SMA沥青混合料设计生产及施工质量控制

SMA沥青混合料设计生产及施工质量控制

陆泉

南宁市政工程集团有限公司广西南宁530011

摘要：SMA沥青混合料相对普通沥青混凝土，具有抗车辙、抗裂、耐久以及高温稳定性能好等优点，已在高等级公路建设中得到广泛应用。本文以柳南高速公路改城市快速路工程为例，介绍了SMA沥青混合料的材料选择、设计、生产、施工工艺及质量控制，并提出一些需注意的问题。

关键词：高速公路；SMA沥青混合料；设计；生产；施工技术；质量控制

Abstract：TheSMAasphaltmixtureisrelativelycommonasphaltconcrete，hastheadvantagesofanti-rutting，crackresistance，durabilityandgoodstabilityathightemperature，andhasbeenwidelyusedintheconstructionofhigh-gradehighway.illustratedbytheexampleofurbanexpresswayLiuNahighwayproject，thispaperintroducestheSMAasphaltmixturematerialselection，design，production，constructiontechnologyandqualitycontrol，andputsforwardsomeproblemsthatshouldbepayattentionto.

Keywords：expressway；SMAasphaltmixture；design；production；constructiontechnology；qualitycontrol.

SMA是StoneMasticAsphaltd的缩写，简称沥青玛蹄脂碎石混合料，是一种由沥青、矿粉、纤维稳定剂和少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。相对于普通沥青混合料，SMA骨架密实，细集料少，粗集料骨架之间空隙全部由沥青玛蹄脂填充，承受荷载由粗集料骨架承担，其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及表面服务性能较其它路面结构好，已在公路建设中得到广泛应用。

1、工程概况

柳南高速公路改城市快速路工程（那平江-南环铁路立交段）全长6580米，是在既有高速公路28米宽路面基础上改建成39米宽的城市快速路。路面结构层：20cm级配碎石+18cm4%水泥稳定碎石+18cm4%水泥稳定碎石+18cm5.5%水泥稳定碎石+1cm乳化沥青稀浆封层+8cmAC-25C粗粒式沥青混凝土+6cmAC-20C中粒式沥青混凝土+4cmAR-SMA-13细粒式橡胶沥青玛蹄脂碎石混合料。

2、原材料选择

⑴粗集料：采用石质坚硬、清洁、干燥、不含风化颗粒、近立方体的颗粒碎石，本工程采用力学性能好的辉绿岩，其粒径和质量符合《公路沥青路面施工技术规范》表4.8.2，4.8.3中技术要求。

⑵细集料：采用洁净、干燥、无杂质并有适当级配的碎石石屑，其技术指标符合《公路沥青路面施工技术规范》表4.9.2中有关要求。

⑶填料：采用干燥、清洁石灰石矿粉，其技术指标符合《公路沥青路面施工技术规范》表4.10.1中有关要求。

⑷纤维稳定剂：本项目采用吸油性能较优的木质素纤维，其具有分散、吸附、稳定及增加粘性等作用。

⑸橡胶沥青：沥青选择需要具有良好的粘结性和温度稳定性，本工程采用70号沥青。橡胶粉采用常温磨细废轮胎橡胶粉。橡胶沥青技术要求如下：

确定目标配合比：10～15mm碎石∶5～10mm碎石∶0～5mm石屑∶矿粉=33∶40∶21∶6，最佳沥青用量（油石比）为5.7%。

4、SMA混合料生产配合比设计

⑴确定矿料合成级配

根据各集料级配分析，遵循沥青混凝土路面有足够骨料，保证路面有足够强度原则，采用优选办法，确定公称最大粒径4.75mm通过率接近工程设计级配范围中值的矿料合成级配。

⑵确定最佳沥青用量

以目标配合比设计的最佳油石比5.7%为中值，设计采用间隔为0.3%油石比进行试配，以油石比分别为5.1%、5.4%、5.7%、6%、6.3%各成型4个马歇尔试件，根据实验结果，分别绘制毛体积密度、稳定度、空隙率、流值、矿料间隙率、沥青饱和度与油石比的关系曲线图，选择各种关系曲线图的公共部分，求出OACmin和OACmax。

⑶确定最佳油石比

根据曲线图求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率中值、沥青饱和度范围中值油石比分别为a1=5.75、a2=5.70、a3=5.65、a4=5.60，则

OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4=5.68%

各项指标均符合技术标准（不含VMA）的油石比范围OACmin=5.60，OACmax=5.75，

其中值为：OAC2=（OACmin+OACmax）/2=5.68%

由此计算最佳油石比OAC=（OAC1+OAC2）/2=5.68%

根据上述试验结果，试验所得最佳油石比与目标配合比设计结果差值为0.02%，不大于±0.2，满足规范要求。

5、SMA混合料路面施工工艺

⑴施工准备

提前清扫中面层上建筑垃圾，边角部位粉尘用空压机吹扫，最后用高压水枪冲洗。用沥青洒布车按0.4kg/m2用量均匀洒布AL（M）-4沥青粘层油，路缘石侧用人工补洒。

⑵混合料拌合

采用间歇式拌和机拌合，搅拌机应配有材料配比、施工温度检测记录功能。拌合沥青混合料时，投放矿粉同时添加纤维，先与矿料干拌不少于15s，喷入橡胶沥青后湿拌不少于50s，以沥青均匀裹覆矿料为度，出料温度控制在180℃～190℃。

⑶混合料运输

采用大吨位自卸车辆运输，在车厢板上涂刷隔离剂，使混合料不会与车厢板粘结。运输过程中采用苫布覆盖保温。运至现场后，及时检查混合料温度控制在不小于170℃。

⑷混合料摊铺

采用两台履带式摊铺机前后错开10～20m呈梯队方式以试验段确定的松铺系数同步摊铺。通过非接触式平衡梁控制摊铺厚度及平整度，摊铺过程中随时检查厚度、路拱、横坡。整个摊铺过程要求连续、均匀、不间断摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，摊铺速度控制在1m/min～3m/min，温度控制在不小于165℃。

⑸混合料碾压

初压和复压采用多台钢筒式压路机紧跟摊铺机进行碾压，碾压长度不大于30m，轮迹重叠宽度不小于20cm。从下坡角向上坡角碾压，在超高路段，从低的一边开始碾压，逐步向高的一侧碾压，相邻碾压带应重叠30cm。碾压过程按“紧跟、慢压、高频、低幅”原则进行。碾压速度、温度和遍数按图3执行。

⑹接缝处理

应避免产生纵向冷接缝，横向施工缝采用平接缝。施工完毕，混合料未冷却前，完成切割工作，切割范围用3m直尺检测，保证厚度和平整度。新混合料摊铺前，清洗接缝，再涂粘层油，用烫平板座在已铺表面层上预热，再下料摊铺。接缝处碾压尽快处理，先纵向在5～10m范围内来回碾压，再转向范围2～4m横向碾压，最后再进行纵向碾压。

⑺开放交通

摊铺施工结束后，保持路面整洁，不得造成污染，自然冷却24h后方可开放交通。

6、施工中需要注意的问题

⑴沥青与粗集料配合比设计

SMA沥青混合料配比设计难点在于保证其矿物骨架硬度和沥青用量。如沥青含量过大，容易造成粗集料之间分离，产生油斑现象；沥青用量过少，会出现混合料难以压实，孔隙率过高，骨料之间沥青膜过薄，影响路面耐久性。因此在实际操作过程中应随时监测SMA混合物中沥青用量，每天在现场取一组混合料试件进行马歇尔试验，及时了解混合料油石比、稳定度、空隙率等各项技术指标，作相应调整。

⑵温度控制

SMA混合料施工温度控制很重要，如果温度不够，混合料不可能拌合均匀，摊铺无法平整，碾压不能达到压实度。因此，拌合温度、出厂温度、到现场温度、摊铺温度、初压温度、终压温度控制不好，施工质量就根本无法保证。

⑶摊铺机停机待料

按照规范要求，在混合料摊铺过程中，做到缓慢、均匀、连续不间断施工，尽量避免摊铺机停顿，保证施工平整度。做好施工组织，拌合机与摊铺机能力匹配，做到即使运料车等候摊铺，不要摊铺机等候运料车。

⑷防止过渡碾压

对于SMA路面，由于集料嵌挤作用，压实度相对容易达到，碾压遍数和速度严格按规定来实施。若出现过渡碾压，除了会压碎集料，还会使玛蹄脂部分上浮，减少构造深度，降低SMA路面质量。

7、结语

柳南高速公路改城市快速路工程（那平江-南环铁路立交段）完成SMA沥青路面施工，沥青路面既平整又防滑，没有炫目现象，路面性能良好。SMA沥青混合料在高温抗车辙、低温抗裂、疲劳抗裂、抗老化、抗水害、抗滑及耐久性等方面具有优越性，使得SMA成为高等级公路路面最佳选择。只有在施工中严格控制其质量，把好施工技术关，才能充分发挥其优势，更好地服务社会。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范，北京：人民交通出版社，2016。

[2]郭大进，沥青路面施工质量过程控制技术，北京：人民交通出版社，2011。

[3]李爱国，郭平，郝培文，SMA路面施工与病害防治技术，北京：人民交通出版社，2012。

[4]余叔藩，SMA路面设计与施工，北京：人民交通出版社，2002。