公路SMA改性沥青路面技术研究

陈辉

（宜春市公路事业发展中心高安分中心，江西高安330800）

0 引言

SMA 俗称沥青马蹄脂碎石，是当前我国道路工程建设施工中比较常用的施工材料。该材料由沥青、粗细集料、纤维等组成，其中，粗集料有耐磨、抗滑、抗车辙等特性，对SMA 混合料的路用性能有重要影响，沥青胶结材料和细骨料充分混合，可以形成完善的整体结构，密实度较高，结构强度好，尤其是具备抗裂性，符合工程使用的要求。同时，在SMA 混合料中加入纤维材料，能提升其稳定性，保证结构更具安全性。SMA 改性沥青也因路面性能优越，被大量应用到相关工程建设中。

1 SMA 材料特点

沥青材料是公路工程中极为常见的施工材料，其黏结性能高，且软化点比较高，而改性沥青，如SMA材料，其性能更加优越，可以满足多种情况下的应用。SMA 材料中除了沥青外，还含有较多的矿粉、细集料、马蹄粉等材料，多种材料充分混合均匀，形成了性能更优越、质量更上乘的混合材料。从应用效果分析，SMA 混合料的优势较为明显，在公路工程施工中，传统的沥青混合料摊铺后，虽然性能优越，但是总体性能不如SMA 混合料性能好。经过实际检验分析，应用SMA 混合料摊铺施工之后的路面，其使用年限更长，综合性能更高。在SMA 混合料中，沥青材料是重要的组成部分，对材料性能的影响也最为直接，所以必须加强对沥青材料比例的控制，以保证混合料的性能合格。从实际情况分析，在SMA 混合料的制作中，可加入必要的稳定剂材料，也可以加入防渗剂材料，以达到防滴漏的效果。就目前的应用效果来看，矿物纤维或者木纤维的材料性能更优越，总体利用价值更高[1]。

2 工程概况

该公路工程为沥青混凝土+水稳碎石基层结构，经过长期的运行，总体利用价值较高，完全符合交通运行的标准要求，但是有些路段因车辆碾压较为严重，出现了严重的车辙病害问题，威胁公路的安全运营。同时，因为该路段建设施工中的集料为石灰岩材料，随着长期的运营，路面整体出现变白的情况，交通事故发生率较高。管理单位的技术人员通过检测，发现公路抗滑性下降明显，构造深度与摩擦系数都不能满足要求，最终技术人员决定在路面表面铺设4cmSMA-13，以保证结构的抗滑性符合要求。

3 原材料

3.1 沥青

SMA 混合料的性能非常优越，总体性能较高。要保证更好的材料性能，需要对SMA 中的沥青材料用量进行全面控制。在SMA 混合料内，沥青材料的使用量较大，一般会比传统沥青材料超出1% 左右。此外，SMA 混合料的抗低温变形性能较为优越，但是在选择时，必须保证其黏性符合要求，所以很多工程都会选择改性沥青材料。经该工程技术人员综合分析，确定使用SBS 改性沥青材料，从而达到工程的质量要求。

3.2 集料

SMA 混合料内的集料主要分为粗集料、细集料两种，但是与普通沥青混合料有着明显的差异，粗集料选择使用粒径超过4.75mm 的材料，其含量至少在70%以上。从性能方面分析，SMA 混合料中，粗集料必须具备抗滑、耐磨、稳定的要求，所以使用硬度高、形状好、针片状低的碎石材料。经过全面分析，该工程中应用的是玄武岩碎石材料，以达到抗车辙的效果。由于天然砂表面光滑、细腻，组分也比较复杂，不适用该工程中，故在细集料的选择上以硬度高、表面粗糙度较高的人工砂为主[2]。

3.3 填料

在SMA 混合料内，填料是重要组成部分，只有填料充分与沥青材料混合，才能保证碎石材料的吸附效果合格。在该工程中，填料应用石灰岩，经过研磨后投入使用，外观、性能符合要求，能够保证填料松散不结团，并做好含水率、塑性指标检测，保证加入比例合格。矿粉技术指标可见表1。

表1 面层矿粉要求（部分）

3.4 纤维

在公路项目SMA 改性沥青路面施工中，纤维是重要组成部分，主要是稳定剂的形式，可以达到加筋、吸附等效果，能够提升混合料性能，保证结构性能合格。该工程中选用木质纤维材料，指标见表2。

表2 SM 木质纤维技术指标

4 SMA 路面施工技术要点

4.1 下承层准备

分析该工程项目的实际情况，确定为加铺工程，为了保证路面结构性能和质量符合要求，需要对原路面表层结构的裂缝病害问题进行处理，如果有大面积的网裂问题，需要铣刨处理，清理掉病害问题，避免直接在网裂病害表面铺设施工导致向上开累。病害处理结束后，将表面杂物清理干净，并用洒布车进行均匀铺洒，表面有黏层油，以保证结构的黏结性合格。

4.2 SMA 混合料的生产

因为SMA 沥青混合料采用的是间断级配形式，在拌和过程中要加入粗集料、沥青、矿粉等材料，施工工艺比较复杂。拌和工作开始前，不同材料应该保持合适的温度，粗集料加热结束后，应该及时检查温度，保证矿料温度在190～200oC 之间，加热罐内的SBS 改性沥青材料加热温度为160～165oC 之间。在原材料加热到规定温度后，按照顺序加入搅拌罐，设定搅拌时间为70s，如果时间比较短，容易导致均匀性较差，而拌和时间较长，容易导致老化问题，会影响SMA 混合料的性能。因此，在SMA 混合料制作和搅拌过程中，必须加强温度检测，保证混合的温度在180～185oC，保证均匀性合格[3]。

4.3 SMA 混合料的摊铺

SMA 混合料制作完成后，运输到摊铺现场前，要进行全面的温度检测，保证车厢内混合料的温度达到标准要求。因为沥青混合料在室温环境下的硬度较高，无法满足摊铺的要求，若是温度不合格则要作废处理。该项目中，设计为双向六车道的形式，使用两台摊铺机同时作业，采取梯队作业的方式，在摊铺环节有3 台运料车等待，保证施工可以顺利进行。如果遇到降雨等恶劣天气，必须设置施工缝，加强对影响施工的各个方面因素的控制，保证材料的性能合格，不给公路路面质量带来任何影响。

4.4 SMA 混合料的碾压

在SMA 改性沥青路面施工中，碾压是核心环节，应用钢轮压路机开展碾压施工可以保证路面性能合格，集料的嵌挤性满足要求。不能使用胶轮压路机开展施工，因为其轮胎硬度不够，也会产生揉搓性的作用，导致SMA 路面结构不合格，抗滑性无法满足要求。因此，在该项目中，全路面都采用钢轮压路机碾压施工[4]。

5 试验路段性能检验

5.1 压实度检测

路面压实的质量对工程整体效果有直接影响，压实度检测要做好下述几点：第一，选择合适的原材料。因为天然岩石的细度较高，且压实难度大，所以尽量不要使用，最好采用人工砂。第二，加强对施工质量的控制，碾压速度从慢到快逐步进行，从外到内顺序施工，保证摊铺和碾压有足够的距离，碾压次数符合要求。为了检查SMA 改性沥青路面是否合格，要做好压实度检测，检测指标见表3。

表3 压实度检测结果

在公路现场选取5 个有代表性的位置进行压实度检测，各个点位的压实度指标都超过98%，表示该路段的质量合格，符合交通运行标准。

5.2 高温性能检测

根据检测数据，原路面车辙问题严重，主要是耐高温效果较差所导致的，该项目应用SBS 改性沥青材料进行SMA 混合料制作，保证沥青黏性合格，保证混合料的性能达标。为了检查SMA 路面耐高温效果是否合格，根据检验标准进行稳定性、变形性的检测，结论见表4。

表4 结果

分析表4 数据发现，SMA 改性沥青路面的总体性能合格，耐高温效果良好，是AC 沥青混合料的5 倍，说明该类型的路面结构性能非常优越，高温条件下依然可以保证稳定性，能够保证交通运行效果。

6 SMA 沥青路面施工中的重难点问题

6.1 材料质量控制中的难点

SMA 混合料内粗集料的抗滑性能取决于其自身的抗压性能，粗集料的抗压性能高，其表面的粗糙度、硬度则高，且棱角分明，进而表现出良好的抗滑性。因此，在SMA 混合料的制作中，必须保证原材料的质量，保证级配和粒径合格，这样才能保证混合料的性能达标。

SMA 改性沥青材料对配合比的参数要求较高，只有保证各个材料的加入比例合格，选择高水平的单位供应原材料，才能保证材料的质量合格，满足工程的质量要求。

6.2 对SMA 沥青材料的管理

在SMA 混合料中，沥青材料对项目的总体性能会产生直接影响，所以建设单位必须加强对沥青材料的管理和控制。当前，少数企业会提供虚假报告和信息，这便需要相关单位要做好管理和控制工作，防范不合理因素，保证SMA 改性沥青路面施工的质量达标。

6.3 SMA 沥青路面施工控制难点

由于SMA 沥青材料的黏结性能高，在现场施工中对温度的要求较高，这也是提升工程质量的重要因素。因此，在沥青材料的运输和存储中，要做好对沥青材料的温度控制，保证温度变化不低于施工温度的10oC，所以必须考虑到环境因素的影响，合理规划材料制造厂与施工单位的距离，避免出现沥青混合料温度不足的情况。

因为道路工程项目较大，路基开挖和回填都需要机械设备的支持，因此，要选择合适的机械设备，保证设备的合理使用，提高设备的性能，从而满足工程的质量要求。

在SMA 改性沥青路面施工中，所有工作都是人来进行的，所以加强对人员的管理和培训极为重要。在现代道路工程实施中，施工主体人员是农民工，他们往往经验不足、专业知识较差等，也难以执行施工管理制度，这会影响工程的顺利进行。从这个方面出发，施工单位必须重视对施工人员的培训和教育，使其能够掌握足够的施工技术，了解施工方案和设计理念，严格执行施工管理制度，保证工程顺利实施，从而提高工程质量水平。

7 SMA 施工技术质量控制措施

7.1 SMA 沥青路面材料的准备工作

材料是工程的基本组成部分，也是影响工程质量和效益的重要因素，所以应该严格落实对材料的管理和控制。首先，木纤维的存储需要采取架空堆放方式，做好防潮管理，达到干燥度的要求；其次，SBS 改性沥青材料必须满足温度的要求，不能出现老化的情况；再次，沥青材料运输环节，温度要超过150oC，存储环节的温度要超过140oC，且不能存放过长时间；最后，加强沥青搅拌处理，防止材料离析。

7.2 沥青用量和拌制控制

要严格管理和控制沥青混合材料，保证材料的添加剂比例符合要求，保证沥青比例合格。在拌制过程中，应该加强抽样检查和管理，严格控制各个材料的比例，保证材料性能合格。混合料的搅拌极为重要，应选择合适的机械设备，保证各项指标和性能参数均符合设计方案的要求，且要由专业技术人员进行，达到均匀性要求。

7.2 混合料的运输控制

SMA 改性沥青混合料制作结束后，使用大吨位（载重超过15t）自卸车运输，为了避免沥青材料和车厢内壁黏结，需要在装载前在车厢内壁涂抹一层水柴油，油水比例为1∶3，但是不能存在有余液淤积的情况。为保证摊铺施工连续进行，在摊铺实施前，现场卸料的车辆数量要符合要求，保证运输能力，不影响施工连续进行。为了避免材料温度下降过大，应该做好覆盖处理，以免出现材料温度下降过快或污染等情况。

7.3 改性沥青SMA 混合料的碾压控制

在SMA 混合料碾压环节，使用钢轮压路机进行，并按照紧跟、慢压、高频、低幅的基本原则，避免发生粘轮的情况，保证现场碾压施工质量合格。在SMA改性沥青混合料摊铺工作结束后，必须在混合料温度较高的情况下开展碾压施工，不能在低温环境下反复碾压施工，否则会导致结构性能不合格。同时，在碾压时，要加强现场管理和控制，避免集料损坏等情况，保证嵌挤效果达标。

8 结语

SMA 沥青是先进的施工材料，性能优越，被大量应用到公路工程中。在SMA 改性沥青路面施工中，加强质量管理和控制，保证各施工环节的细节合格，从而提高施工效果和工程质量，提升公路综合性能，促进交通建设领域的全面发展。