【技术】SMA沥青混合料施工关键技术研究
摘要：SMA沥青混合料因其具有良好的路用性能，在我国干线公路中应用非常广泛。本文基于某工程实际对SMA沥青混合料的原材料要求、配合比设计、施工关键技术等内容进行了详尽的论述，为今后SMA沥青混合料的推广应用提供了依据。
关键词：SMA沥青混合料；施工技术；关键技术
SMA 沥青混合料是一种由沥青、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，具有抗高温、低温稳定性，良好的水稳定性，良好的耐久性和表面功能（抗滑、车辙小、平整度高、噪音小、能见度好）。
1.SMA沥青混合料原材料
1） 粗集料。SMA沥青混合料依靠粗集料的石、石接触和紧密嵌接而形成骨架结构，为防止碎石颗粒在车辆荷载的挤压过程中发生破碎，对粗集料的质量有严格要求，也可以说粗集料是SMA质量控制的关键，一般要求使用高质量的轧制粗集料，其岩石应坚韧，具有较高的强度和刚度。SMA 沥青混合料面层的粗集料，宜采用碎石或破碎砾石，其粒径规格和质量要求均应符合《公路沥青路面施工技术规范》（TG F40-2004）的规定，粗集料要洁净、干燥、表面粗糙、具有良好的颗粒形状。
2）细集料。SMA混合料中的细集料是指小于4.75mm的颗粒，其质量占比仅为10%～20%，但同样要求石质坚硬、富有棱角，并有一定的表面纹理，软质含量少，塑形低，粘土含量不超过1%。细集料宜用机制砂，也称人工砂。天然砂由于颗粒接近于圆形，磨阻力小，故不宜多用。细集料除洁净、干燥、无风化、无杂质，有适当的颗粒组成，还应与沥青有良好的粘结能力。
3）矿粉。矿粉在SMA混合料中是重要的组成部分，它与沥青混合形成玛蹄脂，从而影响SMA的性能。按照我国目前沥青路面施工技术规范生产石灰石矿粉可用于SMA混合料。沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质要出人除净。
4）沥青材料。SMA所使用的沥青要求有良好的粘结性和温度稳定性，一般应采用重交通道路沥青，其指标符合规范要求。我国采用的标号应根据道路所在地区气候来确定，但一般采用较好的SBS改性沥青。因为SBS改性沥青性能优越，而且它的适应性强，能有效地改善热稳定性和低温抗裂性。
5）纤维。为了防止沥青滴漏，绝大部分SMA中都使用纤维，虽然也有的SMA项目使用改性剂来增加沥青粘度以防止滴漏。现在大多数情况是既使用改性沥青又同时使用纤维材料。而通常应用木质纤维、絮状木质纤维为最佳，用量为混合料的0.3%。纤维采用专用的纤纤添加设备自动添加到沥青拌和楼中去。木质素纤维终须在室内架空堆放，严格防潮，保持干燥。
2.SMA沥青混合料配合比设计
2.1 沥青混合料配合比设计流程
SMA沥青混合料的配合比设计，应遵循《公路沥青路面施工技术规范》中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺的三个阶段，确定矿料级配及最佳改性沥青用量。注意事项：①对于SMA-13来说，粗集料骨架指的是 4.75mm 以上的粗集料。马歇尔试件的粗集料骨架间隙率必须小于捣实状态下的粗集料骨架间隙的VCADRC，这也是检验石与石之间是否形成嵌挤作用的基本条件，SMA 的成败关键。如果粗集料骨架间隙率大于 VCADRC 则说明粗集料一定是被沥青玛蹄脂撑开了，形不成嵌挤作用，SMA 便无从谈起。②混和料的拌合和击实温度应根据改性沥青路面施工技术规范和根据沥青胶结料的粘温关系曲线进行确定，进行室内配合比设计时的拌合、击实温度应与拌合厂拌合温度、现场碾压温度一致。③试验取样和拌合时要保证沥青胶结料的均匀性，应将制备好的胶结料拌合均匀后进行取样和混合料的制备。④混合料体积指标的测定要统一，对于密级配沥青混合料试件密度的测定应统一采用表干法。⑤改性沥青混合料的水稳定性应符合以下两个指标要求，达不到要求时应采取抗剥落措施：A采用“沥青混合料马歇尔稳定度试验”方法测定的 48h 浸水马歇尔稳定度试验残留稳定度不应小于80%。B采用“沥青混合料冻融劈裂试验”方法测定的劈裂强度比不应小于80%。
2.2配合比设计中可能存在的问题及解决措施
针对配合比设计过程中发现的问题，应认真分析原因，并采取相应的措施予以应对。表1列出了在 SMA 配合比设计过程中可能存在的问题，并分析了原因，提出了解决措施。表 SMA 配合比设计中可能存在问题一览表总之，配合比设计时，每个环节都应细心操作，一步出错很可能导致整个设计失败，白做无用功。设计一个好的级配对于控制关键筛孔通过率至关重要，不仅要对相关密度的计算要细心，还要对试验温度严格控制。
3.SMA沥青混合料施工
3.1SMA混合料的拌制
SMA混合料采用沥青拌和场采用间歇式拌和设备进行拌制。生产能力≥400t/h。SMA混合料拌和时间应经试拌确定。沥青材料采用导热油加热，混合料应拌和均匀，所有矿料颗粒全部裹覆沥青。纤维必须在喷洒沥青前加入拌和锅的热集料中，纤维与粗集料经适当干拌，干拌时间应比普通沥青混合料增加不少于5秒，喷入沥青后的混拌时间也应比普通沥青混合料增加5秒以上（由试拌确定）。保证纤维能充分均匀地分散在混合料中，并与沥青结合料充分拌和，做到拌和均匀色泽一致无结团成块现象。SMA混合料温度，由于是冷矿粉的数量增加，集料烘干温度应适当提高，通常混合料拌和后出料温度控制比普通沥青混合料的出料温度高10～20℃。沥青加热温度160～170℃，矿料加热温度190～200℃。沥青混合料出厂温度175～185℃，超过195℃以上的沥青混合料不得使用。
3.2SMA混合料的运输
SMA混合料可使用通常的热拌沥青混合料运料车运输。为防止沥青与车用板粘结，车厢侧板和底板可涂一薄层油水（柴油与水的比例可为1∶3）混合液，但不得有余液积聚在车厢底部。从拌和机向运料车上装料时，应防止粗细集料离析，每卸一斗SMA混合料应挪动一下汽车位置。运料车应备有蓬布等保温、防雨、防污染的措施。SMA混合料运输车的运量应比拌和能力或摊铺速度有所富余，施工过程中摊铺机前方应有3辆以上自卸车在等候卸料。摊铺过程中，运料车不得撞击摊铺机，并应停在摊铺机前10～30cm处。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。SMA混合料运至摊铺地点后应检查混合料拌和质量，包括现场混度检测及均匀色泽等外观质量。输送到摊铺机上的混合料温度不应低于160℃。
3.1SMA混合料的摊铺
SMA混合料使用进口的2台ABG423（或一台ABG525）热拌沥青混合料摊铺机（摊铺机配备移动式平衡装置）成梯队方法摊铺，摊铺前应检查其下承层的质量，当质量不符合要求时，不得铺筑SMA混合料面层。摊铺机在开始受料前应在料斗内涂刷少量防止粘料用柴油，且不得余积。摊铺机的摊铺速度应调整到与供料、压实速度平衡、边疆不间断地均匀摊铺。摊铺温度比普通沥青混合料的摊铺温度提高10～20℃，不低于160℃。摊铺速度一般在3.0～4.0m/min。
3.4SMA混合料压实
SMA碾压遵循“紧跟、匀速、高温、少水、高频、低幅”的原则进行。压实一般按初压、复压、终压三个阶段进行，由于ABG型摊铺机本身有振夯系统，只要调至适合的振频及振幅，可使铺筑的SMB混合料的压实度达85%以上，加之表面层薄（3cm），温度降低较快，应抓紧碾压才能达到最佳压实效果，根据以往施工经验可将初压和复压合并进行。初压、复压阶段，混合料摊铺后2台国产宝马16t双钢轮压路机紧跟摊铺机，成梯队碾压，采用静压方式进行。依据施工实践资料，碾压遍数一般为4～5遍，初压2遍、复压3遍。碾压速度约为4～5km/h。初压温度应≥150℃，复压温度应≥140℃。终压阶段，终压采用1台18t以钢轮压路机，紧接复压后进行，压至无轮迹为止。根据施工实践资料，一般为2～3遍，碾压速度3～4km/h（用试验路段提供数据）碾压终了温度应≥120℃。碾压顺序：由路面低侧向高侧，排成梯队碾压，每一碾道重迭宽度≥30cm，半幅全宽度内碾压，即：半幅全宽范围内初压、复压→半幅宽范围内终压。碾实应遵循的事宜：SMA混合料路面的压实度应不小于取样马歇尔试验密实度的96%，一旦达到应立即停止碾压（这可用核子密度仪监控），因为过度碾压可导致沥青马蹄脂结合料被挤压到路表面，并影响路面的构造深度。严禁压路机在未经压完的路面上急转向、调头及停驶在路面上。碾压应在SMA混合料处在高温时，连续碾压成型，因此碾压速度应较普通沥青混合料施工时提高。终压完后，设专人检查路面压实度和平整度，局部发现问题立即进行处理（挖除重铺等）。
3.5开放交通
SMA混合料路面铺完后应待摊铺层完全自然冷却至表面温度低于60℃以下，方可开放交通。
4.结论
SMA改性沥青混合料是将沥青、骨料、矿粉、稳定剂及纤维素等材料按照不同的质量和数量搅拌在一起形成的具有不同结构和力学性质的复合材料。通过充分利用这些材料的优势，使得路面能达到较高的高低温稳定性、耐久性、抗滑性等特点，在很大程度上提高了路面质量，保证运营后能够充分发挥它的作用。由于SMA改性沥青混合料面层在低温抗裂和高温抗车辙方面比普通的沥青混凝土面层具有更好的路用性能,目前在我国高等级公路施工过程中得到广泛的使用,文章对其施工过程的质量控制措施进行了深入探讨。
参考文献
[1]岳卫民,李阳.关于SMA沥青混合料配合比设计及施工技术的探讨[J].科技创新与应用,2013
[2]巫东良.SMA改性沥青混合料面层施工关键技术研究[J].江苏科技信息,2016.4
