SMA路面施工质量控制

李海良

（河北路桥第四工程有限公司，河北 邢台 054002）

邢汾高速公路是河北省高速公路布局规划“五纵六横七条线”中的“横五”，是邢台市构建高速公路“井”字型框架的重要组成部分。分别与国家高速公路网中的京港澳高速、二广高速、大广高速及青银高速等干线公路相交或延伸后搭接，对于河北高速公路网的建成，改善路网结构，增强路网综合功能均具有十分重要的作用。公路使用SMA作为抗滑表层，可以充分发挥其高温稳定性和低温抗裂性。

1 沥青玛蹄脂结构特点

沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt，简称“SMA”）是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成一体的沥青混合料。最基本的组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料两大部分。综合SMA结构的特点，可归纳为三多一少，即粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少。SMA混合料的优点可概括为以下几点。

（1）在SMA的组成中，矿料为间断级配，粗集料占到70%以上，粗集料之间互相形成良好的嵌挤作用，高温下沥青玛蹄脂黏度下降，使沥青混合料产生良好的高温抗车辙能力。

（2）SMA使用较多的矿粉，沥青用量在6.2%左右，同时因沥青玛蹄脂的黏结以及木质素纤维的作用，在温度下降混合料收缩变形时，马蹄脂有较好的黏结作用，使混合料低温变形性能较大改善。

（3）间断级配在表面形成了较大的构造深度，抗滑性能好，可提高行车安全，并且噪音比常规降低2～3dB，对环境的污染也有所减少。

（4）SMA混合料粗集料空隙由高黏度的玛蹄脂填充，空隙率较小，结构层在压实状态下防渗性能较好，加上沥青用量大，沥青膜厚，耐老化性能和水稳定性大大改善。

（5）SMA的混合料空隙率小，沥青与空气接触少，因而沥青耐老化性能好，可使路面具有良好的耐久性，从而延长使用寿命，降低使用期间维修费用和养护成本，大大增加了投资效益。

2 SMA的施工质量控制

针对SMA独特的结构特点，为保障其优越的物理力学性能的发挥，在原材料、配合比设计、混合料生产、摊铺碾压施工等诸多环节均较常规沥青路面施工要求高，质量控制不容易。下文将结合邢汾高速公路工程的经验，论述SMA质量控制的要点。

2.1 施工前准备工作

2.1.1 原材料的基本要求

（1）粗集料（4.75mm以上部分）采用玄武岩石料，且宜经过5%的石灰水筛洗，增加其与沥青的黏附性，增强骨架承受车轮荷载的能力。

（2）细集料100%采用机制砂以增强结构内摩阻力，提高结构稳定性；填料选择干燥、磨细的石灰石粉，不得使用拌和楼回收的粉尘。

（3）稳定剂采用北京肯特莱絮状木质素纤维，其优点在于吸油能力强，容易分散，使用絮状木质素的动稳定度明显高于使用颗粒状木质素的混合料，而且木质素纤维更符合绿色环保的要求。同时，木质素存贮必须在室内架空堆放，严格防潮，保持干燥。

2.1.2 配合比设计基本原则

SMA配合比设计采用马歇尔试件体积设计方法，应遵循下列原则。

（1）SMA必须具有互相嵌挤的粗集料骨架，即马歇尔试件的VCAmix必须小于捣实状态下的粗集料骨架间隙率的VCADRC。

（2）矿料间隙率选用VMA≥16.5%，使混合料有足够的空隙用以填充沥青碲脂。

（3）沥青用量的设定是SMA配合设计的关键，首先必须满足在高温期间不泛油，不造成车辙变形。邢汾高速路结合当地材料及气候条件确定最佳油石比为6.05%，油石比范围为5.95%～6.35%，对应的毛体积密度为2.451g/cm3。同时生产配合比 11～16mm∶7～11mm∶4～7mm∶0～4mm∶矿粉∶水泥＝40∶31∶5∶13∶9∶2，混合料密度为2.452t/m3。

（4）纤维具有加筋增强、分散、吸附沥青、稳定、增黏等作用，其用量不少于混合料总量的0.3%。

表1所示为目标集料掺配比例。

表1 目标集料掺配比例

2.2 混合料的拌制

SMA的生产采用自动控制的间歇式沥青拌和机，由于SMA混合料使用SBS改性沥青，同时添加了木质素纤维，其与普通沥青混凝土生产有较大的差异。

（1）木质素纤维采用专用的带有自动计量的添加设备自动加入拌和机的拌和锅中，添加纤维应与间歇式拌和机周期自动同步进行；同时应防止输送管道堵塞。

（2）由于SMA使用了SBS改性沥青，拌和温度比普通沥青混合料提高了10～20℃左右。沥青加热温度控制在170～180℃；矿料加热温度控制在185～195℃；矿粉和纤维不加热；混合料出料温度控制在170～180℃，当混合料超过195℃时，应废弃。

（3）木质素纤维的分散拌匀非常重要，纤维必须在喷洒沥青前加入拌和缸中，干拌时间为15s，喷入沥青后的湿拌和时间为45s，以保证纤维能充分均匀地分散在混合料中，并与沥青结合料充分拌和。

（4）贮料仓里SMA混合料的数量不宜过多，且沥青析漏和降温不得超过10℃。

（5）拌和机要逐盘打印各种材料的用量，作为施工质量检测的依据，用以核定混合料的生产是否符合生产配合比；并且定期要对拌和机各种重量和温度传感器进行标定，以确保计量的准确性。

2.3 混合料的运输

使用20t以上的自卸车运输混合料，装料前将车厢内杂物清扫干净并涂上防黏剂。为防止产生离析，运料车装料时前后移动位置，按五次卸料法装料。

运料车采用棉帆布覆盖保温，并用绳索将帆布拴牢。料车运输、等候及卸料过程中不能掀棉被。

对运料车上路道口进行了硬化处理，保证运料车轮胎干净无污物。

对到达施工现场的运料车每车进行温度检测并记录，温度满足要求方可卸料进行摊铺作业。

2.4 混合料的摊铺

混合料采用两台摊铺机进行摊铺，摊铺时使用平衡浮动基准梁自动找平，控制摊铺的厚度和平整度。

（1）开始施工前预热熨平板0.5h，使熨平板的温度达到100～130℃。

（2）根据以往类似工程施工经验，试验段施工松铺系数为1.2，计算出相应松铺厚度为4.8cm。

（3）摊铺机就位时在熨平板下面垫木块调整高度，垫木高度与松铺厚度相等，熨平板可牢固地放在垫木上面。

（4）SMA—13沥青混凝土采用两台摊铺机成梯队同时进行摊铺，摊铺机前后错开5m，相邻两幅重叠10cm，施工中摊铺机严格按照行走线行驶。

（5）摊铺过程中由测量组对相应桩号的摊铺前高程、摊铺后高程、碾压后高程进行测量。

（6）根据拌和楼的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度、摊铺宽度，试验段摊铺机按2m/min的速度行进，做到缓慢、匀速、不间断地摊铺。

（7）摊铺过程中由专人指挥运料车在摊辅机前30cm处停住，空挡等候，由摊辅机推动前进，避免撞击摊辅机。应及时清除摊铺机履带范围内的洒落料，已冷却混合料不得混入摊铺层中。

（8）摊铺机的螺旋布料器保持一个稳定的速度均衡地转动，两侧应保证有不少于送料器2/3高度的混合料，以减少摊铺过程中混合料的离析。

（9）摊铺的混合料未压实前，尽量避免施工人员进入踩踏。在特殊情况下，如局部离析，需在现场主管人员指导下，允许采用人工找补或更换混合料，缺陷较严重时应铲除，并调整摊铺机或改进摊铺工艺。

（10）在料车交替卸料的过程中摊铺机要减少合斗次数，料斗内的混合料严禁放空，以减少离析。

2.5 沥青混合料的碾压

（1）施工前应清洗压路机水箱，确保水箱内无锈渍。在摊铺段开始端头铺设10m长土工布，土工布上喷洒油水混合物，压路机在上前后移动使碾压轮上均匀布满防黏剂。

（2）压路机碾压要遵循“紧跟、慢碾、高频、低幅”的原则，由低处向高处呈梯形碾压，由边向中逐步推进。邢汾路面项目设备配置如下。

①初压：悍马110双钢轮压路机1台静压1遍，速度为2～3km/h。

②复压：悍马130、DD130、CC501、CC722双钢轮压路机依次各振动碾压1遍，速度控制在3～5km/h。

③终压：CC722双钢轮压路机1台，静压收面，速度为3～6km/h。

（3）碾压时应将驱动轮朝向摊铺机，振动压路机必须先行驶后起振、先停振后停驶。压路机折回呈阶梯状，不许处在同一横断面上。

（4）压路机不得在未碾压成型路段上转向、调头、加水或停留。在当天成型的路面上，不得停放压路机或其他车辆。

（5）在初压、复压、终压段落设置明显的标志，便于司机辨认。碾压轮在碾压过程中应保持清洁，向碾压轮喷洒植物油水溶液时，必须严格控制喷水量且成雾状，不得漫流，以防混合料降温过快。对松铺厚度、碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度设专人管理和检查，做到既不漏压也不超压。

（6）在终压之前用6m直尺检测平整度，对个别不满足要求的部位及时采用振动压路机横向振压的方法进行修整。

（7）碾压不到的边角等处，采用小型振动压路机DD24及人工用热夯等设备振压密实。

2.6 试验检测

（1）试验检测是评价施工水平的重要手段，在实际操作过程中应随时控制每天SMA混合料的沥青用量和级配情况。SMA的标准级配范围本身就比普通沥青混合料的容许范围窄得多，其对级配误差的要求也比普通沥青混合料严格。SMA级配施工控制要求如表2所示。

表2 SMA级配施工控制要求

（2）在SMA施工质量检测中马歇尔试验的目的不在于稳定度和流值，而是试件的体积指标是否符合设计要求。检测后，查找产生偏差的原因，调整纠正，使SMA混合料质量符合要求并保持相对稳定，必要时应重新进行生产配合比设计。

3 施工中常见问题分析

SMA施工中常出现一些常规热拌沥青混合料路面施工中不常见的问题，对这些问题要特别引起注意。

3.1 过度碾压

由于集料嵌挤作用，SMA结构可压实程度不大，压实度较容易达到，过度碾压会压碎SMA结构内部相互嵌挤的粗集料棱角，破坏结构稳定性。

3.2 油斑

油斑是SMA施工中最需引起注意的问题，油斑可分为两种，一是脂粉性（表面油膜较多）油斑，二是功能性油斑。脂粉性油斑一般出现在摊铺后混合料表面，在通车一段时间后即被磨掉；而功能性油斑是贯通整个摊铺层，并能导致早期变形和早期路面损坏，油斑产生于以下几种因素：本质素纤维供料不连续、用量不足或拌和不均匀；运输距离较远，摊铺机等料时间过长，SMA混合料中沥青产生析漏；沥青用量过大或温度过高；运料车车厢底部隔离剂过多；黏层油用量过多。摊铺中出现的油斑应及时铲除并用热料填补；调整混合料运输和摊铺速度，保持螺旋布料器85%～90%的时间在运转；当摊铺时遇雨或下层潮湿，严禁进行摊铺。

3.3 渗水

SMA为嵌挤密实结构，具有良好的泌水性能，但由于施工中措施不力，常常会造成局部出现渗水现象。尤其多发于摊铺机搭接处、施工接缝或路面两侧边缘，其原因可归纳为：摊铺过程中摊铺机边部混合料产生离析；混合料碾压温度不够，造成压实不足；施工接缝处理不当，造成接缝处不平整、不密实。因此，关键要解决混合料离析问题。对于两台摊铺机梯队作业的结合料纵向热接缝优先进行碾压是必要的，同时依靠先进的摊铺设备，调整搭接接缝处的运行板，尽量减少摊铺后出现的离析，对于路缘石附近熨平板夯实不到位的地方，应人工找补，可直接采用小型碾压设备进行压实。

4 结语

SMA路面作为抗滑表层，由于摊铺层薄（通常设计为4cm），加之其特殊的结构组成，施工难度大，技术要求高。因此，SMA质量控制应由原材料抓起，通过严格过程控制，在配合比设计、混合料生产、摊铺碾压以及试验检测各个环节严把质量关，才能确保设计、施工出真正的SMA路面，充分发挥其优良的路面使用性能。