路永春

甘肃公航旅石墨烯科技发展有限责任公司，甘肃 兰州 730000

1 工程概况

G30高速公路山临段铣刨修复工程原路面结构为4cm中粒式沥青混凝土，上面层+5cm 中粒式沥青混凝土，中面层+6cm粗粒式沥青混凝土，下面层+30cm 水泥稳定碎石，基层+20cm水泥石灰稳定土底基层（垫层）。近些年，随车高速建成通车时间的增长，加之交通量以及交通组成的不断变化，大交通流状态下，重载车辆比例的不断提升，造成车辙、龟裂、网裂等路面病害，据统计，严重路段车辙深达2～5cm，龟裂、网裂等病害高达30%，路面破损率超过0.4。本项目面层铣刨修复方案为：5cm 改性沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+10cm 密级配沥青碎石（ATB－25）进行车辙处治，恢复路面路用性能。

2 沥青玛蹄脂碎石混合料的特点

2.1 原材料要求

（1）SMA 是一种新型沥青混合料，本身具有“三多一少”的特点。粗集料的掺配比例高达65%～80%，矿粉用量达8%～15%，油石比高达5.8%～7.5%，比普通沥青混合料高出约2%。以形成嵌挤骨架、间断级配，同时减少矿料间隙率。与此同时，生产过程中增加聚酯纤维或者是木质素纤维，不仅能分散和吸收沥青，还能增加油膜厚度，增强混合料粘附性及提升混合料抗拉强度，在面层中一般采用玄武岩，增强其坚固性。

（2）SMA 沥青混合料原材料性能要求高，粗集料不仅坚固性提高要求，对集料破碎工艺也有较高的要求，针片状要求高，以便混合料骨料间形成良好的嵌集，细集料则要求硬度高，矿粉为规格较细的石灰石粉，纤维采用聚酯纤维或者是木质素纤维，不仅具有较高的吸油率，而且耐高温，以增强混合料高温稳定性及其低温抗裂性。

2.2 SMA 混合料路用性能分析

2.2.1 良好的高温稳定性

SMA 混合料的骨料构成中，粗集料约占70%，主要承担交通荷载，提高交通荷载下的变形能力。细集料少，用以填充骨架中的孔隙，与粗骨料之间形成一个骨架整体，从而提高其高温稳定性。

2.2.2 良好的低温抗裂性

混合料的低温抗裂性能主要是根据混合料的拉伸性能来看的，SMA 混合料集料之间填充物为矿粉和沥青，当温度下降，混合料收缩变形时，其良好的粘结作用能有效缓解，其柔韧性决定了其具有良好的低温抗裂能力，以起到减少沥青路面温缩裂缝的产生和反射裂缝的反射。

2.2.3 优良的抗滑性能

SMA 混合料采用坚硬耐磨的优质石料，且间断骨架级配使得其压实成型的路面有较大的孔隙，大大提高其构造深度，降低雨天形成水雾，保障行车安全，同时有效吸收噪音，据测算，SMA 沥青混合料路面降噪可达3～5dB。

2.2.4 良好的耐久性

SMA 沥青混合料骨料嵌集，矿粉与沥青填充，成型路面孔隙率小，约为3%～4%。且粘结力好，密封性好，不透水，使得成型路面封水效果好，大大改善成型路面水稳定性，同时，避免空气接触而引起的路面老化，使得SMA 沥青混合料成型路面整体具有良好的耐久性［1］。

3 原材料质量把控

SMA 沥青混合料成型路面路用性能良好，但对原材质量要求高，在施工生产过程中，不仅要做好料源调查，也要做好原材进场的试验检测，确保原材料质量满足SMA 沥青混合料要求。

3.1 抓好集料质量管理

3.1.1 做好集料料源管理

集料质量要从源头抓起，控制好关键环节：

（1）石料品种的把控：集料的质量要从石料的品种抓起，不同石料的坚硬程度及耐磨性有较大差别，对于面层集料的选择，优先选择中性或者是碱性石料，料源的岩性也要符合设计要求，无风化现象的岩石类别。

（2）集料的破碎管理：集料的破碎形式也是岩石性能的关键因素，要求必须的运用三级破碎，而破碎机械的选择分为粗破和细破，粗破一般是颚式破碎机，反击式破碎则主要应用于二破，细破则采用锥式或者是圆锥式破碎机，而每条生产线配应相应符合要求的吸尘装置。

（3）筛孔尺寸的选择：对于筛孔尺寸，则主要是针对集料适宜性，筛分前应检查筛孔的完好性，避免因变形做成筛分的影响。

（4）母材宕口的选择：集料对母材的要求最为主要，爆破之前应该针对其土层或者是风化岩层进行完全剥离，获取干净且坚硬的块石进入破碎生产。

所进场集料首先要满足规范《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004 及设计要求，进场后按照规格进行分仓堆放，细集料不仅仅要求场地硬化，应设置料棚进行堆放，避免雨水引起集料结块，另外堆放是采取分队分层方式，避免集料离析，上料铲料过程避免兜底铲料，主要是保证集料的均匀性和下料的和易性。另外经常性检查集料的存放质量，避免因溢料蹿料造成的集料规格变化，而对级配产生影响。

3.1.2 粗集料质量管理要点

粗集料是SMA 沥青混合料所占比重较大的原料，对混合料骨架的形成具有重要的作用，嵌集很大程度上取决于粗集料的颗粒形状、坚韧性及其破碎之后的棱角性，可以说粗集料的质量是SMA 沥青混合料的关键管控指标。粗集料应采用干净坚硬、耐磨、无风化颗粒、颗粒形状尽量立体的颗粒碎石。

3.1.3 细集料质量管理要点

细集料的选取，首先不能采用天然砂，一般应采用石灰岩等碱性岩质加工而成的机制砂，机制砂的砂当量是其重要指标，另外其颗粒形状应具有良好的棱角性，禁止采用石屑充当。机制砂的砂当量一般大于60，不能含有泥土或者是杂物。

3.2 填料的质量管控要点

填料主要是控制其塑性指数和亲水系数，矿粉塑性指数应＜4，亲水系数＜1，干燥无杂质，且能从储料罐中自动流出为宜，综合技术指标满足规范和设计指标要求，禁止使用拌合站除尘产生的回收粉二次利用。

3.3 沥青质量管控要点

沥青的质量管控主要是粘度，沥青较高的粘度可以保障其有足够的粘附性，以充分展现其高温稳定和低温抗裂性能，针入度小、软化点高稳定性一般较好，在G30 山临高速公路铣刨修复养护工程中采用SBS I-C 改性沥青，每车必检，主要是三大指标和老化试验满足规范及设计要求。

3.4 纤维稳定剂质量管控要点

纤维稳定剂的选取主要是耐高温稳定性和高吸油率（一般是自身质量的5 倍及以上），减少析漏现象，在G30 山临高速公路铣刨修复养护工程中选取的是木质素纤维，掺量为3‰～4‰之间。过程存放应避雨防潮，以保证其均匀分散性能。

4 改性沥青SMA 路面的施工过程关键工序控制

4.1 SMA 沥青混合料的拌和

（1）SMA 沥青混合料采用3000 型及以上间歇性拌合站，根据生产配合比，每天做好热料筛分试验，以保证级配曲线。

（2）为确保拌和质量的稳定高效，生产前应对相关设备参数进行调整，严格控制干拌及湿拌时间。G30 山临高速公路铣刨修复养护工程中材料的添加及时间控制如下：

①冷料仓按照配比上料，加热、标定的筛分称量后，进入拌和仓；

②投放一定质量的木质素纤维；

③热骨料和木质素纤维干拌10～15s；

④加入矿粉继续干拌2s；

⑤泵入热沥青；

⑥湿拌30～45s。

生产过程中注意观察成品料质量，适当调整各环节拌和时间，但总拌和时间≮60s。

（3）纤维稳定剂可由带称量的投料机添加，该设备应计量准确以保证混合料的质量，也可通过人工投料口直接添加至拌缸中。

（4）拌和时间、温度等指标主要对比如下表所示。

4.2 SMA 沥青混合料运输要点

（1）SMA 改性沥青混合料的运输应采用专门车辆（载重宜大于20t），对料车进行保温设置，底部和四周增设保温层，顶部加设棉被和雨布，根据运输距离决定棉被和雨布层数。装载前四周和底部应涂刷隔离剂，涂刷隔离剂应以满洒为宜，底部不能积存隔离剂。

（2）装料时应分层分堆装料，一般采用“两层三堆”模式，按照“前中后”和“上下”层分次装入，出料口处及时移动车辆，以做到均匀、平衡的装料，避免一次性装料过高而造成的混合料离析现象。

（3）运输车辆的车厢两侧及前后应加装保温设施，混合料装车后采用“篷布+棉被”进行覆盖，在运输途中起到保温、防雨、防污染的作用，有效防止改性沥青SMA 混合料在运输过程中因热量散失快而在表层结成硬壳。

（4）混合料运至施工现场卸料前，由现场施工技术人员逐车检查并测量温度，运输车辆在车厢中部打孔以检测出场及到场温度。高于195℃或低于160℃都应做废料处理，且应观察混合料形态，有无花白料现象，同时加强前后场沟通，及时调整生产参数，以保障混合料生产质量。

（5）混合料的摊铺应保证连续作业，应视运输距离及摊铺速度配备合适数量的料车，确保摊铺连续，避免出料收斗和等料现象，避免因等料而产生接缝。配备过程中，运输能力应略高于摊铺能力和拌和能力［2］。

5 SMA 改性沥青混合料摊铺及碾压控制

5.1 SMA 改性沥青混合料摊铺控制

（1）SMA 改性沥青混合料应避免雨雪、寒冷等天气施工，施工温度宜在20℃以上，当外界温度较低时适当提高生产温度，或者是添加合适的温拌剂以确保施工质量，但外界温度不得低于5℃。

（2）SMA 改性沥青混合料现场摊铺温度应控制在165℃～175℃，最低不得低于160℃。添加温拌剂是在保障施工质量的前提下，有效降低生产及施工温度，减少能量的消耗，达到降本增效的生产理念。

（3）摊铺前应提前加热熨平板，加热至100℃以上，对找平装置、震动频率等机械参数进行调整，以确保有效找平，夯锤和熨平板震动的频率满足施工需求，施工前应按照首件制确定的松铺系数进行施工厚度的设置，起步时采用硬木进行衬垫。摊铺时，有效调整摊铺机和料车速度，确保其合适的施工间距，料车不得撞击和影响摊铺机的行进。摊铺机起速度一般为1～2（m/min）；正常一般控制在2～3（m/min）；摊铺应保持匀速前进，且螺旋布料器内混合料应＞2/3，不得中途停顿，期间注意调整供料速度。

5.2 SMA 改性沥青混合料碾压控制

碾压过程是SMA 改性沥青混合料面层施工中的重要环节，由于混合料的材料特性对碾压有更高的要求。主要体现在以下几个方面：

（1）压实分为静压和振压两种，分为初压、复压、终压三个环节，钢轮和胶轮两种形式，其碾压一般遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的八字原则，对碾压形式、碾压速度、碾压变数进行有效的组合。G30 山临高速公路铣刨修复养护工程中采用的是两台双钢轮组合，初压：静压2 遍+复压：高频低幅振压3～4 遍+终压：静压2 遍收光。

（2）SMA 改性沥青混合料的碾压温度也控制较普通沥青混合料更为严格。G30 山临高速公路铣刨修复养护工程采取的是按照初压（160℃～170℃）+复压（＞140℃）+终压（＞120℃），碾压终了温度＞110℃来控制的。

（3）SMA 改性沥青混合料一般不采用轮胎式压路机进行碾压，是由于轮胎式压路机的揉搓式碾压易导致集料上浮。所以碾压要满足要求又要防止过压。如在碾压过程中发现石料压碎或者是集料上浮形成油斑，应停止碾压，更要避免低温反复碾压造成的集料破坏，碾压结束后，路面温度降至50℃以下，完成标线施划后方可解除交通限制，给予放行。

6 施工体会

6.1 试验段实施的必要性分析

SMA 路面的施工工艺要求很严，大面积施工前，应选取300m 的直线段试验段进行试铺，以获取确定铣刨、摊铺、碾压各个环节的详细参数。施工各设备生产能力、运输能力、材料供应能力，以及各个设备之前的匹配性。通过试验段铺筑取得的SMA 拌和、试验、施工等经验数据，用于指导后续路段SMA 沥青路面的施工。

6.2 SMA 面层施工能否使用轮胎式压路机的思考

SMA 沥青混合料因轮胎压路机的搓揉挤压作用会使沥青马蹄脂上浮，压实效果会很差，SMA 沥青混合料不宜使用轮胎压路机碾压。本项目车辙处采取轮胎式压路机进行复压1～2遍，整体效果良好，未出现影响构造深度及出现泛油成油斑现象。

6.3 压实度控制

SMA 路面压实度控制应以碾压工艺和室内取样检测为主，钻芯取样检测和渗水试验为辅，尽可能避免路面钻芯检测，取芯后应用热料进行及时填补，避免因钻孔而导致破坏或渗水出现坑槽等水损坏病害。