SMA在我国高速公路上的应用研究

摘 要：该文详细阐述了SMA混合料的配合比设计和施工方法，为SMA在我国高速公路上的应用积累了可供参考的技术资料。

关键词：高速公路 SMA 配合比设计 施工

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0108-02

1 SMA混合料的配合比设计

SMA混合料的配合比设计与密级配沥青混凝土不同，但仍然采用马歇尔试验方法。具体分成两个阶段进行：首先设计一个嵌挤良好的粗集料骨架。主要是调整4.75 mm通过率，要求沥青混合料的VCAmix小于粗集料自身的VCADRC，VMA一般不小于17%，空隙率为3%～4%。对高温稳定性要求较高的重交通路段或炎热地区，设计空隙率允许放宽到4.5%，VMA允许放宽到16.5%（SMA-16）或16%（SMA-19），VFA允许放宽到70%。由于改性沥青SMA难以分散，配合比设计时矿料的密度按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）附录B的方法进行。研究得到的矿料级配如表1所示。然后，在设计骨架的基础上设计合理的沥青用量，将沥青玛蹄脂胶浆填充粗集料骨架形成的间隙中，使SMA的设计空隙率为3%～4%。应该特别注意的是，SMA的沥青用量要比欧洲和美国的要小，经过配合比设计的混合料必须进行一系列的检验，符合表2的质量要求。（如表1、表2）

2 SMA施工方法

在正式施工开始之前，采用生产配合比进行试拌，铺筑了200 m长的SMA试验路段。通过试验路段检验并确定生产用的标准配合比以及混和料拌和、运输、摊铺、碾压等施工工艺参数。试验路段按规范要求检验合格后，就作为正式施工的标准和样板。SMA施工工艺流程：准备下承层―喷洒粘层沥青―施工放样―拌和混合料―运输混合料―摊铺混合料及整形―碾压成型―交通管制―质量检验―开放交通。（1）混合料拌和。由于SMA矿料为间断级配，4.75 mm以上的粗集料多达70%以上，细集料少，矿粉用量多，SMA混合料拌和难度较普通AC、AK沥青混合料增加。3、4号仓与1、2号仓的材料数量相差2～4倍，导致3、4号仓放料时间过长经常等料，而1、2号仓容易溢仓，同时矿粉用量增加，螺旋输送器供料时间也要延长。在热料仓放粗集料的同时，木质素纤维采用KENTELAI计量输送设备直接添加到拌锅内，需延长干拌时间8～10 s。因矿料粒径较小，矿粉用量多，在混合料拌和过程中产生很多粉尘，粉尘回收装置很快装满，以致不得不停止拌和来清除回收粉尘，回收粉尘规定不得使用。在拌和过程中放料、等料、排料的时间较长，导致生产效率降低。热拌场额定生产率为240 t/h的间隙式沥青混合料拌和设备，每盘（2.5t）SMA混合料的拌和时间需50 s，实际平均生产率约150t/h，较普通AC、AK沥青混合料生产率下降约30%～40%。SMA混合料采用的沥青为改性沥青，应提高混合料的拌和温度，要求加热集料的温度为180～200 ℃，沥青应加热到160～170 ℃，保证SMA混合料170～185 ℃的出厂温度。混合料不出现离析和结团成块，无花白料，色泽、外观均匀一致。每天每台拌和机随机取样两次进行试验检测，以确保沥青混合料的质量。（2）混合料运输。混合料采用20T自卸汽车运输，装料前应检查车辆运转是否正常，清扫干净车厢。在拌和机旁向车厢底板和侧板用喷雾器喷洒水油混合液，水油混合液比例为水：柴油=3∶1，以避免SMA沥青混合料粘结车厢，洒水油混合液时，应防止过多的水油混合液积聚在车厢底部。在拌和机出料口用自卸汽车装载SMA混合料时，为减少SMA混合料离析，应均匀在车厢左右前后装载，每装一盘SMA混合料应把车位挪动一下。为保证SMA混合料运输过程中，防止雨淋和保温，装满后应用篷布覆盖车厢里面SMA混合料。沥青混合料运至铺筑现场后凭运料单接收，监理工程师和质检员对混合料温度和外观质量进行检查，混合料到场温度不低于160 ℃，实际到场温度约为170 ℃。低于规定温度、已结成团块及卸料后滞留在车厢上的混合料应废弃。按照前场技术人员的指挥，运料车在摊铺机前30 cm处停住，不得撞击摊铺机，卸料过程中挂空档，靠摊铺机推动前进。沥青混合料的运输能力应与拌和能力、摊铺速度相协调，一般在摊铺机前方等待卸料的运料车不少于5辆。（3）混合料摊铺及整形。沥青混合料的摊铺整形是沥青路面施工的关键技术环节。本工程SMA抗滑磨耗层厚4 cm，双向六车道，路面单幅宽度15.25 m，采用两台ABG-423型自动找平强振式摊铺机成梯形全幅无纵向接缝连续摊铺。摊铺前，操作人员将摊铺机熨平板和振捣装置底部清理干净并涂抹油水混合液，调整熨平板的预拱度、横坡度后进行预热，预热温度接近沥青混合料的摊铺温度160～170 ℃。摊铺机的自动找平方式采用SMC-20 M型超声波基准找平系统，由两台主拱器、两套铝合金平衡梁、八个超声波传感器、连接电缆、支撑架等组成。摊铺机起步前设定松铺系数为1.1，在熨平板下支垫4根长50 cm、宽5 cm、厚4.4 cm的硬木枋，用来控制沥青混合料的初始摊铺厚度。摊铺机起步后使用SMC-20M型超声波基准找平系统控制摊铺厚度及平整度。在摊铺过程中质检员随时使用特制铁钎检测混合料的摊铺厚度。SMA混合料的实际摊铺温度控制在160～170 ℃。摊铺机以2～3 m/min的速度均匀地连续铺筑，应经常检查摊铺机螺旋送料器的工作状态，保证螺旋送料器匀速转动，两侧保持有不少于送料器高度2/3的混合料，避免混合料发生离析。摊铺过程中随时检查宽度、厚度、平整度、路拱及温度，不符之处应及时调整。（4）碾压成型。碾压成型是保证沥青路面工程质量的重要环节，它直接影响路面的压实度和平整度。参照国内外的经验，本工程采用双轮振动压路机，按照紧跟、慢压、高频率、低振幅的原则，分初压复压和终压成型二个阶段进行。初压、复压合一，采用4台10T双轮钢筒振动压路机紧跟在摊铺机后成阶梯重叠纵向碾压。压路机驱动轮面向摊铺机，初压温度150～160 ℃，由路面低侧向高侧慢速均匀地振动碾压3遍，碾压速度3～4.5 km/h，复压终了温度120～130 ℃。碾压长度在纵向呈阶梯形排开，相邻两碾压段纵向接头重叠1.5 m以上，横向重叠20 cm以上。压路机起步和停止减速应缓慢进行，碾压路线及方向不得突然改变，防止混合料产生推移现象。终压紧接在复压后进行，采用一台12T双钢轮振动压路机静压一遍，碾压速度5 km/h，消除轮迹。终压结束温度不低于95 ℃。注意防止过度碾压，过度碾压将造成骨料压碎、沥青玛蹄脂上浮、表面构造深度不足，从而影响质量。SMA混合料路面压实成型后，在施工路段两端设置路障，防止车辆驶入，应在路面各项试验检测工作完成后（其表面温度已低于60 ℃）方可开放交通。当天铺筑的尚未冷却的路面上，不得停放任何施工机械设备。

3 结语

SMA充分结合了现在普遍采用的AC、AK的优点，抗车辙变形性能、抗裂性能、耐久性能、抗老化性能、抗磨损性能、抗滑性能、水稳定性能全面提高。目前我国高速公路沥青路面产生早期损坏，除了设计、施工方面的原因外，材料性能不能满足要求是很重要的因素。现在使用的普通重交通道路沥青和沥青混合料矿料级配，不能适应严酷气候条件的需要，也不能满足重交通量及严重超载的要求。为进一步提高沥青混合料的路用性能，从沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）方面对路面新技术进行认真的研究，以在实际工程中得到广泛推广应用是十分必要的。SMA路面技术要求提高，施工难度加大，SMA路面施工首先保证纤维添加计量要准确，拌和的时间必须保证，出厂温度应严格控制，矿料级配要稳定，矿粉要干燥，并在最佳碾压温度范围内及时碾压，才能够铺出高质量的SMA路面来。

参考文献

[1] 沈金安，李福普.SMA路面设计与铺筑[M].人民交通出版社，2003.

[2] 公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南（SHCF40-01-2002）[M].人民交通出版社，2002.