浅谈SMA路面施工工艺与质量控制

浅谈SMA路面施工工艺与质量控制胡居贤何新原江苏省交通工程有限公司摘要：SMA是一种新型沥青混合料，针对其独特的材料组成及施工生产环节要求较高的特点，详细说明SMA的特点，施工工艺，质量要求等重点，以保证工程质量。关键词：SMA混合料施工工艺质量控制沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙组成一体的沥青混合料。SMA的近年来国际上出现的一种引人注目的新型沥青混合料路面结构。第一条SMA路面始建于60年代的德国。80年代起在欧洲应用。90年代起传入美国。1992年我国首次使用改性沥青SMA技术在首都机场高速公路建设中铺筑5CM的SMA上面层。SMA由于采用间断级配、粗集料多、细集料少、矿粉多、加有纤维、沥青含量多使用SMA兼有嵌挤型和密实型沥青混合料的特点。由于SMA具有较好的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗滑和耐久性及表面服务性能等特点。被广泛应用在铺筑新建公路路面层或者旧路面加铺磨耗层使用。虽然我国的交通条件和气候与欧美不同，但SMA的技术应用也保持了缓慢健康发展的态势。SMA混合料在结构组成和技术要求等方面与普通热拌沥青混合料不同，因尔在路面施工方面与普通的沥青混凝土路面也有所不同。首先，SMA与我国现行规范规定的沥青混合料以及国外的一种大空隙排水性沥青混合料（OGFC）相比所具有的优特点就不言而喻。见表1不同沥青混合料结构类型的比较（Dmax=16）表1序号特点和性能AC16-I型AC16-II型AK-16AAM-16OGFCSMA-161结构类型悬浮密实结构悬浮半空隙结构悬浮或嵌挤半空隙结构嵌挤空隙结构嵌挤空隙结构嵌挤密实结构2空隙率（%）3-64-8（10）3-8〉10〉153-4（4.5）3沥青用量中等较少中等很少很少较多44.75mm通过率（%）42-6330-5030-5018-4230-5020-3050.075mm通过中等较少较多很少很少很多率（%）（4-8）（2-5）（4-9）（0-5）（2-5）（8-2）6抗车辙变形差差较好好很好很好7疲劳耐久性好较好好很差差很好8抗裂性能好较好好很差差很好9水稳定性好较差较差很差很差很好10渗水情况小较大较大很大很大很小11抗老化性能很好较好较好很差很差很好12抗磨损很好较好较好很差很差很好13抗化性差较差较好很好好14路面噪声、反光、溅水、水雾差较差较好很好好15施工难易程度易易较难（敏感性大、易离析）简单难难（温度高、敏感性强）16成本中较低较高很低较高高由表1可见，SMA则充分考虑了现在普遍使用的AC和AM、AK等级配的特点力求利用他们的优点企图达到完美的组合。如SMA具有AC的空隙率小，水稳定性及耐久性好，AM的集料嵌挤作用好，高温抗辙能力强，AK的抗滑性能好等各种特点。同时又克服了高温稳定性能的不足，AM及AK的不耐抗裂、抗老化、抗水损害性能的缺点，因而的一种比较理想的混合料结构。现以沪宁高速公路路面集中维修东段（苏州段）为例探讨SMA路面施工过程质量控制。苏州段全长单向约29公里。考虑到沪宁公路交通量大，重车多，温度高，多雨等情况以及SMA所具有上述的特点。沪宁高速公路有限公司和苏州高速公路管理处定全线设计为SMA沥青罩面工程。沥青面层为三层式结构。既罩面层（表面层）4cmSMA-13，中、下面层为原有三层沥青面层（其中行车道为铣刨摊铺16CMSUPER25）。此次SMA13的大面积应用也填补了我省该项技术在路面施工上的空白。1．SMA的原材料控制1．1矿料SMA路面能否达到预期的性能在很大程度上取决于粗集料的嵌挤作用。因此粗集料必须具有较好的韧性、强度、坚固性、耐磨性、集料的颗粒形状和棱角性的优质石料，严格限制集料的扁平颗粒含量；细集料通常采用高强材料制作的机制砂，并要求起具体有良好的棱角性和坚固性并严格控制起含泥量；矿粉采用石灰石制成，不得含有泥土和有机矿物制。质量要求符合表4。沪宁线粗、细料均采用优质、坚硬、净洁、干燥、无风化、无杂质宜兴、镇江产玄武岩。技术要求符合表2、表3粗集料技术指标表2指标技术要求石料压碎值不大于（%）2洛杉机磨损失不大于（%）30视密度不大于（%）2.65吸水率不大于（%）2.5对沥青的粘附性不小于（%）5坚固性不大于（%）12细长扁平颗粒含量不大于（%）15水洗法（0.075mm颗粒含量不大于）1#料0.62#料0.83#料1.0软石含量不大于（%）5石料磨光值不小于（%）42细集料技术指标表3指标技术要求视密度（t/m3）≥2.5坚固性(0.3mm)≤12%粒径≤2.36砂当量≥6%矿粉的质量技术要求表4视密度含水量外观亲水系数粒径范围（%）≥2.5（t/m3）≤1%无团粒结块≤1%≤0.6mm≤mm0.15≤mm0.07510090-10075-1001.2沥青结合料SMA沥青结合料必须具有较高粘度，与集料有良好的粘附性，以便保证有足够的高温稳定性和低温任性。对于高速公路等承受繁重交通气候炎热地及寒冷地区的重大工程，SMA宜采用改性沥青，沪宁线采用符合重交通道路沥青技术要求的AH-90优质石油沥青。采用4%SBS的掺量与0.3%沥青质量的抗剥落剂（BA-3）来改善路面性能和质量。改性沥青技术指标见表5与车辙试验动稳定度见表6（加进口木质纤维）。检测项目SBS针入度（25℃，100g.5s）(0.1mm)最小50针入度P-0.2-+1.0延度（5cm/min,5c）最小30软化点（℃）最小60溶解度（%）最小99RTFOOF质量损失（%）最大针入度（25℃）（%）延度（5cm/min,5℃）(cm)最小0.66520闪点（℃）最小230动力粘度（60℃）（pa.s）最小800动力粘度（135℃）（pa.s）最小3离析、软化点差（℃）最大2.5弹性恢复（25℃）（%）最小70车辙试验动稳定度（加进口木质纤维）表6混合料类型车辙动稳定度（次/mm）油石比SMA-13123平均要求368043263721390930006.21.3纤维稳定剂SMA必须使用纤维稳定剂，这与SMA使用较多的矿粉与沥青结合料有关，纤维有加筋、分散、吸附、稳定及增加粘性等作用，沪宁线采用吸油性能较优的松散进口木质纤维（用量率0.4%），同时采用连续式纤维计量输送设备添加，木质纤维的数量的靠流量来计量的，其工作原理：通过螺旋输送器把木质纤维输送到一容器内，通过粉碎机将其打碎呈雾状，并通过鼓风机将木质纤维与空气充分混合，通过风管将混合的木质纤维送入拌和楼的锅内拌和，木质纤维的数量有混合的气体在单位时间内流量出来决定，以次来保证路面的质量。木质纤维的技术参数详见表7木质纤维质量技术参数表7试验指标筛分析：方法A：冲气筛分析纤维长度通过0.15mm的筛6mm70%±10%方法B：普通筛分析纤维长度通过0.85mm的筛通过0.425mm的筛6mm85%±10%30%±10%通过1.106mm的筛灰份含量18%±5%无挥发物PH值7.5±1.0%吸油率纤维质量的5.0±1.0含水率5%（以质量计）2、SMA沥青混合料配合比的设计必须具有互相嵌挤紧密的粗集料骨架，形成石-石嵌挤结构，马歇尔试件的VCAmix必须小于捣实状态下的粗集料骨架间隙率的VCAdrc，马歇尔试验指标的控必须符合（JTJ03-98），同时还必须进行谢伦堡析漏、肯特堡沥青混合料飞散试验等进行验证，具体详见表8、表9。★谢伦堡析漏试验条件：试验温度180℃，保温1小时进行析漏试验谢伦堡析漏试验结果（加进口木质纤维）表8级配类型油石比析漏1（%）析漏2（%）析漏3（%）平均（%）要求（%）SMA-136.20.0630.0600.0570.060≤0.10★肯特堡飞散试验条件：将SMA的马歇尔试件在20℃下浸泡20h，然后采用洛杉矶磨耗试验机旋转300次进行飞散测试。飞散试验结果表9级配类型石油比飞散飞散飞散飞散平均要求SMA-136.22.543.012.203.062.7≤15沪宁高速公路与苏州段SMA13混合料首先由江苏交通科学研究院中心试验室进行目标配合比设计，然后在工地试验室进行从拌和楼取样筛分和二次筛分，计算出各种矿料的配比，11-16石：6-11石：3-6石：0-3石：矿粉=44：30：4：11：11，经筛分，4.75的通过率为29.4%，0.075%的通过率为11.3%都符合规范(规范标准为4.75mm＜20-34%，0.075mm＜8-12%。SMA13根据试验计算分析，确定三种油石比，分别为5.9%、6.2%、6.5%，进行试验，试验结果见表10生产配合比设计试验结果表10石油比（%）密度(g/cm/3)空隙率(%)饱和度(%)稳定度(KN)流值(0.01mm)理论密度(g/cm/3)5.92.5094.674.612.4332.82.6316.22.5173.978.613.2333.92.62026.52.5233.381.212.9943.32.609根据试拌试铺，现场检测和室内试验，同时邀请省交通厅及同济大学等各单位专家综合分析评定，最后确定最佳石油比为6.2%。3、SMA施工工艺由于SMA混合料所具有的显明特点，要求不同，因此，SMA路面施工与普通沥青有所不同，以沪宁线苏州段罩面工程为例，沪宁线是修补罩面工程，因其是苏、沪、浙三省交通运行经济动脉，采取半幅封闭半幅通车的作业方式，既摊铺一段开放一段的原则进行，所以从质量、进度、安全、文明生产等方面要求很高。3.1施工前准备因维护交通，中面层免受污染，需提前2-3天清扫、吹风、洒油，使中面层保证干净、清洁、无污染，提前1天采用沥青洒布车按0.3-0.4L/m3的用油量均匀地洒布乳化沥青，路缘石侧用人工补洒。3.2混合料的拌和：采用英国进口ACP拌和楼进行混合料拌和，并严格控制拌和时间和各种矿料、沥青用量和温度，定期对拌和楼的计量和测温进行校核，使合料美观、均匀，符合规范，确定拌和楼时间，秤量时间10秒，干拌时间12-15秒，其中木质纤维的投料5秒，既在干时间内3-8秒，时间段内为投放木质纤维的时间，湿拌时间为34S，放料时间为5S，拌和周期为60-70秒。SMA沥青混合料的施工温度见表11。沪宁高速公路罩面工程SMA13的施工温度表11沥青标号AH-90改性沥青加热温度160-170℃矿料加热温度180-190℃SMA混合料出厂温度170-185℃，超过195℃废弃混合料储存温度拌和出料和降温不超过15℃摊铺温度不低于160℃，低于140℃作废弃初压温度不低于150℃（摊铺层内部）复压温度不低于130℃（碾压层内部）碾压温度不低于110℃（同上）开放交通时的路表温度不高于50℃（路表面层）3.3混合料的运输根据拌和楼的生产能力、运距、计算车辆数，并采用大吨位运料车运输，在运输过程中应加盖油布，以防表面合料降温结成硬块，到摊铺现场后，应严格检查SMA混合料到场温度，保证符合要求，正常施工。3.4混合料的摊铺采用德国进口的ABG325高密实双振捣大型履带式摊铺机，按全幅梯队式作业施工，松铺系数确定为1.17，确保压实厚度不低于4cm。摊铺前熨平板必须预热不低于85℃，并检查熨平板的拱度，预热接缝的原铺层后方可起步行驶，并确定调整好摊铺机作业时所必须的各项参数，根据拌和楼运输生产能力，必须保证摊铺机匀速、连续、不间断的摊铺，确保摊铺质量，保证其厚度、平整度和密实度等各项指标。3.5碾压压实是保证沥青表面层质量的重要环节，选择合理的压路机组合方式和碾压步骤，是保证压实度和平整度的关键一步，振动压力机碾压SMA路面应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，压路机要紧跟摊铺机，由外侧向路中方向碾压，相邻碾压带应重叠1/3-1/4，其顺序：接缝预压－复压－终压，必须严格控制碾压顺序、速度、遍数、温度以及压路机的喷水量（见表12），不宜采用轮胎式压路机和自流洒水式压路机，同时防止过压。碾压速度和遍数表12碾压阶段速度/kmh碾压遍数初压1.5-3DD110静压1遍复压3-4DD1102台振压2遍终压3-4VSH150静压1遍3.6接