仁博高速公路SMA-13沥青混凝土性能评价及施工技术

李永安， 王志祥， 范 倩

(1.广东冠粤路桥有限公司 广州 511450；2.广东华路交通科技有限公司 广州 510420)

0 引言

广东省属于亚热带季风气候，高温多雨，为重载交通下高等级公路的使用性能带来挑战，尤其是表面层的沥青混凝土的高温抗车辙性能和路面抗滑性能。SMA沥青混合料为沥青玛蹄脂碎石，间断级配，粗集料及沥青含量高，细集料比例小，具有较好的骨架结构，同时纤维贯穿其中，形成致密的、有良好表面构造的整体，高温、抗滑性能优良，工程应用逐步增多，但是施工技术控制要求较高。国内外专家与学者也对配合比设计、施工控制技术进行不同层次的研究，如李娟等对SMA沥青路面抗滑轮廓构造及施工质量评价；郭伟坚对改性沥青SMA在钢桥面铺装工程的应用进行了分析和研究；姚斌、资建民等对SMA的性能及工程应用效果进行评价；孙杰、张肖宁对SMA沥青路面施工质量监控要点分析，取得了一定的成果，但推广还需更多的理论研究和工程经验总结。

1 原材料性能

1.1 沥青

采用PG76-22改性沥青，性能指标满足规范要求。

表1 改性沥青性能指标

1.2 集料及矿粉

采用芙蓉石场生产的10～15mm、5～10mm、3～5mm灰绿岩，吉顺石场生产的石灰岩0～3 mm机制砂，惠州博罗益丰石粉厂生产的石灰石矿粉，满足规范性能指标要求，其中矿粉试验结果见表2。

表2 集料密度检测结果

1.3 纤维添加剂

采用北京垦特莱公司絮状木质素纤维，试验性能指标检测结果见表3。

表3 纤维性能指标

2 沥青混合料配合比设计

2.1 级配设计

结合广东省的气候状况，同时结合广东省仁化(湘粤界)至博罗高速公路施工图设计中的SMA-13设计级配范围要求，进行级配设计，如表4所示。

表4 SMA-13混合料矿料级配范围

2.2 最佳油石比

木质素纤维的掺量为沥青混合料的0.35%，拌和时，沥青加热温度控制在160℃～165℃；矿料加热温度为190℃～200℃；混合料拌和温度为185℃，上下浮动±5℃；击实温度为170℃～175℃；混合料废弃温度195℃。不同油石比的马歇尔试验结果见表5。

表5 马歇尔试验结果

从表5中马歇尔试验结果分析，选取沥青油石比6.2%，所测马歇尔指标均满足规范设计要求。

3 SMA沥青混凝土路用性能评价

3.1 高温稳定性

成型车辙板试件，在不同高温环境下进行车辙试验，其动稳定度试验结果如表6。

表6 动稳定度试验结果

分析看出，在高温环境下，所设计的SMA-13沥青混合料的高温抗车辙性能远大于设计值，较好地适应广东省高温性能的需要。同时当温度提高到70℃时，SMA-13的高温抗变形能力几乎减半，这也说明了高温对混合料的抗车辙性能影响较大，温度、荷载耦合作用加速沥青混合料性能的衰减直致破坏。

3.2 水稳定性

按最佳油石比进行了沥青混合料浸水马歇尔试验，以评价沥青混合料的抗水损害性能。浸水马歇尔及冻融劈裂试验结果见表7和表8。

表7 浸水马歇尔试验结果

表8 冻融劈裂试验结果

从浸水马歇尔及冻融劈裂试验看出，该SMA-13沥青混合料抗水损坏性能较好，残留稳定度及劈裂抗拉强度比均达到95%，远大于设计要求，在广东省高温多雨的气候环境下，具有较好的抵抗变形能力及耐久性。

3.3 谢伦堡沥青析漏试验

为了确保SMA-13沥青混合料沥青用量在沥青用量上限范围之内，在最佳油石比条件下进行沥青析漏试验，试验结果见表9。

表9 SMA-13析漏损失试验结果

该级配的析漏损失值小于技术指标，满足技术要求。设计的级配及沥青用量能够保证高温稳定及表面抗滑性能，同时避免了因自由沥青过多导致路面泛油或出现油斑等病害的发生。

3.4 肯塔堡飞散试验

为了避免因沥青用量或粘结力不足带来的集料脱落、飞散进而发展为坑槽造成路面损坏，按设计级配及最佳油石比进行肯塔堡飞散损失试验，试验结果见表10。

表10 飞散损失试验结果

肯塔堡飞散损失试验结果显示，飞散损失均值为1.37%，远小于设计的15%，沥青与混合料具有较好的粘结性能，沥青含量适宜，保证了该沥青混合料的耐久性能。

3.5 低温抗裂性能检验

为了评价设计级配及最佳油石比条件下SMA-13沥青混合料的低温性能，进行-10℃低温弯曲性能试验，加载速率为50mm/min，试验结果见表11。试验结果表明了该沥青混合料具有较好的低温抗裂性能。

表11 低温弯曲试验结果

4 工程应用

4.1 工程简介

仁博高速公路起于韶关仁化，终于惠州博罗。为了适应广东高温多雨环境下大交通量、重载交通的需要，在K406+825～K417+230路段沥青上面层铺筑采用上述设计的SMA-13级配，设计宽度为15.25m，厚度为4cm。

4.2 施工工艺

在沥青上、下面层之间均匀喷洒粘层油， 采用PCR型SBS改性乳化沥青，洒布量控制在0.3～0.6L/m2。洒布时，洒布车保持匀速行驶，气温低于10℃和遇大风及降雨时不洒布。对于局部未洒到的部位，进行人工补涂，在铺筑前发现局部地方粘层沥青剥落要及时补修。

温度控制见表12，碾压工艺见表13。根据需要适当增加拌合时间，避免出现花白料、离析现象。

表12 混合料温度控制 (单位：℃)

表13 混合料碾压工艺

4.3 沥青混合料压实控制要点

良好的碾压工艺保证沥青混合料的物理力学性质和功能特性。碾压过程严格按照“高频、低幅、紧跟、慢压”由低向高的原则进行。碾压时将压路机的驱动轮面向摊铺机，从外侧向中心碾压，在超高段则由低向高碾压，在坡道上将驱动轮从低处向高处碾压。

采用不同型号的压路机组合碾压时宜安排每一台压路机作全幅碾压，防止不同部位的压实不均。压路机的碾压路线及碾压方向不得突然改变而导致混合料推移。碾压轮在碾压过程中保持清洁，有混合料沾轮现象立即清除。当采用向碾压轮喷水(可添加少量表面活性剂)的方式时，严格控制喷水量且成雾状，不得漫流，以防混合料降温过快。压路机不得在未碾压成型的路段上转向、掉头、加水或停留。

5 结论

通过工程应用，对SMA-13沥青混合料配合比设计、相关性能进行评价，施工工艺及控制要点进行总结，得到如下结论：

(1)该设计的SMA-13沥青混合料级配良好，油石比适宜，高温、低温性能优良，抗水损坏性能良好，具有较好的工程应用前景。

(2)严格控制施工温度、合理安排压实工艺，方能保证沥青混合料具有较好的服务性能。