论文部分内容阅读
1.前言
沥青玛蹄脂碎石混合料(StoneMatrixAsphalt，简称SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料。SMA路面具有良好的高温稳定性、高温抗车辙、低温开裂、疲劳开裂、抗水损害、抗老化等性能，同时还具备抗滑、降噪、改善雨天路面明视度等优异的面层特性。如何控制SMA路面结构关键工序的施工质量是许多施工单位在施工过程中较难把握的。本文从SMA材料的施工细节上分析其对路面质量的影响及应采取的措施。
2.SMA路面的组成和特点
SMA的结构组成特点可概括为“三多一少，即：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少”。具体讲：SMA沥青混合料5mm以上的粗集料比例高达70％～80％，矿粉的用量达7％～13％，（“粉胶比”超出通常值1.2的限制），很少使用细集料；为加入较多的沥青，一方面增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂；沥青用量较多，有的甚至高达6.5％～7％，粘结性要求高，并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青（最好采用改性沥青）。其间断级配在表面形成大孔隙，构造深度大，抗滑性能好；同时混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好。
3.SMA路面的施工技术质量控制措施
3.1SMA混合料的制拌
生产SMA采用的间歇式沥青拌和机额定生产能力为200t/h，实际生产能力为133～155t/h。在采用间歇式沥青拌和机时，SMA与普通沥青混合料生产的主要区别是：
（1）木质素纤维的分散拌匀非常重要，干拌时间延长5～15s，加入沥青后的拌和时间延长5-10s，总生产时间延长15～25s。
(2)由于沥青可能会离析，SMA不应在贮料仓里储备时间过长，贮料仓里SMA的数量不宜过多。
（3）采用人工添加木质素纤维易产生由于人为因素而少加或多加的现象，从而影响SMA的使用品质；采用机械添加木质素纤维应防止输送管道堵塞。
（4）由于SMA使用了SBS改性沥青，拌和温度比拌普通沥青混合料提高了10℃～20℃左右。瀝青加热温度掌握在170℃～180℃；矿料加热温度在185℃～195℃；矿粉和纤维不加热；混合料出料温度控制在170℃～185℃（实际施工时的温度范围）,当混合料超过195℃时，予以废弃。实践证明，这样的温度施工没有困难。
3.2SMA混合料的摊铺和碾压成型
SMA的摊铺与普通沥青混凝土相同。由于使用了SBS改性沥青及纤维稳定剂，混合料的摊铺温度宜为160℃～180℃，温度低于140℃的混合料禁止使用。当路表温度低于15℃时，不宜摊铺改性沥青SMA；SMA的摊铺厚度应根据试验路的数据来确定（SMA的松铺系数通常在1.15～1.20之间）。摊铺应该连续进行，不得出现停机等料现象。
SMA的碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。碾压温度越高越好,摊铺后应立即压实，不得等候。压路机应以2～4km/h的速度进行均匀的碾压，碾压按初压（1遍）、复压（2遍）、终压（1遍）三阶段进行，终压温度一般控制在110℃～130℃（实际施工时的温度范围）,终压时不得振动。在碾压过程中，可以发现混合料能在高温状态下用振动压路机碾压而不产生推拥，碾压成型后表面有足够的构造深度又基本上不透水（经测定，SMA路面构造深度在0.9～1.25之间）。SMA面层一旦达到足够的密度后，碾压即应停止，过度碾压可能导致沥青玛蹄脂结合料被挤压到路表面，影响构造深度。工作中应密切注意路表情况，防止过度碾压。
3.3SMA混合料沥青含量的控制
设计沥青混合料的难点在于保证其坚硬的矿物骨架和合适的沥青用量。沥青用量过多，将造成粗骨料之间的分离，易产生油斑；沥青用量过少，混合料将难以压实，空隙率过高，骨料之间的沥青膜过薄，从而影响其耐久性。因此，在实际操作过程中应随时控制每天SMA混合料的沥青用量，每天分上、下午在后场各取一组沥青混合料进行马歇尔试验、抽提试验，及时了解沥青混合料的油石比、空隙率、稳定度等各项技术指标，并作相应调整。SMA混合料出料以混合料拌和均匀、纤维均匀分布在混合料中、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，拌和时间视实际情况可相应增减。
4.SMA路面施工的质量控制要点：
为了确保SMA沥青的施工质量，充分利用现场试验室的条件，对沥青路面平整度、密实度、厚度、弯沉、摩擦系数、构造深度、油石比等进行检测，做到当天施工当天进行钻蕊取样，第二天出书面结果，对前一天的施工质量进行评定，指导第二天的施工，如发现钻蕊取样后测定的密实度效果没有预期的理想，第二天及时调碾压顺序及遍数，使密实度达到满意的效果。
混合料的质量检查包括：（1）拌和温度：对于改性沥青的原材料和成品的温度、集料烘干加热温度、混合料拌和及出厂温度。应及时检查，作好记录。（2）矿料级配：应每天每台拌和机取混合料进行两次取样，其与标准配合比的容许差应符合规范要求，木质纤维的质量误差不应超过要求数量的±10％。（3）沥青用量：每天每台拌和机取样进行抽提及筛分试验不少于一次，油石比误差不能超过±0.3％。（4）抽提进行马歇尔试验：其目的是检测混合料试件的密度和空隙率，WMA、VCA、VFA等四大体积指标，同时检查马歇尔稳定值和流值。
现场质量检查：包括压实度、厚度、平整度、宽度、面层构造深度和摩擦系数等。压实度采用双控指标，要求马歇尔标准密度的压实度不小于98%，最大理论密度的压实度控制在93%~97%，实测空隙率应控制在沥青混合料3%~5%范围内。
5.SMA路面质量管理措施
SMA路面质量管理应贯彻于施工的全过程中的每一道工序。包括下面几个方面：（1）优质的材料。
（2）必备的施工及检验设备。
（3）最佳的施工工艺。
SMA的施工工艺要求很严，大面积施工前，必须先铺筑试验路段，解决合理出料温度、摊铺温度、碾压温度、碾压机械组合和碾压速度控制。
（4）严格的检测控制。
检测应严格从原材、级配开始，生产配比必须合格，质量检测可参照交通行业《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）和《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）执行。
6.结束语
SMA路面表面粗糙抗滑、低噪声，高低温稳定性、水稳定性和耐久性好，可避免早期损坏、减少维修养护费用，且能延长使用寿命。尽管初期投资有所增加，对施工工艺要求较高，但总体上仍将产生很好的经济效益。SMA混合料的材料、设计和施工技术已较成熟，用以改善高速公路和城市道路切实可行。
沥青玛蹄脂碎石混合料(StoneMatrixAsphalt，简称SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料。SMA路面具有良好的高温稳定性、高温抗车辙、低温开裂、疲劳开裂、抗水损害、抗老化等性能，同时还具备抗滑、降噪、改善雨天路面明视度等优异的面层特性。如何控制SMA路面结构关键工序的施工质量是许多施工单位在施工过程中较难把握的。本文从SMA材料的施工细节上分析其对路面质量的影响及应采取的措施。
2.SMA路面的组成和特点
SMA的结构组成特点可概括为“三多一少，即：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少”。具体讲：SMA沥青混合料5mm以上的粗集料比例高达70％～80％，矿粉的用量达7％～13％，（“粉胶比”超出通常值1.2的限制），很少使用细集料；为加入较多的沥青，一方面增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂；沥青用量较多，有的甚至高达6.5％～7％，粘结性要求高，并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青（最好采用改性沥青）。其间断级配在表面形成大孔隙，构造深度大，抗滑性能好；同时混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好。
3.SMA路面的施工技术质量控制措施
3.1SMA混合料的制拌
生产SMA采用的间歇式沥青拌和机额定生产能力为200t/h，实际生产能力为133～155t/h。在采用间歇式沥青拌和机时，SMA与普通沥青混合料生产的主要区别是：
（1）木质素纤维的分散拌匀非常重要，干拌时间延长5～15s，加入沥青后的拌和时间延长5-10s，总生产时间延长15～25s。
(2)由于沥青可能会离析，SMA不应在贮料仓里储备时间过长，贮料仓里SMA的数量不宜过多。
（3）采用人工添加木质素纤维易产生由于人为因素而少加或多加的现象，从而影响SMA的使用品质；采用机械添加木质素纤维应防止输送管道堵塞。
（4）由于SMA使用了SBS改性沥青，拌和温度比拌普通沥青混合料提高了10℃～20℃左右。瀝青加热温度掌握在170℃～180℃；矿料加热温度在185℃～195℃；矿粉和纤维不加热；混合料出料温度控制在170℃～185℃（实际施工时的温度范围）,当混合料超过195℃时，予以废弃。实践证明，这样的温度施工没有困难。
3.2SMA混合料的摊铺和碾压成型
SMA的摊铺与普通沥青混凝土相同。由于使用了SBS改性沥青及纤维稳定剂，混合料的摊铺温度宜为160℃～180℃，温度低于140℃的混合料禁止使用。当路表温度低于15℃时，不宜摊铺改性沥青SMA；SMA的摊铺厚度应根据试验路的数据来确定（SMA的松铺系数通常在1.15～1.20之间）。摊铺应该连续进行，不得出现停机等料现象。
SMA的碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。碾压温度越高越好,摊铺后应立即压实，不得等候。压路机应以2～4km/h的速度进行均匀的碾压，碾压按初压（1遍）、复压（2遍）、终压（1遍）三阶段进行，终压温度一般控制在110℃～130℃（实际施工时的温度范围）,终压时不得振动。在碾压过程中，可以发现混合料能在高温状态下用振动压路机碾压而不产生推拥，碾压成型后表面有足够的构造深度又基本上不透水（经测定，SMA路面构造深度在0.9～1.25之间）。SMA面层一旦达到足够的密度后，碾压即应停止，过度碾压可能导致沥青玛蹄脂结合料被挤压到路表面，影响构造深度。工作中应密切注意路表情况，防止过度碾压。
3.3SMA混合料沥青含量的控制
设计沥青混合料的难点在于保证其坚硬的矿物骨架和合适的沥青用量。沥青用量过多，将造成粗骨料之间的分离，易产生油斑；沥青用量过少，混合料将难以压实，空隙率过高，骨料之间的沥青膜过薄，从而影响其耐久性。因此，在实际操作过程中应随时控制每天SMA混合料的沥青用量，每天分上、下午在后场各取一组沥青混合料进行马歇尔试验、抽提试验，及时了解沥青混合料的油石比、空隙率、稳定度等各项技术指标，并作相应调整。SMA混合料出料以混合料拌和均匀、纤维均匀分布在混合料中、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，拌和时间视实际情况可相应增减。
4.SMA路面施工的质量控制要点：
为了确保SMA沥青的施工质量，充分利用现场试验室的条件，对沥青路面平整度、密实度、厚度、弯沉、摩擦系数、构造深度、油石比等进行检测，做到当天施工当天进行钻蕊取样，第二天出书面结果，对前一天的施工质量进行评定，指导第二天的施工，如发现钻蕊取样后测定的密实度效果没有预期的理想，第二天及时调碾压顺序及遍数，使密实度达到满意的效果。
混合料的质量检查包括：（1）拌和温度：对于改性沥青的原材料和成品的温度、集料烘干加热温度、混合料拌和及出厂温度。应及时检查，作好记录。（2）矿料级配：应每天每台拌和机取混合料进行两次取样，其与标准配合比的容许差应符合规范要求，木质纤维的质量误差不应超过要求数量的±10％。（3）沥青用量：每天每台拌和机取样进行抽提及筛分试验不少于一次，油石比误差不能超过±0.3％。（4）抽提进行马歇尔试验：其目的是检测混合料试件的密度和空隙率，WMA、VCA、VFA等四大体积指标，同时检查马歇尔稳定值和流值。
现场质量检查：包括压实度、厚度、平整度、宽度、面层构造深度和摩擦系数等。压实度采用双控指标，要求马歇尔标准密度的压实度不小于98%，最大理论密度的压实度控制在93%~97%，实测空隙率应控制在沥青混合料3%~5%范围内。
5.SMA路面质量管理措施
SMA路面质量管理应贯彻于施工的全过程中的每一道工序。包括下面几个方面：（1）优质的材料。
（2）必备的施工及检验设备。
（3）最佳的施工工艺。
SMA的施工工艺要求很严，大面积施工前，必须先铺筑试验路段，解决合理出料温度、摊铺温度、碾压温度、碾压机械组合和碾压速度控制。
（4）严格的检测控制。
检测应严格从原材、级配开始，生产配比必须合格，质量检测可参照交通行业《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）和《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）执行。
6.结束语
SMA路面表面粗糙抗滑、低噪声，高低温稳定性、水稳定性和耐久性好，可避免早期损坏、减少维修养护费用，且能延长使用寿命。尽管初期投资有所增加，对施工工艺要求较高，但总体上仍将产生很好的经济效益。SMA混合料的材料、设计和施工技术已较成熟，用以改善高速公路和城市道路切实可行。