高速公路SMA-13沥青路面施工质量控制

2021-08-03伍树华李文武

四川水泥 2021年8期

伍树华李文武

（中交路桥建设有限公司总承包分公司，北京 100000）

SMA-13沥青路面，也被称为青玛蹄脂碎石混合料路面，含有纤维稳定剂、沥青、填料和少量细集料，是一种适用于高速公路的新型沥青混合料，其施工工艺与其他沥青料相同，均需要经过运输和拌和、摊铺及碾压等四个步骤，但是SMA-13沥青混合料容易被外界因素影响，需要采用一定技术，严格控制各个工序中施工要点，以达到施工质量控制的目标。

1 工程案例介绍

该高速公路工程位于福建省某市内，属于城市道路主干道，全长4187.295m，设计车速为 40km/h。本工程道路沥青路面层结构为 8cmAC-25（I）+4cmSMA-13 （II），全线道路上面层采用 SMA-13沥青混合料，厚度为4cm，其中粗粒式沥青混凝土路面层结构为 +3cm A C一20( I ) ，中粒式改性沥青混凝土路面结构为 +4cm SM A 一13，总道路沥青厚度为10cm。

2 施工原材料质量控制

2.1 集料的质量控制

粗集料质量控制。粗集料是SMA的骨架，其石质好坏直接影响集料嵌挤作用，继而影响路面强度、耐久性、抗磨耗性能，因此，要选择表面粗糙、坚硬、无风化且形状接近四方体的碎石，确保符合4.75mm以上规格的粗石料在SMA中占比达70%至80%，且针片状含量不高[1]。本工程粗集料选用的是当地采石场生产的石料，石料材质为花岗岩，粒径及各项性能均符合要求，但是与沥青黏性较差，需要加入一定浓度的抗剥落剂，使其与沥青黏性达到标准要求，即五级要求，具体可见表1。

表1 粗集料各项性能指标

细集料质量控制。细集料在SMA中含量不高，但良好的细集料配比，能够有效提高沥青混合料内摩阻力，进而提升沥青高温稳定性能，因此，要选用棱角性良好，且表面干燥洁净的细集料[2]。该工程选用的是当地采石场中的机制砂，各项规格性能均符合技术要求，其中坚固性、砂当量、棱角性，分别为21、66，为52，满足细集料大于等于12、55、45的技术要求。

2.2 改性沥青质量控制

SMA混合料中沥青占比高达5.7%至6.5%，沥青质量直接关系混合料性能和质量，本工程采用 SMA-13 采用改性沥青，沥青型号为型号为 SBS（I-D），是在70号（A 级）基质沥青融合SBS 改性剂形成的沥青，经多次试验证明，改性剂掺入质量为沥青总量的4.1%，改性沥青各项性能指标见表2。

表2 改性沥青各项性能指标

2.3 填料质量控制

SMA中主要使用的填料是矿粉，其用料高达8%至12%，远远大于普通沥青混合料，是玛蹄脂主要成分，与沥青混合料稳定性、抗车辙能力息息相关。本工程采用的矿粉为石灰岩磨细后的十分，亲水系数、颗粒直径、表观密度等均符合技术要求规范[3]。

3 混合料配合比优化控制实验

3.1 混合料的拌和

沥青混合料的配比，通常指通过改变矿料中不同粒径集料配比，最终形成具有一定密实度、孔隙率和内摩阻力的过程，一般遵循图1沥青混合料配合比设计流程展开[4]，值得注意的是，SMA粗集料粒径必须大于4.75mm才能相互嵌挤紧密形成骨架，因此，必须以4.75mm筛孔作级配关键基准。

图1 沥青混合料配合比设计流程图

该流程图包含设计1至3种不同矿料级配，制作马歇尔试件、分析VMA、VAC确定设计级配等多个流程。在进行初试级配设计时，需要采用以下公式：

在这一公式中，p1、p2中主要指代 1号料配比和 2号料配比，γ1、γ2指代毛体积相对密度，此公式主要计算粗集料对应的相对密度。

明确沥青混合料配合比设计流程和相关公式后，需要确定最佳沥青用量，避免混合料中沥青占比过多造成的拥包、泛油等问题，或者占比过少造成的无法压实，进而影响沥青强度的问题，这足以说明科学合理控制沥青用量的重要性，施工企业必须在实际工程之前确定好沥青混合料中最佳沥青用量[5]。本工程在选取级配时遵循上文要求和公式最终得出油石比，并分别进行马歇尔试验确定混合料拌和温度和击实温度，得出最佳油石配比为6.0%。

3.2 温度及时间控制

一般情况下，矿料的加热温度空盒子在185～195℃之间，沥青加热温度控制在160～170℃之间，将矿料、木质纤维一起放进拌锅中干拌后，放入矿粉和沥青进行湿拌，其中干拌持续时间大于23秒，湿拌持续时间大于45秒，总拌和时间空会在75～80秒之间。倘若水洗碎石中水分含量较大，可以适当调低干燥筒转速，延长随时烘干时间，确保碎石内部含水量和表面含水量达到设计要求，并且混合料出场温度应该控制在一定范围内，并根据现场施工气温适当进行调整。

3.3 混合料运输控制

完成混合料拌和后，需要对混合料进行高效运输，避免混合料性能受到影响，进而对施工质量造成印象，必须把控好以下几方面内容：（1）重视混合料温度检测，在运输过程中利用热电偶温度计检测混合料初始温度，并记录不同时期温度变化情况；（2）用双层篷布盖住运料车，避免雨水、高温、外部环境因素等对混合料造成污染，等到卸料工作结束后，方可将篷布取下；（3）在放料作业时，应该确保运料车处于持续运行状态，有效防止粗集料分离；（4）在卸料过程中，确保运料车处于挂空挡状态，由摊铺机带动运料机运行；（5）倘若沥青铺设过程中采用的是连续摊铺方式，当距离摊铺机20cm左右时，就需要挺住运料车，防止摊铺机受到碰撞。

4 混合料摊铺及碾压质量控制

4.1 混合料摊铺质量控制

混合料摊铺质量控制包含摊铺前准备、摊铺温度、摊铺速度和宽度四方面内容。其中，摊铺前准备工作，需要先做好沉降稳定检验、高程测量等验收工作，用高压水枪清理干净施工区域，避免出现泥土、碎石、垃圾等杂物，随后喷洒足够的粘层油[6]。同时，做好摊铺机械检查工作，尽可能使用更加先进的摊铺机，在摊铺混合料时会更加均匀、平整，而且摊铺厚度、高程、纵横坡等就能满足设计要求。众多工程实例表明，ABG423型号摊铺机性能最佳，带有 5级振级的夯锤，能够显著提升路面初始压实度。本工程采用的摊铺机便是ABG423型号摊铺机，在开始施工前，应当调整好相应标定，包括料门开度和高度、链板送料器速度、螺旋布料器转速等，确保混合料能够顺利运送至螺旋布料器中，并保证摊铺机运行过程中混合料拌和充分，分布均匀。

4.2 混合料压实质量控制

混合料压实质量控制包含压路原则、压实机械、压实步骤、压实标准等内容。其中，压实原则指，在混合料压实过程中遵循“慢压、紧跟、高频、低幅”的原则，指压实机必须保持匀速均衡碾压速度，逐渐缓慢改变碾压方向，禁止随意转弯，转变方向；SMA压实有效时间较短，因此必须确保压路机紧紧跟随在摊铺机后面，确保在碾压温度内进行，有效规避因低温碾压造成的石料棱角磨损和石料压碎等问题。本工程在压实过程中需要将初压、复压、终压温度控制在大雨等于 150℃、120℃、110℃，保证压实温度；相较于一般压路机，沥青混合料压路机振动次数大幅增加，以达到最佳压实效果；压路机的振幅较小，这是因为SMA的结构为骨架密实型，主要通过自身粗集料相互嵌挤形成的，频率过高会增加压实功，对SMA自身结构和骨架造成破坏，还会产生较大噪音，不利于工程顺利开展。

压实机械，SMA沥青含量和黏性都较高，选用轮胎型压路很容易出现“泵吸”现象，并轮胎也会造成沥青玛蹄脂上浮，进而造成泛油现象，是的混合料表面出现缺陷，因此，本工程采用钢轮振动压实机，在初压、复压、终压时分别采用前进时静压后退时振动碾压、振动碾压两遍、静压两遍的方式，确保压实质量符合要求。

压实步骤，包含初压、复压和终压三个步骤，将静压时碾压速度分别控制在2～3km/h,2.5～5km/h,2.5～4km/h，振动碾压时碾压速度分别控制在2～4km/h，4～5km/h。在使用压路机压实时，需要遵循从外侧向中心的顺序，确保两个相邻碾压带的重叠范围为三分之一至四分之一的轮宽。并且，将碾压时温度控制在一定范围内，当气温下降至10℃以下时，立即停止施工；当碾压密实度达到一定标准后，立即停止碾压，避免出现过度碾压现象；在碾压结束后，倘若SMA没有完全冷却，避免在路面上放置任何器械，也严禁将油料、矿料等杂物洒落在其上，避免路面出现坑槽。