高度为定值，当摊铺厚度小于10cm时，刮料护板底刃应高出熨平板前缘13cm-15cm。c摊铺过程中，摊铺机螺旋送料器应不停顿的转动，两侧应保持有不少于送料器高度2/3的混合料，并保证在摊铺机全宽度断面上不发生离析。

3、建立有效的质量管理体系，严格控制原材料的质量，严格控制好混合料的质量和出厂温度。同时责令司机对混合料苫盖，做好保温、防雨淋工作。沥青混合料运到施工现场后施工单位质量控制人员逐车检查并测量温度，若发现温度过高或过低和花白料等不合格现象按废料处理并通知拌和厂进行改进和调整。施工单位对各沥青混合料拌和厂供应的沥青混合料每工作日都要取各拌和厂有代表性的试样（数量以满足试验要求为准），送往沥青实验室进行自检，并及时把试验结果反馈到各拌和厂以做相应的调整。

沥青砼表面层的施工直接影响路容与行车舒适，通过几年来多条高速公路的施工，不仅对SMA的性能、施工有了具体的认识，同时也积累了一定的施工经验。只有每一个环节都采用科学的程序进行严格的控制，最终才能取得良好的效果。