浅谈SMA-13沥青玛蹄脂碎石上面层配合比设计及施工

浅谈SMA-13沥青玛蹄脂碎石上面层配合比设计及施工

刘易斯

中铁十局集团西北工程有限公司陕西省西安市710065

摘要：沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的混合料。因此，它具有抗高温、低温稳定性，良好的水稳定性，良好的耐久性和表面功能（抗滑、车辙小、平整度高、噪音小、能见度好）。SMA路面耐久性好，故养护工作少，使用寿命长，综合经济效益和环境效益好。

关键词：沥青玛蹄脂碎石；配合比设计；施工工艺

1工程概况

榆商线榆林至绥德高速公路是陕西省又一南北大通道的重要组成部分，也是陕西省“2367”高速公路网规划和榆林市“两纵两横”主骨架规划中的重要组成部分，同时也是陕西“米”字型公路主骨架网的重要组成路段。本标段为LM-3合同段，标段全长32.987Km，主线路面结构采用18cm水泥稳定碎石底基层+20cm水泥稳定碎石基层+12cmATB-30沥青碎石下面层+6cmAC-20沥青混凝土中面层+4cmSMA-13沥青玛蹄脂碎石上面层，上面层施工面积797Km2。

2SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料配合比组成设计

2.1原材料

（1）粗集料

粗集料采用山西方山瑞福石材有限公司生产的9.5～16mm、4.75～9.5mm辉绿岩。

（2）细集料

细集料采用石灰岩加工自制的0～2.36mm规格的机制砂。细集料必须洁净、干燥、无风化、无杂物、无杂质，具有一定的级配。

（3）填料

沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，要求原石料不含泥土，矿粉始终保持干燥、洁净不成团块，能自由从矿粉仓自由流出。

（4）沥青

沥青采用西安国琳公司使用韩国SK90号沥青加工生产的SBSI-C型改性沥青。

（5）木质素纤维

木质素纤维采用西安天舆交通技术有限公司供应的德国CFF集团公司生产的颗粒状木质素纤维。

2.2混合料配合比组成设计

（1）目标配合比设计

①确定矿料配合比例

SAM-13沥青玛蹄脂碎石的矿料级配采用间断级配，通过对进场的各档集料进行筛分，根据筛分结果，调整各种矿料比例设计三组不同粗细的初试级配，三组级配的关键筛孔（4.75mm筛孔）通过率处于级配范围的中值、中值±3%附近，其余筛孔通过率应符合JTGF40-2004关于SMA矿料级配范围要求。

②确定最佳沥青用量

根据初试油石比的试验的空隙率情况，以初试油石比为中值间隔0.3%油石比分别制作成型马歇尔试件、测定各组试件的毛体积相对密度（γf）、稳定度（MS）、流值（FL）、饱和度（VAF），并计算各自对应的空隙率（VV）、矿料间隙率（VMA）、沥青饱和度（VFA）等体积指标。若初试油石比的空隙率及各项体积指标恰好符合设计要求时，可直接做为最佳油石比。

③配合比检验

根据马歇尔结果，用绘图法确定最佳油石比为6.0%。按确定的矿料级配和最佳沥青用量6.0%制作试件，进行配合比检验试验。

（2）生产配合比设计

首先根据目标配合比设计的各种矿料掺配比例确定各冷料仓的供料比例、进料速度。

（3）生产配合比试拌试铺验证

拌和机按生产配合比结果进行试拌、并铺筑长200米试验段。并取样进行马歇尔验证，同时从路上钻芯检测空隙率大小，由此确定生产用的标准配合比。

3SAM-13沥青玛蹄脂碎石上面层施工

3.1SMA-13沥青混合料的拌和

①拌和时间：SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料干拌时间15秒，矿粉较沥青延迟5秒加入，加沥青、纤维后湿拌45秒，总的生产时间为60-70秒。②拌和配合比：由工地试验室出具当天生产配合比，并根据拌和站实际拌和情况，若出现待料或溢料情形，可对配合比进行微调；严禁控制室操作人员随意调整称料的比例，以避免混合料配比混乱；③拌和机开盘前和结束后，两次在各热料仓下料口取料，进行筛分试验，验证当天的实际生产级配曲线是否满足目标配合比设计级配范围要求。④对于生产出的沥青混合料，用目测法观察其均匀性，有无花白料、离析、结团现象，压实过程中混合料有无推移、拥包等；严格控制油石比和矿料级配，避免油石比不当而产生泛油和松散现象。

3.2SMA-13沥青混合料的运输

（1）采用自卸汽车运输混合料，车辆干净，车厢底板和侧板清洁，光滑，并涂上油水混合物的隔离剂，箱底出现积液时及时清理，并用三层棉被或蓬布严密包裹，减少在运输过程中的温度损失。（2）从拌和机向运料车上放料时，每卸一斗混合料挪动一下汽车位置，按照前、后、中装料，并设专人负责。运料车在运输过程中，保证匀速、慢行。一般控制在30-40km/h。（3）运料车在停车卸料时，不能将篷布或棉被卷起。在卸料中运料车分两次起斗，并与摊铺机配合好，不能撒落混合料在下层，如有撒落及时清除。（4）连续摊铺过程中，运料车在转运车前10-30cm处停住，卸料过程中运料车挂空挡，靠摊铺机推动前进。（5）已经离析或结成不能压碎的硬壳、团块或运料车卸料时残留于车上的混合料应运至集中地点进行卸料。

3.3SMA-13沥青混合料的摊铺

（1）混合料的摊铺应采用两台同型号性能基本一致的摊铺机进行组合梯形摊铺。（2）在铺筑混合料之前，对下面层进行检查处理，特别注意其污染情况；专人对每车沥青混合料进行检验，温度不够或有花白料等不合格材料退回废弃。（3）摊铺机在开始受料前将在受料斗表面薄涂少量的油水混合物，以防止混合料粘附。（4）摊铺机起步时根据上一次摊铺（相接处）的厚度确定摊铺机熨平板的仰角。摊铺机保持摊铺的连续性，有专人指挥，一车卸完下一车立即跟上（5）摊铺机速度的拟定：影响摊铺机作业速度的因素包括拌和机产量（供料能力）、施工机械配套情况、混合料种类、摊铺温度、铺筑的结构层次及摊铺的宽度等。

3.4SMA-13沥青混合料的碾压成型

（1）改性沥青SMA-13的初压、复压及终压均采用双钢轮振动压路机碾压，碾压应遵循紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行。（2）在初压和复压过程中，宜采用同类压路机并列成梯队压实，不宜采用首尾相接的纵列方式。（3）压路机应以均匀速度碾压。压路机适宜的碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类型而别。（4）SMA改性沥青路面摊铺后应抓紧碾压，由专人负责指挥协调各台压路机的碾压路线和碾压遍数，使摊铺面在较短的时期内达到规定压实度，压路机折返应呈梯形，不应在同一断面上。

4SMA-13沥青玛蹄脂碎石路面施工工艺特殊要求

（1）SMA改性沥青混合料为间断级配，而普通沥青混凝土一般为连续级配，在拌和过程，对各种集料的掺加应严格按照配合比进行拌制，很小的集料级配的波动都有可能影响SMA沥青混合料的质量，对配合比的控制为拌和的关键点。（2）由于SMA改性沥青混合料在整个施工过程中对温度的要求是很高的，比普通沥青混合料均高10-20℃，在工艺上对温度的控制是整个施工的重点（3）SMA沥青混合料必须掺加纤维，纤维的加入增加了沥青混合料的粘性，施工难度加大，在摊铺过程中，必须做到一次摊铺成型，人工大面积修补在施工过程中是不允许的；（4）在国内一般SMA沥青混合料的全过程碾压均采用双钢轮压路机，胶轮压路机是严禁参与碾压。

5结语

榆绥高速公路SMA-13沥青玛蹄脂碎石上面层采用上述配合比设计及施工，现场施工质量得到了良好的控制，经陕西省质监站实体工程质量检测各项路用性能指标优良，交工验收得分97.58分，获得全线第一名的好成绩。并有效解决了SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料施工中摊铺离析、碾压推移、泛油等质量通病。项目被评为山东省“泰山杯”奖、“中国中铁杯”奖、中国中铁优质工程奖。通车六年来，未出现病害及路面修补情况，取得了较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]李强，马翔，李珂，赵康.沥青玛蹄脂碎石混合料抗油蚀性能试验研究[J/OL].建筑材料学报.

[2]刘应龙.沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）在路面工程施工中的应用[J].中国住宅设施，2018（07）：109-110.