浅谈SMA沥青路面施工及注意事项
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摘要：结合改性沥青玛蹄脂碎石（SMA）在G206国道贾汪段大中修工程沥青混凝土路面工程中的应用实例，讨论了SMA路面的配合比设计、施工工艺和质量控制的方法。
关键词：SMA;配合比设计；质量控制
沥青玛蹄脂碎石（SMA）是近年来在国际上出现的一种非常引人注目的新型热拌沥青混合料，SMA路面粗集料之间相互嵌挤，玛蹄脂适当填充间断级配粗集料骨架间隙，保持了良好的骨架又不透水，具有较好的高温抗车辙性能、低温抗裂、抗滑、耐久性和水稳定性。
为了促进改性沥清和SMA结构在我市的推广应用，在G206国道贾汪段大中修工程上面层采用4cm厚的改型沥青SMA-13结构，作者在该试验路段SMA的工程实践中作了一些尝试和探索，下面结合改性沥青SMA-13浅谈对SMA的认识。
1、SMA原材料
沥青采用SBS改性沥青，实测沥青各项技术指标如表1
表1 改性沥青技术指标
沥青品种 25℃针入度（0.1mm） 延度（cm） 软化点（5℃） 薄膜加热试验
5℃ 15℃ 针入度比（%） 5℃延度
SBS 改性 70 39 81.9 78 76 25
纤维采用北京捷路斯新材料有限公司JLS-SMA-I木质素纤维，纤维各项指标如表2，掺加用量为混合料总量的0.3%。
表2木质素纤维质量检测结果
纤维长度 灰分含量 PH值 吸油率 含水率 比重
小于6mm 14.5% 8.06 5.6倍 3.3% 1.5g/cm3
粗、细集料均采用徐州吴桥产辉绿岩，粗集料压碎值为11.2%，针片状含量4.3%,细集料砂当量82%，各种矿料和矿粉的密度及筛分结果见表3、表4
表3集料密度测试结果
材料 1# 2# 3# 4# 矿粉
表观相对密度 2.892 2.820 2.919 2.933 2.722
毛体积相对密度 / / 2.829 2.869 /
平均相对密度 2.892 2.820 2.874 2.901 2.722
2、配合比设计。
⑴目标配合比设计
由于SMA组成的特殊性，其组成设计与常规的密实沥青混凝土组成设计有较大不同，SMA的配合比不能完全依靠马歇尔配合比设计方法，而主要由体积指标确定。SMA混合料可分为粗集料骨架和沥青玛蹄脂两大组成部分，其设计主要考虑2个方面：⑴为SMA设计出一个由嵌挤作用形成的粗集料骨架结构；⑵设计出具有足够粘结力的玛蹄脂。
⑵目标配合比设计检验
对有关项目进行了检验:采用烧杯法进行沥青析漏试验，吸漏损失为0.02%；肯特堡飞散损失试验的飞散损失为3%；在60°C，0.7MPa条件下进行车辙试验，检测高温稳定性，动稳定度为7042次/mm；浸水马歇尔残留稳定度为89% ；试件表面的构造深度为1.1mm，渗水系数几乎接近于0；均符合要求，由此确定目标配合比为合成及配A，最佳油石比为6.4%。
⑶生产配合比设计及试拌、试铺
按冷料配合比上料，经过拌和机4级振动筛（19mm,11mm,6mm,3.5mm）二次筛分，在从热料仓取样筛分，进行生产配合比设计，并按配比进行马歇尔试验及车辙试验，各项指标都能达到设计要求。
从现场取样，按规范要求进行了抽提筛分、马歇尔试验、测定空隙率等体积指标，并进行了车辙试验。试验结果见表4、表5。车辙试验动稳定度7885次/mm，路面构造深度为1.1mm,渗水试验几乎不透水，压实度代表值99.0%,各项指标都满足设计指标技术要求。
表4抽提筛分试验汇总
日期 油石比% 筛孔尺寸（mm）
31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
10.7 6.27 100.0 100.0 100.0 98.0 82.0 55.2 27.4 23.1 20.3 17.6 13.9 11.8 10.0
10.7 6.35 100.0 100.0 100.0 99.5 85.6 58.0 27.4 22.2 19.0 17.4 15.2 12.6 10.8
10.9 6.35 100.0 100.0 100.0 98.4 83.5 55.2 27.0 22.4 19.1 17.0 14.4 12.2 10.6
生产配比 6.40 100.0 100.0 100.0 99.3 84.2 62.8 28.4 22.9 19.5 17.2 14.3 12.1 9.7
表5 马氏试验汇总
日期 油石比% 马氏指标
密度
（g/cm3） 理论密
度（g/cm3） VCAmix
（%） VV
（%） VMA
（%） VFA
（%） 稳定度
（KN） 流值（mm） 马模
（Kn/mm）
10.7 6.27 2.502 2.602 38.7 3.8 17.9 78.6 9.42 25.5 3.7
10.7 6.35 2.498 2.599 38.7 3.9 18.1 78.7 9.29 24.4 3.8
10.9 6.35 2.496 2.599 38.7 4.0 18.2 77.8 9.31 24.8 3.7
要求 6.40 -- -- ‹<40.3 3-4.5 >17.0 75-85 ≥5.5 20-40 --
3、质量控制的几个问题
⑴温度控制
由于改性沥青的粘度较大，保证较高的施工温度成了施工的最关键环节。温度过高或过低都不能保证施工质量，适宜的施工温度应根据粘温曲线决定。参照其他改性沥青SMA工程经验，结合试拌试铺效果，确定混合料出厂温度以180℃控制，超过190℃废弃。为保证施工温度应注意以下几个环节：
①改性沥青宜随配随用，不能长时间存放，以防止离析。在满足施工的前提下，沥青的加热温度尽可能不要太高，通常情况下，改性沥青的加热温度需控制在170℃～180℃以下，才不过分担心沥青的老化影响。
②改性沥青SMA拌和时，集料温度加热应在200℃以上，尤其是对于改性沥青SMA 路面，由于加入的冷矿粉及纤维数量很大，温度不够高，不能充分分散均匀。拌和好的混合料储存时间不得超过24h。
③改性沥青SMA混合料在运输过程中都必须加盖蓬布，必要时应加盖棉被，防止混合料表面接硬。
④混合料的摊铺、碾压要一气呵成，在尽可能高的温度下进行，所有施工工序必须在混合料温度下降至100℃以前全部结束。
⑵后台控制
①级配控制：与密级配沥青混凝土不同，SMA混合料对级配的变化特别敏感，生产SMA混合料应使用间歇式拌和机，不能用连续式拌和机。级配的波动对混合料性质影响很大，由于热料仓筛分情况受产量变化、冷料变化等因素影响，级配总是存在一定的波动，级配控制成为SMA施工的难点，SMA混合料4.75mm通过率的波动对混合料性质影响最大，4.75mm通过率波动1%则混合料孔隙率产生约0.5的波动，4.75mm通过率应尽可能控制在设计±1%的范围内。
②SMA所需的细集料数量很少，为了保持准确的数量和拌和机滚筒内集料的恒定温度，必须使细集料始终保持干燥状态，细集料不能露天堆放，加棚或覆盖十分必要。
③SMA尽可能使用机械投入纤维，以保证纤维分散均匀。本工程专门购置了北京捷路斯新材料有限公司生产的凤送式纤维添加设备，利用机械将纤维打碎，再利用风力将已打碎的纤维分散并送到拌和锅中，防止了人工投料的弊病 。
⑶前台控制
SMA摊铺
为了保证路面的平整度，要做到缓慢、均匀、连续不间断摊铺，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿，摊铺速度2～3m/min。两台摊铺机应紧跟在一起，以形成良好的纵向热接缝，防止拼接处因降温难以压实而漏水，两台摊铺机熨平板之间的距离不能超过5米。
SMA压实
SMA路面压实必须采用刚性碾碾压，不允许采用轮胎压路机碾压。因轮胎压路机的揉搓将使玛蹄脂上浮，造成构造深度降低，甚至泛油。压实工艺应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，压路机尽可能紧跟摊铺机，以便在高温下达到更好的压实效果。
振动压实过程中应密切注意粗集料的的压碎、棱角、嵌挤、泛油等，“高频率、低振幅”碾压非常重要，同时遍数不要太多。施工中还应注意压实度的变化，对于SMA路面来说，由于集料的嵌挤作用，压实度比较容易达到。“过碾压”除了可能压碎碎石外，还会使玛蹄脂部分上浮，构造深度减少，达不到SMA的目的。
4、结语
⑴采用SBS改性沥青后，SMA混合料的动稳定度比不采用改性沥青的SMA混合料的动稳定度大的多，弯曲试验的破坏应力也普遍要大，说明高温抗车辙性能、低温抗裂性能明显改善。
⑵改性沥青SMA配合比设计的重点是矿料各部分级配，各种体积指标和沥青用量，而不是马歇尔稳定度和流值。这是与普通的密级配沥青混合料配合比设计的最大区别所在。
⑶改性沥青SMA在施工过程中应加大质量检测频率，特别是温度、级配、沥青用量以及马歇尔试验中VV、VMA、VCA、VFA四大体积指标，加强动态质量管理。
⑷改性沥青SMA在干线公路上的使用，只要严格把握好温度在各个施工工序中的要求，严格控制混合料级配，认真组织、落实好每一道施工工序，改性沥青SMA优异的高温抗车辙性能、低温抗裂、水稳定性和耐久性就能得到充分体现。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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