沥青玛蹄脂碎石(SMA)路面施工

摘要：以京津高速公路采用改性沥青SMA路面的施工实践，提出把握SMA路面施工的要点，藉以为进一步推广改性沥青SMA路面，奠定技术基础。

关键词：沥青路面、沥青玛蹄脂碎石、质量管理

中图分类号： U416 文献标识码： A 文章编号：

沥青玛蹄脂碎石（SMA）是一种由沥青结合料、矿粉、纤维与细集料组成的沥青玛蹄脂结合物，填充间断级配的粗集料骨架间隙所形成的沥青混合料。以它修筑的路面，具有优异的面层功能特性，稳定性好。由于具有高度的抗滑性、平整性和抗车辙能力，降低交通噪音，改善雨天的能见度，所以为车辆行驶提供了优良的安全性和舒适性。同时，由于SMA路面耐久性好，养护工作少，使用寿命长，综合经济效益和环境效益好。作为《公路沥青路面设计规范》中SMA首选抗滑面层在京津高速公路面层采用，在实践中加深了对SMA路面的认识，也为今后进一步在高等级路面中采用SMA路面奠定了可靠的技术基础。

一．SMA路面的技术特点

SMA的特点可以归纳为三多一少，粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少。它由大比例的粗集料构成坚固的骨架结构，并以丰富的沥青玛蹄脂填充骨架，交通荷载主要由粗集料骨架支承，充分利用了集料的嵌挤作用，提高了路面高温抗车辙能力；SMA中粗集料所形成的空隙由沥青、矿料和纤维组成的玛蹄脂所填充，成为密实结构，空隙率小，集料颗粒表面沥青膜厚，不仅使混合料具有很好的耐疲劳性能，而且所铺路面具有良好的耐久性；SMA混合料粗集料多，所用石料质量好，路面表面构造深度大，具有良好的抗滑和降噪作用；SMA混合料中沥青玛蹄脂，使混合料具有良好的柔韧性，增强了低温抗裂性能。

二．SMA对原材料的基本要求

SMA混合料良好的技术特性，源自对原材料的严格要求。

1.沥青结合料

SMA混合料对沥青结合料的要求比普通的沥青砼要求高，其质量必须满足沥青玛蹄脂的需要，要有较高的粘度，针入度小，软化点高，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性。高等级公路的SMA路面宜采用符合技术标准要求的改性沥青。

2.粗集料

SMA对作为混合料骨架的粗集料要求严格，要求岩石坚韧，具有较高的强度与刚度。作为抗滑表层，需要石质质地坚硬、经久耐磨、粒形好、有棱角，严格限制针片状颗粒含量，非坚硬石料（如石灰岩）不适用作SMA混合料。

3.细集料

在SMA中细集料的粗糙度或棱角性对嵌挤作用也非常重要。SMA混合料一般不用天然砂，宜用坚硬的机制砂。这也因为机制砂较天然砂粘附性好，颗粒形状好的缘故。采石场的筛下石屑石质差、扁片含量多、且含有较多泥土，质量无法控制，不宜用于SMA混合料。

4.填料

SMA需要的填料数量较多，矿料质量尤为重要。采用石灰石矿粉，亲水系数应小于1，细度要求小于0.075mm的含量应大于75%。

5.纤维稳定剂

在SMA混合料中，纤维具有加筋、分散、吸附及吸收沥青、稳定和提高粘结力的作用。纤维的种类很多，主要有木质素纤维、矿物纤维和有机纤维三大类。纤维必须满足SMA混合料从生产过程到路面运营使用中的工艺和性能要求，对此可检验纤维的耐热性和吸油性。

三．SMA配合比设计

SMA配合比设计按马歇尔试验法进行，但并不能完全依靠马氏方法，主要由体积指标确定，沥青用量参考高温析漏试验确定，车辙试验是重要的设计手段。

SMA的结构分成两个部分，一是由粗集料构成的空间骨架，二是由沥青、矿粉及纤维等材料组成的玛蹄脂。

1.SMA混合料集料级配

SMA混合料集料级配按规范有严格的要求，级配特点表现为：

1）4.75mm以上的粗集料约占70%；

2）9.5mm以上颗粒约占60%；

3）矿粉约占10%；

4）0.15~4.75mm细集料约占20%。

归结为“10-20-10”即通过0.075mm为10%，通过4.75mm为30%，细集料占20%。实践证明，只有当粗集料达到约70%时，才能形成石-石接触，构成骨架结构。其中4.75mm的通过率是关键点，宜适当偏规范中值上限一些，这样有较多的细集料填充空隙，而不至于过多增加沥青用量。相反，偏下会造成空隙率过大而渗水，增加沥青与矿粉，在炎热气候条件下，易产生泛油现象。

2.玛蹄脂材料的配合比例

1）矿料用量：SMA集料级配中通过0.075mm百分率就是矿料用量，适当增大矿料用量有利于提高混合料的稳定度。通常，矿料与沥青结合料的质量比（粉胶比）约为1.9~2.0为宜。

2）沥青用量：沥青用量高是SMA组成设计的特点，较多的沥青填充了SMA粗集料骨架孔隙（VMA），使空隙率小、沥青膜厚。一般来说SMA沥青用量大致为5.8~6.5%，应参考高温析漏试验确定（析漏率小于0.1%为合格）。

3）纤维用量：作为SMA的稳定剂纤维掺量过少，会造成玛蹄脂有效数量不足，空隙率增大，自由沥青发生析漏，降低路面的耐久性能；纤维掺量过多时，分散困难，混合料自由沥青过少，使玛蹄脂过于黏稠，低温脆性增大，造成路面开裂。实际应用中，木质素纤维等有机纤维的掺量一般为0.3%~0.4%，聚酯纤维用量约为0.2%~0.3%，矿物纤维等无机纤维掺量则为0.4%~0.5%。

SMA配合比设计步骤与一般沥青混合比设计一样，经过目标配合比、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段确定，作为生产控制的标准。

四．SMA路面施工技术要点

除按上述规定把好原材料质量和配合比设计环节外，重点控制混合料的拌和和摊铺、碾压各个环节。

1.SMA混合料的拌制

1）SMA混合料必须在沥青拌和站采用拌和机械拌制，拌和站除具备一般沥青混合料生产条件外，拌和机应配备同步添加投料装置，松散的絮状纤维可在喷入沥青的同时或稍后采用风送设备喷入拌和锅，拌和时间宜延长5s以上；颗粒纤维可在粗集料投入的同时自动加入，经5~10s的干拌后，再投入矿粉。工程量很小时，也可装成塑料小包或由人工量取直接投入拌和锅。

2）SMA混合料的拌制应以混合料拌和均匀、纤维掺和剂均匀分布在混合料中，所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合物为度。其材料添加及搅拌时间顺序为：先加石料、矿粉及纤维后干拌10~12s，再加入沥青拌和50~55s。再试拌时，视混合料情况，拌和时间可相应增减。生产过程必须严格控制配合比并逐盘打印计量记录，计量准确不得超差（级配允差标准为0.075mm±2%，≤4.75mm±4%，≥9.5mm±5%），不得使用回收粉尘。

3）SMA混合料只限当天使用，储存不过夜。储存时间过长会发生沥青析漏，致使混合料内沥青不均匀。

2.SMA混合料的运输

SMA混合料在运输、等候过程中，若发现沥青结合料沿车厢板滴漏时，应采取措施予以避免。如调整级配，减低温度，增加纤维用量，减少混合料水分等。

3.SMA混合料的摊铺

摊铺SMA混合料时宜使用履带式摊铺机，摊铺速度宜控制在1~3m/min的范围内，以提高平整度，减少混合料的离析。摊铺机应采用自动找平方式，宜采用非接触式平衡梁找平。最低摊铺温度，下卧层的表面温度在15~25℃时，SMA沥青混合料按摊铺厚度不同，分别在143~158℃之间。

4.沥青路面的压实与成型

SMA路面的压实不宜采用轮胎压路机碾压，以防将沥青结合料搓揉挤压上浮。宜采用振动压路机或钢筒式压路机碾压。碾压时遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，即紧跟在摊铺机后面，慢速碾压。如发现SMA混合料高温碾压有堆拥现象，应复查级配是否合适。路面压实完成24小时后，方能允许施工车辆通行。

五 结语

经过京津高速公路SMA路面面层施工体会到，尽管SMA路面的优点多多，真正作好较之普通沥青砼的施工难度要大，只有对它的结构特点深入理解，严格把握从材料选用、配合比设计到拌和施工的各个环节，才能获得具有优异性能的SMA路面。

参考文献

京津高速公路SMA路面面层施工技术指南

公路沥青路面施工技术规范 JTG E20-2011

公路工程质量检验评定标准 JTG F80/1-2004