SMA瀝青混凝土路面施工技術(shù)探析

  [摘要]SMA是近年來一種新型的瀝青混合料結(jié)構(gòu)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(shè)計形式特點、應(yīng)用及路面質(zhì)量管理進行具體的探討。 

  [關(guān)鍵詞]SMA 混凝土 施工 
   
  高速公路建設(shè)的迅速發(fā)展,對我國國民經(jīng)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(shè)計要求,發(fā)生早期破壞,除了存在瀝青混合料設(shè)計與施工不當(dāng)?shù)脑蛲猓€與瀝青路面類型的選擇有關(guān)。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(jié)合料用量多,粘結(jié)性要求高,應(yīng)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(zhì)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(dāng)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(粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少),摻纖維增強劑,材料要求高。SMA生產(chǎn)、施工流程為:備料,配合比驗證調(diào)整,瀝青混合料生產(chǎn),混合料運輸,攤鋪,碾壓,保養(yǎng)。SMA瀝青瑪蹄脂混合料是當(dāng)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(jié)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(jié)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(gòu)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(yīng)用進展 
   
  SMA路面起源于20世紀(jì)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(shù),制定了符合各自國情的SMA規(guī)范。20世紀(jì)90年代初被美國引進,并在短短幾年內(nèi)得到大面積推廣,同時對SMA路面技術(shù)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(國家SMA路面技術(shù)工作組)出臺技術(shù)指南的基礎(chǔ)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(jīng)驗的基礎(chǔ)上,根據(jù)我國氣候條件、材料和機械設(shè)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(zhì)量。 
   
  三、SMA混合料的組成設(shè)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(jié)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(jié)劑(瑪蹄脂)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(shè)計必不可少的前提條件和依據(jù)。 

  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(xué)反應(yīng),增加膠結(jié)強度。按規(guī)定要求:礦質(zhì)填充料應(yīng)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(yīng)含有有機不純物質(zhì),塑性指數(shù)不大于4,用于SMA混合料的礦質(zhì)填料中,小于0.02mm顆粒的重量限制在20%以內(nèi)。 

  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(chǎn)生瀝青砂膠從混合料中流出的現(xiàn)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(SMA)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(jié)構(gòu)中可撐開更多的空間,使孔隙VMA足夠大。  [Page]
   
  四、SMA路面質(zhì)量管理 
   
  SMA路面質(zhì)量管理應(yīng)貫徹于施工的全過程中的每一道工序。應(yīng)遵循的原則為: 

  1.優(yōu)質(zhì)的材料:SMA對材料的要求較高,材料的選擇、采購、進場的試化驗必須認真,并滿足規(guī)定的質(zhì)量技術(shù)要求。 

  2.必備的施工及檢驗設(shè)備:SMA路面鋪筑設(shè)備等基本與普通瀝青砼相同,最好配備纖維穩(wěn)定劑機械添加設(shè)備。檢測設(shè)備可采用與普通瀝青相同儀器即可。 

  3.最佳的施工工藝:嚴格地說,SMA的施工工藝要求很嚴,對每道工藝均應(yīng)指導(dǎo)在前。大面積施工前,必須先鋪筑試驗路段,解決合理出料溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度、碾壓組合和碾壓控制。 

  4.嚴格的檢測及質(zhì)量控制:檢測應(yīng)嚴格從級配開始,因為種種拌和機型不一,生產(chǎn)配比必須合格,質(zhì)量控制可按交通行業(yè)指南進行。 
   
  五、結(jié)語 
   
  路面是直接承受行車荷載作用和大氣降水、溫度變化影響的路面結(jié)構(gòu)層,應(yīng)具有足夠的結(jié)構(gòu)強度、良好的溫度穩(wěn)定性、耐磨、抗滑、平整和不透水性。較少的裂縫,較輕的車轍,良好的平整度,較強的抗滑能力及經(jīng)久耐用,是高等級公路對瀝青面層的基本要求。SMA路面以其自身的結(jié)構(gòu)。特點能很好地符合這些要求。采用SMA路面必須結(jié)合我國的具體實際,必須因地制宜,結(jié)合實際應(yīng)用。 
   
  參考文獻: 

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  [2]何德中,SMA瀝青路面的施工工藝和質(zhì)量控制措施的分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2005. 

  [3]沙蔚、劉筠,SMA路面的若干問題研究[J].國外建材科技,2008. 

  [4]張麗華,SMA路面新技術(shù)的設(shè)計與施工[J].華東公路,2000. 

  [5]張德喜、袁曉軍,SMA路面應(yīng)用技術(shù)的探討[J].遼寧交通科技,2002. 

  原作者: 劉明龍 
(中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處)

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