SMA沥青混凝土路面施工技术

SMA沥青混凝土路面施工技术探析［摘要］SMA是近年来一种新型的沥青混合料结构形式，它能显著地提高沥青混凝土路面的路用性能，特别适于重交通道路。就SMA的设计形式特点、应用及路面质量管理进行具体的探讨。［关键词］SMA混凝土施工高速公路建设的迅速发展，对我国国民经济的增长起到了巨大的带动和促进作用。传统的沥青混凝土路面在交通荷载与气候作用下，容易发生车辙、开裂、剥落、松散和坑洞等病害。我国高速公路路面使用寿命远远达不到设计要求，发生早期破坏，除了存在沥青混合料设计与施工不当的原因外，还与沥青路面类型的选择有关。SMA路面在高温抗车辙、低温抗裂、抗水损害、抗老化与抗滑方面，均优于传统的沥青混凝土路面。一、 SMA概述SMA是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的混合料。SMA具有以下特点：5mm以上粗集料，主要是4.75mm〜15mm粗集料的比例高达70%〜80%，矿粉用量达8%〜13%，粉胶比远远超出通常的1.2限制，由此形成的间断级配，同时使用纤维作为稳定剂；沥青结合料用量多，粘结性要求高，应选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青；SMA的材料质量要求比普通沥青混凝土的高，粗集料必须特别坚硬，针片状颗粒少，矿粉必须是磨细石灰石粉；SMA施工与普通沥青混凝土相比，要适当延长拌和时间，提高施工温度，不宜用轮胎碾压实等。综合SMA的特点，可以归纳为三多一少（粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少），掺纤维增强剂，材料要求高。SMA生产、施工流程为：备料，配合比验证调整，沥青混合料生产，混合料运输，摊铺，碾压，保养。SMA沥青玛蹄脂混合料是当前国际上公认的一种抗变形能力强、耐久性能较好的沥青面层混合料，由于粗集料的良好嵌挤，混合料有非常好的高温抗车辙能力；同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用，低温变形性能和水稳定性也有较多的改善；添加纤维稳定剂，使沥青结合料保持高粘度，其摊铺和压实效果较好；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。二、 SMA路面的应用进展SMA路面起源于20世纪60年代中期的德国，随后欧洲其他国家也先后引进并推广该技术，制定了符合各自国情的SMA规范。20世纪90年代初被美国引进，并在短短几年内得到大面积推广，同时对SMA路面技术进行改进，增加粗集料粒径，减少沥青的用量，使SMA路面适合美国气候条件的需要。1994年在美国WTG（国家SMA路面技术工作组）出台技术指南的基础上，又进行深入系统的研究工作。我国1993年首都机场高速公路率先采用SMA路面，随后我国许多高速公路及城市道路相继采用SMA路面。我国在分析德国和美国SMA路面经验的基础上，根据我国气候条件、材料和机械设备条件，提出了我国SMA路面规范，对我国SMA路面的推广起到促进作用。近年我国新建高速公路和城市道路大多采用SMA路面作为沥青路面的面层，有效延长沥青路面的寿命和使用质量。三、SMA混合料的组成设计SMA混合料是一种抗变形能力强，且具有非常好的高温抗车辙能力，耐久性好，综合性能有明显改善的沥青面层混合料。同时，由于沥青玛蹄脂的粘结作用，使低温变形能力和水稳定性有较大改善。SMA明显特点是三高一低一剂：即高用量的轧碎粗骨料，以提高抗车辙能力；高沥青用量和高矿粉用量，促使沥青膜加厚，混合料孔隙小，其耐水性、耐老化性能和耐久性能都有提高；低的细集料含量；添加纤维稳定剂，以改善胶结剂（玛蹄脂）的高低温性能，增强混合料的抗裂、耐磨能力。这也是SMA混合料组成设计必不可少的前提条件和依据。SMA混合料用粗集料对颗粒的形状及强度的要求较高，所用的粗集料必须是完全破碎的非吸水性石料，且集料的洛杉矶磨损率要求很低，以便集料在混合料中的石料与石料的接触不会磨损而退化。矿粉是沥青混合料中一种重要的组成材料，它既可在混合料中起填充空隙作用，而且还能与沥青发生化学反应，增加胶结强度。按规定要求：矿质填充料应由岩石或石灰石粉或其他合适材料组成，使用时需充分干燥，以便自由流动而不起团，同时不应含有有机不纯物质，塑性指数不大于4,用于SMA混合料的矿质填料中，小于0.02mm颗粒的重量限制在20%以内。由于SMA混合料中沥青含量比传统沥青混凝土中沥青含量高，且SMA的级配颗粒的表面积也比传统密级配沥青混凝土的表面积要小得多，故在高温下SMA中的沥青砂胶的粘滞度低时，在将混合料运送到工地的途中以及在摊铺混合料过程中，会产生沥青砂胶从混合料中流出的现象。因此，在SMA的沥青胶砂中掺入稳定添加剂，是为了提高沥青混合料的高温稳定性。沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）的级配为间断级配，在SMA混合料中以通过4.75mm筛的百分率小于30%为宜，这样可保证石料与石料的接触，为SMA提供足够的抗剪强度，且在通过4.75mm筛的百分率小于30%时，在粗集料结构中可撑开更多的空间，使孔隙VMA足够大。四、 SMA路面质量管理SMA路面质量管理应贯彻于施工的全过程中的每一道工序。应遵循的原则为：优质的材料：SMA对材料的要求较高，材料的选择、采购、进场的试化验必须认真，并满足规定的质量技术要求。必备的施工及检验设备：SMA路面铺筑设备等基本与普通沥青砼相同，最好配备纤维稳定剂机械添加设备。检测设备可采用与普通沥青相同仪器即可。最佳的施工工艺：严格地说，SMA的施工工艺要求很严，对每道工艺均应指导在前。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、碾压组合和碾压控制。严格的检测及质量控制：检测应严格从级配开始，因为种种拌和机型不一，生产配比必须合格，质量控制可按交通行业指南进行。五、 结语路面是直接承受行车荷载作用和大气降水、温度变化影响的路面结构层，应具有足够的结构强度、良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水性。较少的裂缝，较轻的车辙，良好的平整度，较强的抗滑能力及经久耐用，是高等级公路对沥青面层的基本要求。SMA路面以其自身的结构。特点能很好地符合这些要求。采用SMA路面必须结合我国的具体实际，必须因地制宜，结合实际应用。参考文献：陈鸿、陈贺新，SMA混合料在高等级公路沥青路面应用的研究[J].交通标准化，2002.何德中，SMA沥青