SMA改性瀝青在公路路面施工中的應(yīng)用
摘要：瀝青作為一種重要的工程材料在路面施工中發(fā)揮著重要的作用，尤其是近年來(lái)隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，對(duì)瀝青和瀝青混合料提出了更高的要求，為了提高路面的使用功能，保證行車舒適安全，盡可能的減少交通事故，一些新型路面結(jié)構(gòu)，如改性瀝青（SMA）路面，以其構(gòu)造深度大、抗滑性能好、交通噪聲低的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際道路路面施工中的到廣泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：改性瀝青(SMA)，混合料, 級(jí)配，穩(wěn)定劑
一、SMA瀝青瑪蹄脂概述
瀝青瑪蹄脂碎石混合料(stone matrix asphalt，簡(jiǎn)稱SMA)是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充間斷級(jí)配的粗骨料骨架間隙而組成的瀝青混合料。使用情況表明，SMA路面結(jié)構(gòu)不僅在高溫、重載時(shí)車轍變形量低，而且低溫性能良好。SMA路面集中了AC路面的空隙率小、水穩(wěn)定性及耐久性好，和AM路面的集料嵌擠作用好、高溫抗車轍能力強(qiáng)，以及AK路面抗滑性能等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了AC路面的高溫穩(wěn)定性能不足、AM及AK的不耐裂、老化、抗水損壞性能差的特點(diǎn)。瀝青結(jié)合料主要提高瀝青混凝土的感溫性（即高溫穩(wěn)定性和低溫韌性）、防止混合料分散并提高路用性能，通常采用SBS改性瀝青。
二、實(shí)驗(yàn)依據(jù)
（一）粗集料
粗集料的是降噪透水路面混合料的骨架，應(yīng)具有良好的顆粒形狀、強(qiáng)度要求、抗滑性能等要求。粗集料必須由具有生產(chǎn)許可證的采石場(chǎng)生產(chǎn)，保證干燥，表面應(yīng)該潔凈、粗糙。采用平湖石場(chǎng)輝綠巖。機(jī)扎碎石9.5-16mm（1#料）、4.75-9.5mm（2#料）和2.36-4.75mm（3#料）。
（二）細(xì)集料
細(xì)集料必須由具有生產(chǎn)許可證的采石場(chǎng)生產(chǎn)，表面應(yīng)該潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配（見(jiàn)表1）。
表1 SMA-13S面層用細(xì)集料術(shù)要求及試驗(yàn)結(jié)果
指 標(biāo) 試 驗(yàn) 結(jié) 果 技 術(shù) 要 求
視密度（t/m3） 2.872 不小于 2.60
小于0.075mm（%） 7.0 不大于 12.5
砂當(dāng)量（%） 84 不小于 60
（三）礦粉填料
礦粉是瀝青混合料中不可缺少的材料之一，用量往往高達(dá)8%-13%。礦物填充料按形狀可分為粉狀和纖維狀，按化學(xué)組成可分為含硅化合物類、碳酸鹽類等，主要有以下幾種：
（1）滑石粉。它是由滑石經(jīng)粉碎、篩選而制成。主要化學(xué)成分為含水硅酸鎂，它的親油性好，易被瀝青潤(rùn)濕，可提高瀝青的機(jī)械強(qiáng)度和耐候性，可用于耐酸、耐堿、耐熱和絕緣性能的瀝青制品中。
（2）石灰石粉。由天然石灰石分催、篩選而制成。主要化學(xué)成分為碳酸鈣，屬親水性巖石，但親水性較弱。它與瀝青有較強(qiáng)的物理吸附力和化學(xué)吸附力，是較好的礦物填充料。
（3）云母粉。天然云母經(jīng)粉碎、篩選制成。具有優(yōu)良的耐熱性、耐酸堿性和電絕緣性，用于房屋防護(hù)層有反射作用，可降低房屋溫度，反射紫外線，防止老化，延長(zhǎng)瀝青使用壽命。
（4）石棉粉。一般由低級(jí)石棉經(jīng)加工而制成。主要成分是鈉、鈣、鎂、鐵的硅酸鹽，呈纖維狀，富有彈性，具有耐酸、耐堿性和耐熱性，是熱和電的不良導(dǎo)體，內(nèi)部有很多微孔，吸油量大，摻入瀝青后可提高瀝青的拉伸強(qiáng)度和溫度穩(wěn)定性。
（四）瀝青
（1）當(dāng)確定采用改性瀝青鋪筑路面時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)北京所在地的高溫干燥、交通量繁重等要求，選擇AH-70基質(zhì)瀝青、SBS改性劑（見(jiàn)表2）。
表2 瀝青性能檢測(cè)
AH-70瀝青 SBS瀝青
設(shè)計(jì)要求 實(shí)測(cè)結(jié)果 設(shè)計(jì)要求 實(shí)測(cè)結(jié)果
25℃針入度∕0.1mm 60~70 64 35~55 35
軟化點(diǎn)∕℃ 46 47.5 >60 68.5
15℃延度∕cm ≧100 >100 ． 89
60℃粘度（Pa·s） ． 2795 26395 14789
135℃粘度（m㎡`/s） ． 551 2375 3147
粘韌性（N·m） · · 24.3 20.5
韌性（N·s） · · 16.8 12.4
SBS改性瀝青馬蹄脂碎石混合料需要采用比常規(guī)AC混合料粘度更大的瀝青結(jié)合料，要求瀝青必須符合“重交通道路瀝青技術(shù)要求”，SBS類改性瀝青改性劑劑量為3.5-5%。
（2）瀝青混合料級(jí)配
SMA-13S混合料級(jí)配范圍見(jiàn)表3。
表3 SMA-13S混合料要求級(jí)配范圍
通過(guò)篩孔百分率 SMA-13 通過(guò)篩孔百分率 SMA-13
26.5 - 2.36 15-26
19 - 1.18 14-24
16 100 0.6 12-20
13.2 90-100 0.3 10-16
9.5 50-75 0.15 9-15
4.75 20-34 0.075 8-12
（3）ＳＭＡ（改性或不改性）與ＡＣ混合料馬歇爾實(shí)驗(yàn)對(duì)比（見(jiàn)表4）。
表4馬歇爾實(shí)驗(yàn)
瀝青種類 混合料類型 穩(wěn)定度 流值 孔隙率 VMA(%) VFA(%) 油石比（%）
不改性 SMA-13 9.25 4.37 3.1 16.5 80.8 5.7
改性6%SBS SMA-13 9.01 4.85 3.3 17.8 81.5 6.1
不改性 AC-13 12.41 2.33 4.7 15.7 68.9 4.9
改性6%SBS AC-13 14.56 2.22 3.4 15.3 76.5 5.1
（五）穩(wěn)定劑
纖維是一種柔軟、纖細(xì)而且均勻的線狀物或絲狀物。與其他聚合物改性劑不同，纖維并不與瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。使用纖維的主要目的是通過(guò)提高疲勞和開(kāi)裂過(guò)程中所吸收的能量來(lái)提高瀝青混合料的韌性。目前常用的纖維品種有木質(zhì)纖維、合成纖維、礦渣纖維和玻璃纖維。
三、施工質(zhì)量控制
（一）拌和
SMA混合料的拌和質(zhì)量是保證路面質(zhì)量的關(guān)鍵。SMA混合料的拌和必須滿足AASTOH M156及其它相應(yīng)的規(guī)定。改性瀝青加熱溫度控制在160℃-165℃。集料加熱溫度在190℃-200℃，混合料出廠溫度控制在175℃-185℃。拌和時(shí)間控制:在先摻木質(zhì)纖維后干拌10-15S。加瀝青后拌60S，保證充分拌和均勻。
（二）混合料的運(yùn)輸
SMA混合料運(yùn)輸采用，15t自卸車滿足攤鋪需要。為防止瀝青與車廂粘結(jié)派專人在車廂側(cè)板和底板涂一層隔離劑并無(wú)余液�；旌狭显谶\(yùn)輸時(shí)蓋棉被不漏風(fēng)。對(duì)每一車料的出廠溫度進(jìn)行檢測(cè)檢測(cè)控制溫度175℃-185℃。
（三）攤鋪
現(xiàn)場(chǎng)施工攤鋪、壓實(shí)與普通瀝青混凝土施工類似。攤鋪機(jī)采用ABG-423型采用滑動(dòng)基準(zhǔn)梁自動(dòng)攤平.攤鋪性能良好。在攤鋪時(shí)，攤鋪速度控制在2.5m/min確保攤鋪連續(xù)、不停頓。同時(shí)對(duì)每車料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)溫度一般保持在170℃-180℃.攤鋪溫度在150℃-165℃壓實(shí)順序及碾壓遍數(shù)控制:靜壓一初壓2遍、振壓一復(fù)壓3遍、再靜壓一終壓1遍。碾壓時(shí)由外側(cè)向中心，由低向高處碾壓相鄰碾壓帶疊1/3-1/2輪寬.初壓后及時(shí)檢查平整度。壓路機(jī)振壓時(shí)振動(dòng)頻率為35Hz路面壓實(shí)成型后.經(jīng)取芯樣試驗(yàn).檢查路面厚度與壓實(shí)度。要求結(jié)果均符合《瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50092-96規(guī)定要求。
（四）質(zhì)量檢測(cè)
檢測(cè)壓實(shí)度的方法有鉆芯取樣方法和核子密度儀檢測(cè)法。前者檢測(cè)準(zhǔn)確度高.但成本高、路面損害大.且測(cè)試周期長(zhǎng)。后者試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、對(duì)路面無(wú)損害、檢測(cè)速度快，但準(zhǔn)確度較低。如果能用鉆芯取樣對(duì)核子密度儀進(jìn)行標(biāo)定，提高其檢測(cè)準(zhǔn)確度，那么核子密度儀的確是較為理想的檢測(cè)方法。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，雖然SMA路面在高溫抗車轍、低溫抗裂、疲勞抗裂、抗老化、抗水損害、抗滑及耐久性等方面都比傳統(tǒng)的AC路面優(yōu)越，在材料品質(zhì)和質(zhì)量控制方面也比AC路面要求高一些。但SMA結(jié)構(gòu)的使用應(yīng)結(jié)合各個(gè)國(guó)家各自的特點(diǎn)。我國(guó)的氣候條件比較惡劣，各個(gè)地區(qū)之間的差別也比較大，加之施工機(jī)械、材料、經(jīng)濟(jì)條件的限制，完全照搬國(guó)外的經(jīng)驗(yàn),顯然是行不通的，這一點(diǎn)在國(guó)內(nèi)有些地區(qū)的試驗(yàn)路上已經(jīng)表現(xiàn)出來(lái)。因此我們必須用科學(xué)的態(tài)度，從本地區(qū)的實(shí)際情況出發(fā),探索一條SMA路面施工的新路子。
參考文獻(xiàn)
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