南方多雨地区SMA沥青混凝土路面施工质量控制

胡爱珍（中铁五局集团机械化工程有限责任公司，湖南衡阳421000）

南方多雨地区SMA沥青混凝土路面施工质量控制

胡爱珍（中铁五局集团机械化工程有限责任公司，湖南衡阳421000）

SMA沥青混凝土路面由于粗集料多、矿粉和沥青用量大，同时采用了纤维稳定剂，空隙率小但表面粗糙度大，具有较高的高温稳定性、低温抗裂性、降噪效果好，能改善雨天能见度、安全舒适、耐久性好、表面抗滑性能好、抗水损害、抗老化能力强、养护工作量小、使用寿命长、综合经济效益、环境效益好等特点，在北方地区得到了较为广泛的应用。但是由于沥青用量大、粗颗粒多、混合料对温度的敏感性强、施工温度要求严，而南方由于雨水的影响使集料含水不均匀、含泥量大，作业面污染严重、细集料难干燥，桥隧比例大，作业面不连续，管理难度大等特点而使得施工质量，尤其是对沥青路面使用效果影响最大的压实度难以控制，水稳性和耐久性较差，使用过程中易产生开裂、车辙、剥离等一系列的早期破坏，影响产品的使用寿命和使用安全性，本文以怀化绕城项目施工为依托，通过改善作业面环境、优化配合比和施工方案，优化管理等一系列措施而使得南方多雨地区SMA沥青混凝土路面的施工质量得到大大的提高，从而保证了路面的使用性能和使用寿命。

多雨；SMA沥青混凝土；路面；质量；方案；管理

沥青路面施工质量的好坏直接关系到路面的使用性能和使用寿命，而压实质量是最重要的影响因素，沥青混合料的压实是从松散、塑态过渡到紧密、高抗拉强度、粘聚态的过程，压实后能降低沥青混凝土的空隙率，增强抵抗自然侵害能力、提高抗车辙能力、抗裂能力及保证路面的平整度、抗滑性能，对行车舒适性、安全性等都有重要的作用。SMA沥青混凝土路面由于其结构特点，较普通沥青混凝土路面施工质量控制难度大，尤其是南方多雨地区SMA沥青混凝土路面由于多雨、潮湿、泥泞等外界环境的特殊性而使得压实质量更难控制，本文就如何保证南方多雨地区SMA沥青混凝土路面压实质量提出了一些相关的见解。

1 SMA沥青混凝土路面结构特点

SMA沥青混凝土由沥青结合料、矿粉、纤维、细集料、大比例粗骨料构成的沥青混合料，有坚固的骨架结构，沥青玛蹄脂填充骨架进行稳定，此结构具有许多优越的使用性能，但由于沥青用量大、粗骨料多，加了改性剂和纤维稳定剂，对温度敏感性［1］大，施工质量难以控制，现已使用的路面有不少地方出现早期破坏，南方地区尤其严重。

多雨地区路面的破坏主要是雨水侵入到路面结构层路，当沥青面层内部含有一定的水分时，水将在沥青混合料内部自由流动，再加上车辆荷载的反复作用，面层中的水产生压动力，这部分水逐渐侵入到沥青与集料的界面上，使沥青膜渐渐地从集料表面脱离，破坏了沥青与骨料之间的粘结力，最终导致沥青与集料之间的粘结力丧失，从而造成水损害破坏。提高多雨地区SMA沥青混凝土的水稳性就必须要控制水分进行结构层。混合料的密实性是主要因素，同一种结构的混合料，越密实空隙率越小，其水稳性越好；再就是沥青与骨料之间的粘附性，粘附性越好，沥青与骨料之间的粘结力越强，抵抗外力的能力越强，其抗水损害能力越强［2］。沥青混合料的压实一方面要克服混合料之间的内聚力，另一方面又要克服混合料之间的内摩擦力，要对沥青混凝土有效压实，就必须尽量使上述二种力较小，但是SMA沥青混凝土由于使用了粘聚性［3］很强的改性剂和纤维稳定剂，使混合料之间的内摩擦力很大，相对于普通沥青混凝土更难压实，而改善施工环境、优化配比和施工工艺、强化监控管理是提高混合料压实效果的最重要的途径，是提高沥青混凝土路面水稳性的重要条件。

如果施工时层间的粘结性不好，上面层没有与下面结构层粘结成一整体，破坏了结构层的整体力学性能，在重载车轮的反复碾压而产生疲劳效应造成路面的破坏，因此如何提高路面压实度，减少水损害，提高路面的使用寿命，是SMA沥青混凝土施工过程中需重点考虑的环节。

2 影响南方多雨地区SMA沥青混凝土路面压实度的主要因素

南方地区雨水多，保持集料及作业面的洁净干燥显得尤其重要，良好的级配、合适的拌和、摊铺、碾压等施工温度是保证压实质量最重要的因素、施工设备的选取是保证工效的前提、现代化的现场管理是进行质量监控的重要手段。

3 雨水对SMA沥青混凝土路面压实质量的影响分析

3.1 多雨地区雨水对路面质量的影响分析

受雨水的影响，集料常常含有大量的水，这即增加烘干难度，当集料含水不均匀时及易造成烘干时的温度离析［4］，温度不均匀的骨料与沥青结合时极易造成混合料的温度不均匀，当骨料温度超过190℃时，当它与沥青结合，易使沥青炭化，失去活性，影响沥青混合料的质量，而当温度过低时，易形成花白料；温度不均匀的混合料，在同样的压实功下易造成碾压质量的不均匀，从而影响沥青混凝土的使用寿命。

如果作业面不干燥，则SMA沥青混凝土铺上后与下承层之间有一层水膜，当水膜蒸发后就会形成空隙，与水膜接触的混合料温度聚降，使得底部混合料难以碾压密实，还易造成碾压过程中整层产生推移。

3.2 多雨地区含泥量对路面施工质量的影响分析

由于雨水的影响，加工集料的母材在开采过程中会夹杂更多的泥浆或泥块，沥青混凝土用碎石、机制砂等集料经常受雨水的浸害而潮湿。泥粉与集料之间也存在一定的粘结力，但集料表面的泥粉具有亲水性，泥粉遇水软化膨胀，破坏了泥粉与集料、沥青，沥青与集料间的粘结力，使水进入沥青与集料界面，使沥青从集料表面剥落，压实过程中沥青与集料间产生空隙，影响压实效果。

3.3 混合料配合比影响分析

SMA路面由于碾压不密实使空隙率偏大而引起的透水问题首先应该从配合比设计入手。对于SMA-13结构，4.75mm以上的粗集料构成骨架结构，4.75mm以下的细集料连同矿粉和防止沥青析漏的纤维稳定剂、改性沥青构成玛蹄脂填充骨架间隙。所以4.75mm的通过率就成为调整玛蹄脂含量和粗集料骨架间隙之间取得平衡的关键。以标准级配范围为基础，选择3个不同的4.75mm通过率的初始级配，分别测量粗集料间隙率（VCADRC）和混合料中粗集料骨架孔隙率（VCAmix），在保证VCAmix＜VCADRC［5］的情况下，尽量选择4.75mm通过率较大的一组，保证玛蹄脂的数量；再在此基础上在调整其他筛孔的通过率来满足体积指标要求。

3.4 施工工艺影响

SMA沥青混凝土内聚力的大小受温度影响最大，温度越高，沥青的粘度越低，内聚越小，越易压实，因此从拌和、运输、摊铺、碾压等各个环节应尽量防止混合料的温度散失。

摊铺设备、摊铺参数，碾压设备和碾压方式对压实度起着非常重要的作用，应从设备组合，施工工艺等方面进行分析优化。

3.5 管理影响

沥青混凝土路面施工温度、松铺厚度、压实遍数、平整度等质量控制主要靠人工进行，受人力因素影响大。而钻芯取样测压实度尽管很准确，但是当检测结果不合格时就要进行返工，将对工期、经济、社会形象等方面造成严重的损失，因此用一种先进的智能化管控系统来代替人工监控，能及时准确地保证现场施工质量，具有很好的社会、经济效益。

4 提高压实质量措施

4.1 干燥措施

为了降低集料的含泥量，在拌和站设置生产能力不低于800m3/d的集料水洗设施，对所有进场的粗集料进行二次清洗并晾干，在料场出口安装轮胎冲洗设备，清洗后的污水经净化后循环利用，减少污染。为了减少碎石材料的残余含水量，清洗的粗集料尽量晾干后存入中间高四周低、四周设置排水沟的储料仓存放；所有储料仓均按要求搭设钢结构风雨棚；为了防止雨后施工拌和站冷料斗余料含水量过大而影响冷料斗的出料速度与沥青混凝土目标配合比及由于含水量过大易产生温度离析的情况，在冷料斗上面安装了除上料方敞开，其余三面封闭的风雨棚，有效的防止雨水淋湿冷料斗中的余料。

4.2 洁净措施

在摊铺沥青混凝土面层前必须进行作业面的清洗干燥，否则会影响层间的粘结，破坏路面的整体性，从而影响道路使用寿命。交叉施工带来作业面的严重污染，在南方多雨地区沥青混凝土路面施工作业面会有厚厚一层泥附着，如果采用传统的水车加人工进行清扫，则每公里约需20个工天进行清扫后加一台水车紧跟冲洗，同时冲洗后的晾干时间相对较长，为了提高清洗效率和清洗质量，表面泥土采用强力清扫车，依靠自带钢丝刷与强大的吸附力，配合森林灭火器清扫效果好。

4.3 配合比优化措施

配合比优化着重从改善级配入手。SMA-13结构中对4.75mm通过率范围规定为20～30%，平时在进行配合比设计时一般取中值或偏下，其抗车辙能力和混凝土空隙率能满足规范要求，但空隙率偏上限，还可优化，通过试验室配合比动态优化，在保证各项体积指标要求前提下，最后将该关键筛孔通过率控制在27.5～28%左右即细集料偏细的模式，降低了混合料的空隙率，提高了混合料的抗渗能力，同时由于粗集料构成的骨架结构未发生改变，所以抗车辙能力及其他性能变化很小。

4.4 温度保护措施

混合料的温度对压实效果的影响较大，由于SMA混合料粘性较大，而对粘聚性起重要作用的改性剂和纤维稳定剂的温度敏感性大，添加了上述物质的沥青混合料温度散失快，为了保证施工阶段混合料的温度，运输车辆加盖不用掀开的双层夹棉布的缝布以防温度的散失；摊铺时采用大功率、抗离析、性能优越的全幅摊铺机在大档位下一次摊铺成型，控制了摊铺过程中混合料的温度散失；SMA混合料温度敏感性强，温度散失很快，有效压实时间短，压实时采取趁热紧跟碾压的方式，同时保证碾压终了温度不低于120℃。

4.5 工艺优化措施

根据南方项目所处地区的气候特点，常用“同步、联动、紧跟、慢压”的八字原则不间断的碾压方式，本项目采用了“两两编组碾压”。即碾压前对压路机进行 “两两编组”，前面一台13T进口双钢轮压路机+后面一台13T进口双钢轮压路机编成一组，两组紧跟摊铺机后碾压，各负责路面一半宽度范围内的粗压和复压，每一组的压路机保持同一速度，保持间距，同时前进同时后退，确保在高温下及时碾压，不漏压，后面再配备一台钢轮压路机负责终压收面，通过对碾压工艺的优化创新，经现场芯样检测，其压实质量与表面平整度均较原来的方法有了较大幅度的提高。

4.6 管理优化措施

为了提高路面施工现场管控效果，项目采用了一套拌和站管控一体化系统，该系统以《公路沥青路面施工技术规范》为依据，运用质量动态管理的方法，采用软硬件结合的手段，该系统以沥青混合料从室内试验到拌和生产再到施工现场管理的全过程作为管理对象，对混合料拌和数据、施工现场摊铺、碾压等影响混合料施工质量的数据进行跟踪观测，并实时采集，并通过无线网络传输，实现对沥青混合料的实时动态监控，当监控数据发生异常变化时，系统将启动自动报警系统，发出异常警报，监控人员将异常情况反馈给相关班组及时进行纠偏。

该系统包括9大功能：

①生产配合比监控；②拌和温度监控；③拌和时间监控；④材料误差分析；⑤材料用量监控；⑥生产量核算；⑦摊铺温度控制；⑧碾压速度监控；⑨短信预警等。

该系统包括了从材料进入拌和设备开始到现场碾压完成为止的现场施工全过程，对沥青混凝土施工质量控制及成本控制起到了很好的监控效果。

项目通过采取对粗骨料的清洗，降低了集料的含泥量，提高了沥青与集料之间的粘附性；通过采用强力清扫机，能快速清扫附着在下承层作业面污染物，提高了工作效率，保证清扫质量，提高层间的粘结力，减少了水资源的浪费；通过调整级配，改善沥青玛蹄脂与粗骨料之间的填充效果；通过调整摊铺设备和摊铺参数，提高摊铺时的初始压实度，对减少摊铺过程中的温度散失，改善平整度有重要作用；采用四台压路机“两两编组碾压”加快了碾压速度，降低了温度散失速度，提高了碾压效率；通过使用拌和站管控一体化系统，能适时监控沥青混凝土路面整个施工过程，及时反馈纠偏，保证工程质量。

［1］张宜洛，袁中山.SMA混合料结构参数的影响［J］.长安大学学报（自然科学版），2012（01）.

［2］张争奇，胡长顺.纤维加强沥青混凝土几个问题的研究和探讨［J］.西安公路大学报，2001，21（1）.

［3］鲁华英，陈小丽，郭彥章.纤维对沥青路面在我国的应用［J］.东北公路，2004，24（4）.

［4］赵立松.SMA沥青混合料温度的均匀性及其控制［J］.山西建筑，2008（22）.

［5］吕伟民，著.沥青混合料设计手册.

U416.2

A

2095-2066（2016）28-0225-02

2016-9-24

胡爱珍（1968-），女，高级工程师，本科，主要从事科技开发工作。