SMA在桥面铺装中的应用

邓道松

(威宁县交通建设工程质量和安全监督站)

1 工程概况

贵州凯里至雷山高速公路全长21.886 km，起于凯里市下长坡，与沪昆高速接轨，经过黄里和连城，终点为雷山县陶尧，设置停车区、无服务区和收费站等3 处。设计时速80 km/h，主车道为四车道，整幅路宽21.5 m，分幅路宽11.25 m，起止桩号为K0 +000～K21 +890，桥梁荷载等级为公路－Ⅰ级。本工程的桥梁为30 mT 梁，起点桩号为K14 +623，终点桩号为K15 +286，桥面宽21.5 m，桥面铺装结构由下往上为:调平层采用10.5 cm 的C30混凝土，防水粘结层采用高粘度SBS 改性沥青，铺装层采用4.5 cm 厚的SMA－13，铺装层总厚度为15 cm。

2 SMA 混合料原材料相关试验

2.1 SBS 改性沥青的质量要求

本工程的SMA 层选用SBS 改性沥青，其主要性能指标如表1 所示，试验结果显示各项性能指标均满足技术要求。

表1 SBS 改性沥青主要性能指标与试验结果

2.2 集料的质量要求

粗集料选用本地碎石场辉绿岩，主要规格有1 号料(9.5～16 mm)、2 号料(4.75～9.5 mm)和3 号料(2.36～4.75 mm)。细集料选用当地碎石场的机制砂，规格为4 号料(0～2.36 mm)，矿粉为碎石场自产的矿粉，表面干燥、无团粉。集料的主要性能指标如表2～4 所示，试验结果符合技术要求。

表2 粗集料主要性能指标与试验结果

表4 矿粉主要性能指标与试验结果

2.3 纤维的质量要求

由于桥面铺装的水稳定性要求相对较高，结合以往的SMA 配合比设计经验，选用水稳定性能相对较好的聚酯纤维。聚酯纤维为经过抗静电、抗老化和抗紫外线等工艺处理的专用的路用纤维。路用纤维因添加一定量的离散剂使得其离散性良好，从而确保纤维在SMA 中能够均匀分散。主要检验方法为20kg 和2kg 的沥青混合料的纤维含量的数值差异不得超过10%。其主要性能指标如表5 所示，试验结果满足规范要求。

表5 纤维主要性能指标与试验结果

3 SMA 混合料配合比优化设计

3.1 SMA－13 的矿料配合比设计

SMA－13 的矿料级配是以4.75 mm 为控制筛孔，在27.5%的基础上下浮动3%，也就是通过率分别为30.5%、27.5%和24.5%。然后按照这三组级配对4.75 mm 以上的粗集料的松方相对密度、毛体积相对密度以及矿料的毛体积相对密度进行测定，并计算出粗集料间隙率。按照规范要求对矿料级配曲线进行设计。最终确定的矿料配合比设计为1 号料∶2 号料∶3 号料∶4 号料∶矿粉=34∶33∶12∶9∶11。具体的矿料配合比设计详表6 所示。

表6 矿料配合比设计

续表6

3.2 SMA－13 的最佳沥青用量的确定

SMA－13 的配合比设计运用马歇尔试验，以最佳油石比6.0% 为中值上下浮动0.3%，对应的油石质量比为6.3%、6.0%和5.7%。沥青混合料的拌和温度控制在170～185 ℃之内，压实温度控制在160～165 ℃之内。试验时选定170 ℃为拌和温度，165 ℃为击实温度，对相应的沥青混合料进行马歇尔试验，试件的密度采用表干法，对试件的流值、稳定度和毛体积相对密度等进行测定，具体见表7 所示。根据工程所在地的气候和车辆荷载情况，确定SMA－13 的最佳油石比为6.0%。

表7 SMA－13 的主要技术指标

3.3 SMA 混合料配合比设计的检验

(1)高温稳定性能验证。

按照规程规定进行车辙试验测得动稳定度为5 900 次/mm，满足3 000～6 000 次/mm 的规范要求。

(2)抗水损害能力验证。

按照规范要求对SMA－13 进行浸水马歇尔和冻融劈裂强度试验，残留稳定度为93.8%，满足不小于85%的规范要求;冻融劈裂强度比为92.3%，满足不小于80%的要求。

(3)谢伦堡沥青析漏试验。

按照规程规定进行谢伦堡沥青析漏试验，试验所得平均析漏损失率为0.06%，满足规范不大于0.1%的要求。

4 SMA 施工质量控制

4.1 防水粘结层施工控制

防水粘结层采用高粘度的SBS 改性沥青，在施工前应进行加热，当温度为200 ℃才可以用沥青洒布车进行洒布，沥青洒布量控制在0.5～0.7 L/m2。当半幅桥面施工完成后，将3#集料均匀地铺设在桥面上，铺设量为5～7 m3/km2，然后再进行下一道工序施工。

4.2 SMA 的施工温度控制

当SMA 的施工温度过高时，沥青混合料将很容易出现离析现象。由于温度过高，使得拌和料进入运输车时容易出现部分骨料往两边车厢滑动现象，造成集料集中的现象，由于车厢靠近外界，热量损失相对较大，而沥青路面对温度要求相对较高，也较为敏感。本工程采取适当地降低施工温度的方法，以预防沥青混合料施工时出现离析现象，取得较高的效果。具体的施工温度如下:混合料加热温度控制在185～195 ℃，出厂温度控制在170～180 ℃，最高温度应≤185 ℃，摊铺温度应≥160 ℃，初压温度应≥150 ℃，碾压最终温度应≥130 ℃;前面三种施工温度比规范标准降低5℃，其余与规范要求保持一致。

4.3 SMA 的拌和质量控制

SMA 混合料采用间歇式沥青拌和机进行拌和，各类原材料的计量均采用全自动系统，其中纤维的掺加比例为0.3%。纤维的干拌时间应≥8 s，湿拌时间控制在40～45 s，确保纤维均匀地分散在沥青混合料中，使得各种集料能够充分拌和。

4.4 SMA 的摊铺质量控制

SMA 的摊铺温度控制在160～180 ℃，根据试验段的数据对摊铺厚度进行确定，松铺系数按照1.15～1.20 进行控制，采用两台摊铺机联合作业，车距为5 m，摊铺速度为2～3 m/min，确保摊铺能够连续均匀地进行。

4.5 SMA 的碾压质量控制

SMA 的碾压严格按照“低幅、高频、慢压、紧跟”的施工原则，压路机的碾压速度控制在2～4 km/h，并保证匀速进行，碾压按照初压1 遍，复压2 遍，终压1 遍的工艺步骤进行，终压温度控制在110～130 ℃。本工程路面碾压方式采用先静后振再静的工艺，确保路面压实效果，确保路面不透水。在SMA 碾压过程中应保证沥青混合料不发生推拥现象，保证路面构造深度控制在0.9～1.25 之间。相邻碾压带应以1/3～1/4 轮宽进行重叠，碾压工作面长度控制在30～50 m。在碾压过程中应时刻关注路面的情况，当密度达到时应立即停止碾压，避免出现过度碾压现象，使得构造深度得以保证。因本工程采用高粘度的SBS 改性沥青，所以不得采用轮胎式压路机作为碾压压路机，以避免出现粘轮或者使得沥青玛蹄脂受到轮胎揉搓后挤压到路面上来，从而影响压实效果。

5 结束语

本工程在高粘度的SBS 沥青防水粘结层上进行SMA－13 的桥面铺装施工，而且铺装层的厚度为4.5 cm，属于簿层桥面铺装，施工中对SMA－13 的配合比设计进行优化，加强对原材料质量和施工质量的控制，使得桥面铺装设计结构层粘结良好，这大大地降低了建设成本，也更能发挥SMA 的抗滑性能、高温抗车辙性、水稳定性和耐久性等优点，取得良好的施工效果，该结构形式可以推广到其他旧路加铺改造工程。

［1］公路沥青路面施工技术规范(JTGF40－2004)［S］.

［2］公路沥青路面设计规范(JTGD50－2006)［S］.

［3］公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTGE20－2011)［S］.