SMA瀝青混凝土路面施工技術探析

[摘要]SMA是近年來一種新型的瀝青混合料結構形式，它能顯著地提高瀝青混凝土路面的路用性能，特別適于重交通道路。就SMA的設計形式特點、應用及路面質量管理進行具體的探討。

[關鍵詞]SMA混凝土施工

高速公路建設的迅速發(fā)展，對我國國民經濟的增長起到了巨大的帶動和促進作用。傳統(tǒng)的瀝青混凝土路面在交通荷載與氣候作用下，容易發(fā)生車轍、開裂、剝落、松散和坑洞等病害。我國高速公路路面使用壽命遠遠達不到設計要求，發(fā)生早期破壞，除了存在瀝青混合料設計與施工不當的原因外，還與瀝青路面類型的選擇有關。SMA路面在高溫抗車轍、低溫抗裂、抗水損害、抗老化與抗滑方面，均優(yōu)于傳統(tǒng)的瀝青混凝土路面。

一、SMA概述

SMA是由瀝青瑪蹄脂填充碎石骨架組成的混合料。SMA具有以下特點：5mm以上粗集料，主要是4.75mm～15mm粗集料的比例高達70%～80%，礦粉用量達8%～13%，粉膠比遠遠超出通常的1.2限制，由此形成的間斷級配，同時使用纖維作為穩(wěn)定劑；瀝青結合料用量多，粘結性要求高，應選用針入度小、軟化點高、溫度穩(wěn)定性好的瀝青；SMA的材料質量要求比普通瀝青混凝土的高，粗集料必須特別堅硬，針片狀顆粒少，礦粉必須是磨細石灰石粉；SMA施工與普通瀝青混凝土相比，要適當延長拌和時間，提高施工溫度，不宜用輪胎碾壓實等。綜合SMA的特點，可以歸納為三多一少，摻纖維增強劑，材料要求高。SMA生產、施工流程為：備料，配合比驗證調整，瀝青混合料生產，混合料運輸，攤鋪，碾壓，保養(yǎng)。SMA瀝青瑪蹄脂混合料是當前國際上公認的一種抗變形能力強、耐久性能較好的瀝青面層混合料，由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能力；同時由于瀝青瑪蹄脂的粘結作用，低溫變形性能和水穩(wěn)定性也有較多的改善；添加纖維穩(wěn)定劑，使瀝青結合料保持高粘度，其攤鋪和壓實效果較好；間斷級配在表面形成大孔隙，構造深度大，抗滑性能好；同時混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好。

二、SMA路面的應用進展

SMA路面起源于20世紀60年代中期的德國，隨后歐洲其他國家也先后引進并推廣該技術，制定了符合各自國情的SMA規(guī)范。20世紀90年代初被美國引進，并在短短幾年內得到大面積推廣，同時對SMA路面技術進行改進，增加粗集料粒徑，減少瀝青的用量，使SMA路面適合美國氣候條件的需要。1994年在美國WTG出臺技術指南的基礎上，又進行深入系統(tǒng)的研究工作。我國1993年首都機場高速公路率先采用SMA路面，隨后我國許多高速公路及城市道路相繼采用SMA路面。我國在分析德國和美國SMA路面經驗的基礎上，根據我國氣候條件、材料和機械設備條件，提出了我國SMA路面規(guī)范，對我國SMA路面的推廣起到促進作用。近年我國新建高速公路和城市道路大多采用SMA路面作為瀝青路面的面層，有效延長瀝青路面的壽命和使用質量。

三、SMA混合料的組成設計

SMA混合料是一種抗變形能力強，且具有非常好的高溫抗車轍能力，耐久性好，綜合性能有明顯改善的瀝青面層混合料。同時，由于瀝青瑪蹄脂的粘結作用，使低溫變形能力和水穩(wěn)定性有較大改善。SMA明顯特點是三高一低一劑：即高用量的軋碎粗骨料，以提高抗車轍能力；高瀝青用量和高礦粉用量，促使瀝青膜加厚，混合料孔隙小，其耐水性、耐老化性能和耐久性能都有提高；低的細集料含量；添加纖維穩(wěn)定劑，以改善膠結劑的高低溫性能，增強混合料的抗裂、耐磨能力。這也是SMA混合料組成設計必不可少的前提條件和依據。

SMA混合料用粗集料對顆粒的形狀及強度的要求較高，所用的粗集料必須是完全破碎的非吸水性石料，且集料的洛杉磯磨損率要求很低，以便集料在混合料中的石料與石料的接觸不會磨損而退化。

礦粉是瀝青混合料中一種重要的組成材料，它既可在混合料中起填充空隙作用，而且還能與瀝青發(fā)生化學反應，增加膠結強度。按規(guī)定要求：礦質填充料應由巖石或石灰石粉或其他合適材料組成，使用時需充分干燥，以便自由流動而不起團，同時不應含有有機不純物質，塑性指數不大于4，用于SMA混合料的礦質填料中，小于0.02mm顆粒的重量限制在20%以內。

由于SMA混合料中瀝青含量比傳統(tǒng)瀝青混凝土中瀝青含量高，且SMA的級配顆粒的表面積也比傳統(tǒng)密級配瀝青混凝土的表面積要小得多，故在高溫下SMA中的瀝青砂膠的粘滯度低時，在將混合料運送到工地的途中以及在攤鋪混合料過程中，會產生瀝青砂膠從混合料中流出的現象。因此，在SMA的瀝青膠砂中摻入穩(wěn)定添加劑，是為了提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

瀝青瑪蹄脂碎石混合料的級配為間斷級配，在SMA混合料中以通過4.75mm篩的百分率小于30%為宜，這樣可保證石料與石料的接觸，為SMA提供足夠的抗剪強度，且在通過4.75mm篩的百分率小于30%時，在粗集料結構中可撐開更多的空間，使孔隙VMA足夠大。