浅议沥青玛蹄脂碎石路面施工技术的应用

摘要：文章结合济莱高速路采用沥青玛蹄脂碎石路面施工技术的实例，对SMA混合料的特点、原材料选用、施工要点及技术要点等方面作了较为全面的分析与介绍，对SMA沥青玛蹄脂碎石路面的施工具有一定的推广意义。

关键词：SMA；沥青混合料；抗车辙；施工

随着我国高等级公路建设的快速发展，道路交通日益增大，为国民经济的快速发展提供了畅通的运输平台。但是，公路大修和养护费用远远超过其建设费用，交通事故数字惊人，其主要原因是普通沥青混凝土路面抵抗高温车辙、水浸损害以及抗滑性能的能力偏低，研究和实践证明沥青玛蹄脂碎石路面正是解决这些问题的一种理想的路面结构。

影响道路性能的因素是多方面的，综合性能好的路面结构除能承受车辆荷载的作用外，还必须适应所处地区的气候、地质、水文等自然环境。本文将结合山东省济莱高速路面施工实例介绍采用沥青玛蹄脂碎石路面施工技术的运用效果，从而为同类施工技术提供技术支持与推广。

一、沥青玛蹄脂碎石混合料的特点

沥青玛蹄脂碎石（简称SMA）混合料是一种由粗集料、改性沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的典型的断级配粗集料嵌挤型混合料。

1、SMA的结构特点

（1） SMA结构特点主要是三多一少，即粗集料用量多，占70%以上；矿粉用量多，8%～12%；沥青用量多，5.5%～6.5%；细集料用量少，一般为10%左右。

（2） SMA结构的优点是高温抗车辙，低温抗开裂，抗水损坏，抗滑性能好，耐疲劳能够延长路面的使用寿命。

2、SMA结构的原理

沥青路面混合料的高温稳定性、低温抗开裂、水稳定性、抗疲劳性能、耐久性、表面服务功能等，往往是相互制约的。尤其是高温抗车辙性能及低温抗开裂性能之间，抗滑性能与耐久性之间，始终是突出矛盾。而SMA结构则能良好的解决以上各种矛盾和缺点，因为：

（1） 在SMA的组成中，矿料是间断级配，粗集料占到70%以上，因而产生非常好的抵抗荷载变形的能力，和较强的高温抗车辙能力。

（2） SMA使用矿粉多（8%～12%），沥青多（5.5%～6.5%，比普通理清混合料大1%左右），并使用纤维作稳定剂，所以使混合料有较好的低温变形性能；如果同时使用改性沥青的措施，则混和料的低温抗开裂性能更有大幅提高。

（3） SMA混合料渗水很少或几乎不渗水，故混合料的水稳定性很好。

（4） SMA一方面要求采用坚硬的、耐磨的优质石料；另一方面矿料采用间断级配，粗集料含量高，路面压实后表面形成大的孔隙，构造深度大，雨天高速行车下不易产生水漂，抗滑性能提高。

基于以上因素，SMA具有优良的抗车辙性能、抗滑性能，能够增强路面的使用性能，可以有效地提高路面耐久性，是当前国际公认的一种综合性能较好的沥青面层混合料。

二、SMA施工的要点和工艺控制

SMA的优点很多，但是SMA对原材料及施工环境的影响较为敏感，故对施工工艺要求较高。下面将从SMA选材、结合施工SMA面层采用的工艺和措施进行论述。

1、材料要求和控制

（1）粗集料 SMA的高温稳定性是基于含量甚多的粗集料之间的嵌挤作用，在很大程度上取决于集料石质的坚韧性、颗粒形状和棱角性。因此SMA使用的石料必须具有良好的坚韧性、棱角性，严格限制集料的针片状颗粒含量。通过多方调查采用山东省莱芜市当地的玄武岩作原材料经加工面层集料，加工中采用性能良好的反击式破碎机。加工的石料经检测满足使用要求。

（2）细集料 在SMA结构中细集料的比例往往不超过10%，但其对混合料质量的影响却很大，为了保证施工质量施工中建议采用机制砂，不宜采用石屑尤其不能用天然砂代替机制砂作细集料。

（3）填料 SMA混合料的抗疲劳性、耐久性、低温抗开裂性和水稳定性都与填料的数量和质量有着密切的关系，目前采用的填料主要是有石灰石等碱性岩石磨细的矿粉。

（4）纤维稳定剂 结合施工设计要求选用松散状的木质素纤维，这种纤维施工使用方便，性能稳定，价格适中，仅此一项就节约成本10%。SMA混合料与普通的沥青层相比施工控制的难度更大，要做好SMA的施工工作，必须从初期的设备选型、工艺安排和施工控制等多方面入手进行控制。

2、SMA混合料摊铺设备选择 摊铺设备目前在高速公路施工中多采用进口设备，在济莱高速公路路面施工中采用两台进口同型号摊铺机（ABG8820）梯队作业，由于每台摊铺宽度小（每台摊铺机拼装宽度为7.5米），根据拌合站生产能力摊铺速度设定为2～3m/min，夯锤行程4cm，振动频率40Hz.摊铺过程中压实作用大，摊铺后的压实度达到85%以上。

3、找平装置选择

本工程在前期的水稳施工中已经采用了钢丝线的找平方式，具备了良好的工作面，使用的SMA混合料采用了SBS改性沥青，粘度高，摊铺阻力大，且路线中多弯道，匝道多，施工不便，故采用德国进口的MOBA非接触式平衡量设备进行着平摊铺。

非接触式平整度控制系统由分布在摊铺机两侧左右对称的两套系统组成。每侧分别有一个数字控制器、三个多探点超声波测距传感器和一根7.3米可折叠铝梁，通过相关组件固定在摊铺机大臂上。在摊铺机行驶中，每侧15（3X5）个探点同时对地面进行检测，测得的数据，传送至数字控制器，集中处理，对摊铺机进行有效控制。在摊铺过程中，整个系统对摊铺机的控制也是在动态中进行的，进而达到连续控制的目的。没有轮子接触摊铺层，减少粘结造成的压痕和凹陷，平衡梁伸展长度仅需7.3m，利于压路机的机紧跟碾压。实验结果显示，平整度提高了10%以上。对于这种声纳系统非接触式平衡梁，值得在高速公路工程中推广应用。

4、SMA碾压设备选择和碾压控制技术

压实是沥青路面施工的最后一道工序，压实的目的是提高沥青混合料的强度、稳定性（抗车辙能力）、抗磨耗等路用性能。

5、碾压机械的选型与组合

现代高速公路施工中常用的碾压设备是双枢纽转向串接双钢轮振动压路机和轮胎压路机。一般选用的双钢轮压路机，自身质量不应小于12t，其静线压力不应小于350N/cm，且振幅和频率均应可调。根据自身设备情况和SMA结构的施工特点选择了英格索兰DD125、DD130两种设备配合使用。采用双钢轮振动压路机按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的方针进行施工，结合沥青玛蹄脂碎石中沥青和矿粉含量大，碾压容易出现泛油、玛蹄脂上浮的特点，施工中不采用轮胎压路机搓揉碾压。

6、碾压关键控制技术

（1） 碾压温度

碾压温度的高低直接影响沥青混合料的压实质量。根据现场实际测试，SMA混合料的最佳碾压温度为165～175度，在这样的温度下压路机要紧跟碾压，因为由于压路机洒水温度降低很快，如果不能及时碾压密实，易在表面形成毛细通道，造成渗水不合格现象。

（2） 振幅和振幅控制技术

振频主要影响沥青面层的表面压实质量，振幅主要影响沥青面层的压实深度。当碾压层较薄时，应使用高振频低振幅，以达到最终压实目的。对于SMA面层，厚度一般在40mm左右，因此采用振频50Hz，振幅60mm～80mm较为理想。

三、SMA的施工应用情况

通过对济莱高速公路应用SMA面层的施工效果调查情况来看，没有出现目前高速公路中普遍存在的各种早期损坏现象，路况优良，应用状况良好。极大地降低了养护费用和提高了社会效益。

参考文献：

1、 吕伟民，孙大权. 沥青混合料设计手册[M]. 北京：人民交通出版社，2007：118-149.

2、 JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].北京：中华人民共和国交通部.2005.01

3、 JTG D50-2006 公路沥青路面设计规范[S] .北京：中华人民共和国交通部.2007.01