SMA—13上面层SBS改性沥青配合比设计及施工质量控制

刘宏鸣

摘 要：沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是按照内摩擦角最大的原则，以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架，然后按照空隙率较小的原则，以沥青玛蹄脂填充骨架的空隙，形成一种骨架密实型沥青混合料。该混合料具有很好的耐久性、抗高温稳定性、抗低温开裂性、抗滑性和较好的防渗性能。沥青玛蹄脂碎石混合料的构成特性俗称“三多一少”，即沥青用量多、矿粉用量多、粗骨料用量多、细集料少。以攀枝花某路面工程SMA-13上面层（SBS改性沥青）施工为例，来说明SMA的配合比设计和施工质量控制。

关键词：SMA；配合比；混合料；质量控制

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）13-0059-02

沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是按照内摩擦角最大的原则，以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架，然后按照空隙率较小的原则，以沥青玛蹄脂填充骨架的空隙，形成一种骨架密实型沥青混合料，高温稳定性能、耐久性能和抗滑性能良好。但在实际施工过程中，如果配合比设计不合理、施工质量控制不当容易产生车辙和泛油现象，因此，合理设计配合比，加强混合料的拌和、摊铺和碾压控制成为SMA沥青路面施工的关键。

1 SMA-13配合比设计

1.1 原材料选取

1.1.1 粗集料

在SMA-13配合比设计中，粒径大于4.75 mm的集料被称作“SMA粗集料”，其作用是利用集料之间的嵌挤作用，为沥青路面提供良好的物理性能。特别是SMA高温稳定性，主要依赖于SMA粗集料之间的嵌挤作用，而嵌挤作用主要依赖于集料中石子料的颗粒形状、抗压强度等因素。在选择SMA粗集料时，必须选择颗粒粒度均匀、针片石少、表面粗糙、棱角分明的籽料作为SMA粗集料的材料。

1.1.2 细集料

在SMA-13配合比设计中，粒径小于4.75 mm的细集料主要用于填充粗集料之间的空隙，提高路面的防渗性能，形成SMA粗集料骨架之间的充分填充。一般细集料选用棱角分明、表面粗糙的机制砂。机制砂应该洁净无杂物，防止其他低抗压强度的杂质混入导致机制砂的整体抗压强度下降。

1.1.3 填料

使用石灰石粉制作的填料，是在SMA细集料的粒径之下进一步形成的黏合和填充材料。细集料是沥青玛蹄脂黏结剂的主要组成部分，与沥青、纤维等材料充分混合来调节沥青本身的物理性质。填料必须使用新磨的石灰石粉，不得采用回收石粉和建筑垃圾石粉等材料。

1.1.4 沥青

沥青材料是沥青路面的核心材料。SMA改性沥青技术已经使得沥青材料的物理性质得到了实质性的提高，特别是沥青的抗车辙能力和低温抗裂能力。SMA改性沥青是近年来沥青材料被重新作为公路和机场建设的主要路面材料的推动力。

1.1.5 纤维稳定剂

在沥青中加入棉纤维以提高沥青稳定性的做法在第一次经济危机中被广泛应用。该方法曾经一度被写进历史教科书中。但目前，各种尼龙纤维、石棉纤维、木纤维、竹纤维、棉纤维用于沥青改性的做法已经在国内外工程设计中达成共识。使用纤维稳定剂对沥青进行加筋、分散吸附、稳定、增黏等可以使沥青的各方面属性得到实质性的提升。

1.2 设计思路

SMA-13配合比设计思路：①增加SMA粗集料的骨架嵌挤作用，加大路面支撑力；②通过降低油石比，增加压实功来减少路面的孔隙率，使三级集料、填料之间更加紧密，从而使路面的抗车辙能力得到提高；③通过试铺试验，对以上设计进行验证，最终确定最科学的配合比。

为了防止产生车辙和泛油现象，在配合比设计中应重点把握以下几方面：①石料在实际拌和过程中，由于会出现拌和引起的石料破碎现象，4.75 mm的通过率比理论值小3%（经验数值）左右，因此在实际配合时，将4.75 mm的通过率控制在25%±3%，0.075 mm通过率控制在10%±3%. SMA粗集料和SMA细集料的总比例控制在75%以上。②根据相对密度法，集料相对密度约为2.834，而SMA-13上面层SBS改性沥青的配合方法，根据参考文献，油石比应该控制在6.0%±0.8%.③进行小型试铺来验证配合比的可靠性。

2 SMA-13混合料的拌和

2.1 拌和温度

拌和温度是影响SMA-13混合料生产质量的首要因素。各阶段温度应该由专门的试验人员进行现场检测，发现问题及时向拌和楼反应。各阶段拌和温度如表1所示。

2.3 木质素纤维填加方式

使用机械将木纤维打碎，然后使用空压机将纤维吹入搅拌缸。木纤维与骨料、矿粉、沥青一起搅拌，直到出料前6 s结束添加纤维。木质纤维的总质量占SMA-13混合料总质量的0.3%.

2.4 抗剥落剂填加方式

抗剥落剂在沥青的预加热阶段加入，或在沥青进入拌和罐之前加入。抗剥落剂总质量为沥青总质量的0.4%.

2.5 材料防潮

尽可能防止材料被雨淋、污染等，并防止材料堆放混杂或与其他油性物质、粉末状物质混杂。如果材料潮湿或者被其他材料污染，会严重影响材料的下料速度和材料的混入量，严重时甚至会直接影响到SMA-13沥青的拌和质量。

3 SMA-13混合料的摊铺和碾压要点

SMA-13混合料的摊铺和碾压应注意以下几个要点：①为了保证SMA-13混合料的到场温度不低于180 ℃，可以采用在两层篷布之间加棉絮的方式进行保温，且在整个运输途中不得解开篷布；②尽可能加大摊铺机的熨平板和夯锤的震级，确保摊铺机输出沥青混合料的压实度在85%以上；③最大限度地提高摊铺速度，减少摊铺过程中沥青的冷却；④缩短2台摊铺机之间的距离，确保接缝为正常热接；⑤使用非接触式平衡梁取代传统的平衡梁；⑥压路机应紧跟摊铺机，尤其是冬季施工，防止混合料摊铺到压实之间发生冷却；⑦使用大吨位压路机高温状态震动压实。

4 施工体会

施工后，得出以下几点体会：①以往SMA路面施工过程中出现的玛蹄脂上浮问题实质不是碾压次数多，因为碾压次数少的沥青路面虽然不会在施工阶段出现玛蹄脂上浮，但在通车后经过车辆的碾压，很容易出现玛蹄脂上浮的现象。因此，应该在施工阶段就减少细集料、加强碾压强度和增加碾压次数，提高路面的抗车辙能力。②以往油石比较大的原因是考虑到马歇尔孔隙率饱和度指数，但事实上，在施工中该指数对最终压实过程的控制性并不好。适当降低油石比可以在较大程度上减少压实过程中的泛油现象，并且使用大吨位震动压路机强震不推移压实法可以在较小油石比的情况下形成较好的构造深度。③在设计配合比过程中应该充分考虑施工条件。例如冬季施工需要更高的油石比，而夏季施工可以适当降低油石比的比例。④在整个SMA混合料施工过程中，温度控制是关键。

参考文献

[1]交通部公路科学研究.JTG F40—2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路设计规划部.JTJ 014—97 公路沥青路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，1997.

〔编辑：刘晓芳〕

Abstract： Mastic asphalt macadam mixture（SMA）is in accordance with the internal friction angle of the maximum principle， gap-graded coarse aggregate to form a mutually embedded squeeze mineral aggregate skeleton， and then follow the principles of smaller porosity， bitumen Mastic skeleton filled voids， forming a skeleton dense asphalt mixture. The mix has good durability， resistance to high temperature stability， resistance to low temperature cracking resistance， slip resistance and better seepage performance. Mastic asphalt composition characteristics gravel mix called “a little”， ie more than the amount of asphalt， more than the amount of slag， coarse aggregate amount， less fine aggregate. Panzhihua a pavement engineering SMA-13 upper layer（SBS modified asphalt）construction as an example to illustrate the SMA mix design and construction quality control.

Key words： SMA； mix； mixture； quality control

4 施工体会

施工后，得出以下几点体会：①以往SMA路面施工过程中出现的玛蹄脂上浮问题实质不是碾压次数多，因为碾压次数少的沥青路面虽然不会在施工阶段出现玛蹄脂上浮，但在通车后经过车辆的碾压，很容易出现玛蹄脂上浮的现象。因此，应该在施工阶段就减少细集料、加强碾压强度和增加碾压次数，提高路面的抗车辙能力。②以往油石比较大的原因是考虑到马歇尔孔隙率饱和度指数，但事实上，在施工中该指数对最终压实过程的控制性并不好。适当降低油石比可以在较大程度上减少压实过程中的泛油现象，并且使用大吨位震动压路机强震不推移压实法可以在较小油石比的情况下形成较好的构造深度。③在设计配合比过程中应该充分考虑施工条件。例如冬季施工需要更高的油石比，而夏季施工可以适当降低油石比的比例。④在整个SMA混合料施工过程中，温度控制是关键。

参考文献

[1]交通部公路科学研究.JTG F40—2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路设计规划部.JTJ 014—97 公路沥青路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，1997.

〔编辑：刘晓芳〕

Abstract： Mastic asphalt macadam mixture（SMA）is in accordance with the internal friction angle of the maximum principle， gap-graded coarse aggregate to form a mutually embedded squeeze mineral aggregate skeleton， and then follow the principles of smaller porosity， bitumen Mastic skeleton filled voids， forming a skeleton dense asphalt mixture. The mix has good durability， resistance to high temperature stability， resistance to low temperature cracking resistance， slip resistance and better seepage performance. Mastic asphalt composition characteristics gravel mix called “a little”， ie more than the amount of asphalt， more than the amount of slag， coarse aggregate amount， less fine aggregate. Panzhihua a pavement engineering SMA-13 upper layer（SBS modified asphalt）construction as an example to illustrate the SMA mix design and construction quality control.

Key words： SMA； mix； mixture； quality control

4 施工体会

施工后，得出以下几点体会：①以往SMA路面施工过程中出现的玛蹄脂上浮问题实质不是碾压次数多，因为碾压次数少的沥青路面虽然不会在施工阶段出现玛蹄脂上浮，但在通车后经过车辆的碾压，很容易出现玛蹄脂上浮的现象。因此，应该在施工阶段就减少细集料、加强碾压强度和增加碾压次数，提高路面的抗车辙能力。②以往油石比较大的原因是考虑到马歇尔孔隙率饱和度指数，但事实上，在施工中该指数对最终压实过程的控制性并不好。适当降低油石比可以在较大程度上减少压实过程中的泛油现象，并且使用大吨位震动压路机强震不推移压实法可以在较小油石比的情况下形成较好的构造深度。③在设计配合比过程中应该充分考虑施工条件。例如冬季施工需要更高的油石比，而夏季施工可以适当降低油石比的比例。④在整个SMA混合料施工过程中，温度控制是关键。

参考文献

[1]交通部公路科学研究.JTG F40—2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路设计规划部.JTJ 014—97 公路沥青路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，1997.

〔编辑：刘晓芳〕

Abstract： Mastic asphalt macadam mixture（SMA）is in accordance with the internal friction angle of the maximum principle， gap-graded coarse aggregate to form a mutually embedded squeeze mineral aggregate skeleton， and then follow the principles of smaller porosity， bitumen Mastic skeleton filled voids， forming a skeleton dense asphalt mixture. The mix has good durability， resistance to high temperature stability， resistance to low temperature cracking resistance， slip resistance and better seepage performance. Mastic asphalt composition characteristics gravel mix called “a little”， ie more than the amount of asphalt， more than the amount of slag， coarse aggregate amount， less fine aggregate. Panzhihua a pavement engineering SMA-13 upper layer（SBS modified asphalt）construction as an example to illustrate the SMA mix design and construction quality control.

Key words： SMA； mix； mixture； quality control