SMA-13沥青混合料在黑龙江地区应用的特点

摘要：沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）具备良好的高温稳定性和低温抗裂性，在很多地区已得到了成功的应用和推广。本文结合SMA-13在黑龙江高速公路工程中应用情况，从SMA沥青混合料配合比设计以及现场施工角度对SMA在夏季炎热冬季严寒的黑龙江地区的应用特点进行分析和总结。

关键词：SMA黑龙江地区沥青混合料 配合比设计 施工特点

中图分类号：TU74文章标识码：A文章编号：

1引言

SMA即沥青玛蹄脂碎石混合料，是英文词组stone mastic asphalt的简写。它是由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多的填料（矿粉）组成的沥青玛蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体的沥青混合料。一般用于表面层，也有在桥面上采用双层SMA的情况。

由于SMA在高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、行车安全性方面要优于传统的AC型沥青混合料，可以有效缓解日益加重的交通荷载带来的车辙、推移等病害，已经逐渐在全国的高速公路、市政公路和机场跑道的新建和养护工程中推广开来。

2、SMA在黑龙江地区应用的几个特点

关于SMA的应用，从材料选择、配合比设计以及施工工艺、质量控制、验收标准等方面，《公路沥青路面施工技术规范》中都做了比较统一和全面的要求。但具体到不同的地域，受到地区资源、施工水平、地理气候、经济状况等条件的影响，有着与其它地区不尽相同的特点。在黑龙江地区，SMA应用的特点主要表现在以下几个方面。

2.1 集料特质

在黑龙江地区，岩石的分布较为分散，用以公路建设的岩石以安山岩和玄武岩（多孔玄武岩）为主，部分地区分布有辉绿岩。料场以中小规模料场为主。以伊绥高速公路和齐甘高速公路为例，所用集料以安山岩和玄武岩为主，吸水率偏大，集料密度较小，粗集料表观相对密度在2.70-2.90之间，吸水率主要分布在0.5-2.8%，相对于常规玄武岩来讲，集料吸水率较大，密度较小。

2.2 配合比设计

配合比设计在整个SMA的应用过程中是至关重要的一环，是SMA得以成功应用的前提。目前，国际通用的设计方法是体积设计法，根据主要试验仪器的不同，分为马歇尔试验设计法和旋转压实试验设计法。马歇尔试验设计方法是我国和欧洲一些国家的规范设计法；旋转压实设计法主要在美国及其推广地区应用，我国部分地区和机构也采用过这一方法进行了SMA配合比设计。伊绥高速公路SMA配合比设计采用我国当前施工技术规范给定的马歇尔设计方法，双面击实75次成型试件。通过目标配合比设计、生产配合比设计、试验路铺筑三个阶段完成整个SMA配合比设计流程。

黑龙江地区在气候分区上，跨域夏热冬严寒和夏热冬寒区。因此，在进行配合比设计时，需要兼顾沥青混合料在高温稳定性和低温抗裂性两个方面的性能表现。采用马歇尔设计方法，双面击实75次成型试件。选定级配后，在确定最佳油石比时，考虑严寒气候条件，适度提高0.1-0.3%的沥青用量。

2.3 施工工艺

SMA的施工工艺可以分为沥青混合料的拌和、运输、摊铺、碾压四大环节，由于黑龙江气候环境的影响，施工工艺有不同之处。

2.3.1 SMA沥青混合料的拌和

在进行SMA沥青混合料的拌和时，需要在矿料干拌的同时添加纤维，纤维的添加有两种方式，一种是人工添加，另一种是机械添加。目前的主流方式是通过专用的纤维添加机械进行纤维的添加。添加原理是通过机械绞轮将压缩的块状纤维打散后通过鼓风机将松散的纤维经接入拌和站拌锅的管道吹入拌锅。纤维吹入量的多少可以通过设定吹送时间的秒数来确定。在确定吹入时间之前，要标定纤维添加机械的流量。

SMA的干拌时间通常要长于AC等不添加纤维的沥青混合料，这是由于纤维需要一定的添加时间，而且需要将纤维充分拌开，不能结团，否则，铺面容易出现油斑和难以压实的结团。

SMA与AC型沥青混合料相比，由于干拌时间增加、投入矿粉时间加长等原因的影响，拌和机生产效率受到影响，生产效率一般只有70%左右。在计算拌和能力时应充分考虑。

拌和温度控制上，随着外界气温的降低，拌和温度应逐步提高，同时必须根据现场风速的大小，适度提高拌和温度。

2.3.2SMA沥青混合料的运输

混合料应采用大吨位自卸车运输，运料时必须采取加盖棉被、苫布等切实可行的保温措施。为防止沥青与车厢板粘结，车厢侧板和底板可涂一薄层隔离剂，但不得有余液积聚在车厢底部。

2.3.3SMA沥青混合料的摊铺

摊铺前必须将工作面进行清洁并喷洒粘层油，如果粘层油为乳化类沥青，必须待充分破乳后再进行摊铺。进行作业的摊铺机必须具有自动或半自动调节厚度及找平的装置。摊铺机的摊铺速度应调整到与供料、压实速度相平衡，保证连续不断的均衡摊铺。当使用改性沥青时，SMA混合料的摊铺温度宜为160℃～180℃，温度低于150℃的混合料禁止使用。混合料温度在卡车卸料到摊铺机上时测量。当路表温度低于15℃时，不宜摊铺改性沥青SMA混合料。

在黑龙江地区，施工过程中通常伴有3-4级风，导致摊铺后的沥青混合料温度散失很快，根据现场温度测试，距摊铺机螺旋布料器10米位置，混合料表面温度差可以达到10-15℃。为了尽量减少温度损失，在料车向摊铺机卸料时，建议不掀开保温苫布。

2.3.4 SMA沥青混合料的碾压

在进行SMA的碾压时，一般选用双钢轮压路机，压路机的台数可以根据碾压遍数灵活选用4至6台，压路机的自重吨位一般为11-13吨，开启振动后，激振力可以达到30-50吨。在选择压路机吨位时，还应兼顾石料的坚硬程度。自重或激振力过大，容易将集料压碎。

SMA的碾压也可以分为初压、复压、终压三个阶段。初压通常采用“静压”或“前静后振”的碾压方式；复压采用振动碾压或静压的方式或是两者结合的方式，视压实情况和压实遍数而定；终压采用静压方式，一般静压一遍即可。

随着气温的降低，渗水系数开始出现超过100ml/min的情况。为了解决这种问题，尝试采用增加胶轮碾压的方案。通过后期的构造深度测试，构造深度分布在0.8-1.1mm之间，满足要求。增加胶轮压路机进行SMA-13的碾压，在气温偏低，风速偏大，温度散失较快的条件下采用是完全可行的。这一做法在黑龙江齐甘高速公路SMA-13施工过程中也进行了尝试，效果良好。

3、结语

综上所述，SMA在夏季炎热冬季严寒的黑龙江地区的应用情况：

（1）SMA的高温稳定性和低温抗裂性有助于改善黑龙江地区沥青路面面临的日益严重的车辙和开裂。

（2）在进行配合比设计时，若采用马歇尔设计方法，建议采用双面击实75次成型试件，采用改性沥青，同时在计算得出的最佳沥青用量的基础上提高沥青用量0.1-0.3%。

（3）SMA的拌和与AC型沥青混合料有较大的区别，在拌和过程中，要保证纤维的掺量准确，注意矿粉、沥青的掺加顺序，干拌时间和湿拌时间均需要适当延长，拌出的SMA混合料要均匀、不结团。在拌和温度控制方面，温度要提高，既要考虑运输过程中温度的散失，还要考虑摊铺后现场持续吹风带来的较多的温度损失。

（4）进行碾压时，通常选用钢轮压路机，但在气温较低、风速较大等不利气候条件下，可以选择胶轮压路机进行碾压，但要把握碾压时机和碾压遍数，既要达到理想的压实效果，还要保证足够的构造深度。

参考资料

[1]SMA路面推广应用研究。

[2]《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ F40-2004)