高速公路SMA改性沥青路面施工技术研究

王 继 升

(山西交通控股集团有限公司太旧高速公路分公司，山西 阳泉 045000)

0 引言

近年来，国内交通运输事业发展迅猛，高速公路在其中发挥了至关重要的作用，在带动沿线经济发展、方便群众出行的同时，也暴露出其性能方面的问题[1]。受沥青混合料自身性能与外界环境的影响，高速公路极易出现车辙、裂缝等病害，影响交通舒适度和安全性。同时国内行车超载现象十分严重，更是对高速公路结构造成了巨大破坏，致使高速公路在远未到达设计年限时就已破坏，形成恶劣的社会影响。因此，改善沥青混合料自身的性能，加快推进高性能路面材料的改进与应用，成为公路建设和养护的重要工作内容。SMA，全称为沥青玛脂碎石混合料，属于间断级配骨架密实型结构，同时具备传统密集配混合料及骨架型沥青混合料的优点，承载力、耐高温、耐久性等均较好，因此是目前高等级沥青路面的主要材料之一。采用改性沥青后的SMA混合料的承载力和温度稳定性等更优异，但其性能的发挥依赖于施工技术的匹配性程度。因此，需要在充分了解SMA改性沥青混合料特征与成分的基础上，对施工过程中的技术进行分析，只有采取了与之性能相匹配的施工技术，才能充分发挥其优势。

1 SMA改性沥青混合料的特征

SMA改性沥青的主要成分为改性沥青、矿粉、粗细集料、纤维稳定剂等，是近年来在高等级公路中不断推广的一种路面施工材料，在实际中需要根据建设条件由试验室和施工现场对其组成成分的比例进行综合确定[2]。通常而言，SMA改性沥青与传统的沥青及改性沥青混合料相比，在水稳定性、高温稳定性、抗滑性等方面更具优势。

1)水稳定性。SMA改性沥青中由于加入了一定含量的水泥、矿粉和纤维素，导致混合料的胶结性能有所提高，集料被玛脂所包裹，因此混合料的水稳定性较好。

2)耐高温。高速公路相比普通公路而言车流量更多、交通荷载量更大、行车速度快，因此夏季容易在高温的影响下出现车辙等问题，导致路面变形。而SMA具有嵌挤密实型结构，自身就具有较好的耐高温性能，在经过改性后，其软化点和粘稠性都有所改善，耐高温性能将进一步提高。

3)抗滑性。路面的抗滑性能受到表面材料的构造深度与摩擦系数影响，SMA改性沥青混合料属于嵌挤密实型结构，具备较大的摩擦系数，因此抗滑能力强。

2 SMA改性沥青混合料施工原材料的构成

2.1 细集料

试验室和现场施工人员在进行细集料的配置时，应注意严格根据相关标准和设计文件进行，确保混合料的性能满足要求。对于SMA改性沥青混合料中的细集料，应选择未风化、表面洁净、杂质较少、含水量低的原材料，避免不合格的细集料被添加到SMA混合料中。当采用天然砂作为细集料来源时，应进行检测和筛选，并注意对其中有害物质与杂质的清除，避免质量较差的细集料影响混合料的粘结性、摩擦系数。通常而言，当采用天然砂作为高速公路SMA路面材料时，天然砂的含量不应大于20%。

2.2 粗集料

粗集料对于SMA改性沥青混合料形成骨架嵌挤结构具有关键作用，在试验室确定现场配合比后，现场技术人员应该结合设计要求与现场条件，选择合适的粗集料，保证混合料的骨架质量。选择SMA用粗集料时，应选择表面清洁、风化度低、硬度强的原材料，如玄武岩等，对于粗集料可以根据使用要求适当的进行轧制，同时对于外形扁平细长的集料应予以剔除，以免对混合料的承载能力造成不利影响。

2.3 沥青结合料

沥青是SMA混合料中起胶结作用的主要成分，改性沥青在高温稳定性、水稳定性、耐久性等方面相比普通沥青而言更具优势。为了保证SMA沥青混合料具有良好的粘结性能，设计与施工人员在确定沥青的配合比与材料时，应注意对SBS改性沥青的选择，规范中对SBS改性沥青的参数标准在表1中已列出。为了保证公路沥青路面的使用性能和质量，技术人员应重点关注沥青软化点、粘度等指标，可以在一定范围内调整改性级配，以获得参数合适的沥青胶结料。在整个配比试验与确定的过程中，应严格按照试验要求，检测沥青混合料的各项参数，确保制备的改性沥青满足规范及项目使用的要求。

表1 SBS改性沥青的主要技术指标要求

3 SMA改性沥青混合料路面的施工技术要点

3.1 项目概况

某高速公路在K675+230～K680+300试验段采用SMA改性沥青混合料路面，路面宽24 m，设计速度100 km/h。项目所处区域降水较多，夏季温度较高，容易出现车辙等病害。本次试验段采用SMA改性沥青路面，上面层采用4 cm SMA-13，中面层为5 cm中粒式沥青混凝土，下面层为6 cm粗粒式沥青混凝土AC-25。

3.2 配合比设计

在进行SMA沥青混合料配合比设计时，运用马歇尔法制作沥青试件，在制作过程中注重混合料粗集料骨架的嵌挤性，应保证试件的VCA最小值小于捣实粗集料骨架间隙率，同时最小沥青用量应满足SMA骨架间隙的填充需求。在完成配合比设计后，根据规范要求开展水稳试验、车辙试验、飞散试验等进行检验。最终项目确定的SMA级配如表2所示。

表2 本项目确定的SMA改性沥青混合料级配

3.3 拌和阶段

拌和是高速公路沥青路面施工的关键步骤之一，在试验室确定了沥青配合比与施工配合比后，现场人员根据配合比要求将所需的各类原材料通过拌和机进行拌和，在拌和施工过程中应注意：

1)技术人员在拌和作业前，应先对拌和机进行标定，以确保计量表的准确。只有当计量表的计量能够精确反映实际进出料时，才能保证混合料的配合比与设计相符。

2)在项目实际拌和时，通常采用容积法，但是不同集料具有不同的密度，因此在拌和时需要现场人员及时对冷料仓的计量进行标定，确保供料量与设计配合比相符。

3)对于混合料所需的原材料，应进行妥善储放，避免材料出现吸水、变质等情况，尤其对于矿粉、细集料应注意其含水量参数，遇降水天气时，应将其转移至干燥、远离雨水侵蚀的场所。对于矿粉原料还应尽量保证其粉末形态，确保储存场所干燥、通风。在拌和过程中，如果矿粉逸出，需及时评价逸出量并进行补足。

4)为了保证沥青的使用性能，沥青混合料在拌和完成后应尽快安排使用，对于不能立即安排摊铺施工的，应注意妥善储存，但是时间不能超过1 d。

3.4 运输阶段

在沥青混合料的运输过程中，应注意：

1)在运输SMA改性沥青混合料前，应对运输车进行清洁，并将隔离剂涂刷在筒壁上。通常运输车采用自卸式翻斗车。

2)在将混合料装车时，应采取前后移动装料的装填方式，有利于避免集料过早出现离析现象，保证SMA混合料的质量稳定。

3)在装车后应及时予以覆盖处理，不可将沥青混合料暴露在空气中，同时还应避免混合料在运输过程中可能遇到的不利自然因素及污染。

3.5 摊铺阶段

摊铺是公路路面施工的重要工序，其施工质量对于混凝土路面的质量具有决定性影响，在SMA改性沥青路面的摊铺过程中应注意：

1)在正式开展摊铺作业前，技术人员应标明料门高度，同时对摊铺机进行标定，保证摊铺速度与出料速度的协调。在摊铺施工时，应及时检查路面的松铺厚度以及布料器内的混合料高度，避免影响摊铺的连续性。

2)在摊铺前应对下承层进行彻底清洁，避免杂质对沥青混合料造成污染，在水分蒸发后才能开始摊铺作业。

3)在摊铺前，应提前预热摊铺机的熨平板，通常需要在熨平板升至100 ℃以上时，才能开始摊铺。为了保证路面的平整无痕，应确保熨平板紧密连接，不存在接缝。

4)在后期摊铺时，需要注意对摊铺厚度的控制，当采用多台设备同时摊铺时，应保证10 cm的跨缝摊铺施工。

3.6 碾压阶段

目前国内高速公路沥青路面通常采用双轮双振式压路机进行碾压施工。对于车道数超过2条的高速公路，通常采取多台同标准的压路机进行压缝碾压，在碾压过程中需注意保持相同速度。沥青路面的碾压分为初压、复压与终压，现场施工人员应严格按照有关碾压温度、次数、方式等的规定进行施工。碾压不足可能使SMA不能形成密实的嵌挤结构，影响其承载力和使用性能，碾压过度则可能导致SMA结构的早期破坏，对沥青路面的结构造成不可逆的破坏，影响路面的质量安全与使用寿命。

4 效果评价

根据JTG F40—2017公路沥青路面施工技术规范，对压实度和平整度进行评价。在K675+230～K680+300试验段内，压实度平均值达到98.57%，满足规范要求的压实度大于98%；平整度平均值为0.53 mm，各车道的平整度均满足规范中不大于1.2 mm的要求。良好的压实度及平整度指标表明试验路的施工可实施性、道路舒适性较好，通过该施工技术和质量控制手段能够改善高速公路SMA沥青路面的使用性能和寿命。

5 结语

当前高速公路在促进社会经济发展与满足公众出行需求方面的作用越发显现，不断增长的交通压力对高速公路路面的使用性能与质量提出了更高的要求。SMA改性沥青混合料由于优异的使用性能，将成为高等级公路路面的主要应用材料。因此需要从SMA改性沥青混合料的整个施工环节着手，确保其施工技术的科学、合理、可行，充分发挥SMA改性沥青的优势，提高高速公路的质量安全与路用性能。