摘要:SMA是引人关注的一种新型沥青混合料,因为它优越的低温抗裂性、高温稳定性以及抗老化的特性,受到众人重视。沥青玛蹄脂碎石混合料—SMA,其由矿粉与少量的细集料、沥青结合料以及纤维稳定剂一起构成的玛蹄脂填充在比较多的粗集料间隙内的间断级配混合料。因为了确保SMA沥青路面施工过程的质量,进行施工的时候,应进行原材料的合理选用,进行运输及拌合、摊铺、压实与接缝处理等一些施工工艺过程质量控制的强化,进而保证SMA沥青路面抗滑表层施工的完成。
关键词:SMA;沥青路面;施工工艺;质量控制;措施分析
1 SMA混合料结构组成特点
(1)粗集料与矿粉用量相对较高。SMA属于间断级配,为了形成骨架结构,粗集料的颗粒含量很高,一般情况下粒径超过4.75mm的粒径含量可以达到70%~80%,同时矿粉的用量也较高,用量通常在8%~12%,粉胶比往往在常规的1:2的之上。
(2)细集料的用量较少。出于间断级配结构的需要,在SMA中细集料的用量很少,4.75mm以下细集料的用量通常不足30%,基本上不参与骨架结构的构建。
(3)沥青用量较高。SMA混合料的沥青用量通常要比普通沥青混合料高出1%以上,而且对于沥青结合料的粘结性、温度稳定性有着更高的要求,因此在SMA混合料中一般选择使用改性沥青改善沥青的感温性与粘附性能。
(4)少量使用纤维稳定剂。由于SMA混合料中沥青用量较高,因此在混合料的结构设计中,往往需要使用纤维稳定剂起到加筋作用,以改善沥青混合料的性能。纤维稳定剂主要采用木质纤维素或者是矿物纤维。
SMA混合料“三多一少”的结构特点,提高了混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗滑抗裂性,不仅可以有效的解决沥青路面常见的车辙、开裂等病害问题,而且还可以起到降低噪声的作用,因此在我国高等级公路路面中的应用较为普遍。
2 SMA的性能机理
2.1 SMA的级配结构
粗集料的配比超过了七成,颗粒与颗粒之间具有较好的嵌挤作用,能够抵御一定程度的荷载变形。而且在高温环境中,其抵御荷载变形的能力并不会因为沥青玛蹄脂粘度下降而降低,这是SMA路面具有高温抗车辙性能的主要原因。
2.2 SMA使用矿粉掺量
基本在8%~12%之间,沥青掺量为5.5%~6.5%,比密级配沥青高1个百分点。并且SMA混合料中掺有纤维作稳定剂,由此组成的沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面,能够缩小填集之间的间隙。在低温环境中,大部分混合料易温缩变形,但是SMA沥青玛蹄脂依然可保持较好的粘结度,能够提高路面结构的柔韧性,从而避免路面在低温条件下收缩变形甚至开裂。如果再掺加一部分改性沥青,则其低温抗裂性能会进一步提高。
2.3 SMA混合料的内部空隙率
基本不超过4%左右,混合料内部的水属于毛细水形态,不容易成为动力水,而且混合料因其具有较好的粘性,所以几乎不渗水。混合料加上玛蹄脂和集料的结合力好,混合料的水稳定性有较大改善。
2.4 SMA混合料中掺入质地
耐磨性良好的石材,矿料中掺有大量粗集料,间接级配。采用这种混合料铺筑的路面,其表面的空隙较大,构造有一定深度,这大大提高了路面的抗滑性,在降雨天气行车路面不会出现严重的水漂现象,因此说这种路面构造兼抗滑性和耐久性的功能特点,雨天行车时路面也不会出现水化飞溅而产生水雾,同时也对路面进行了有效降噪,提升了路面行车的安全性和舒适度。SMA的混合料内含丰富的玛蹄脂,集料间的空隙率很小,使得沥青与空气不会过多接触,因而路面具有一定的耐老化特性。SMA路面具有较高的密水性,能够隔水保护其下步的沥青层和基层,对于维持路面整体的强度和稳定性大有裨益。
3 SMA沥青路面施工原材料的质量控制
3.1 沥青
应用于SMA沥青路面的沥青主要是以SBS类改性沥青为主,这是由于SBS类改性沥青的感温性、粘弹性技术优势较为突出。
3.2 粗集料
由于粗集料在SMA中起到嵌挤以及形成骨架的作用,因此应当尽可能的选择使用机制非吸水性的粗集料,在施工中重点对粗集料的压碎值、磨耗值、坚固性、针片状颗粒含量以及软石含量等质量技术指标进行要求控制。
3.3 细集料
细集料应尽可能采用机制砂或石屑,细集料重点确保表观相对密度、坚固性、含泥量、砂当量、亚甲蓝值以及棱角性技术指标符合质量要求。
3.4 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,重点确保粒度范围(<0.6mm,100%、<0.15mm,90%~100%、<0.075mm,75%~100%)、亲水系数<1以及塑性指数<4%符合质量要求。
3.5 纤维稳定剂
组成SMA的纤维稳定剂可选用木质素纤维、矿物纤维等。实际施工中一般选用木质素纤维。木质素纤维具有良好的韧性、分散性和化学稳定性,吸水能力强,有非常优秀的增稠抗裂性能。其技术作用主要是:触变、防护、吸收、载体和填充剂。SMA沥青路面施工工艺过程质量控制施工之前的准备工作在SMA施工之前,不但要按照普通沥青混合料操作规程实施常规检查,而且对于进场材料要进行检验。
尽量增大抽检密度,一定不用不合格的材料。堆料场应实施场地硬化,以免把堆料场的土混进碎石里面。在各种规格的料堆之间应该进行隔离墙的设置,避免规格不相同的碎石混在一块。料堆应有突出的标示,以防上料的时候,装错料。对集料品种、规格、扁平细长颗粒、含水量、风化石含量以及含泥量进行经常的检查。一旦外观检查颗粒构成非正常,一定的筛分试验要进行。对于改性沥青,保温贮存温度不能小于140℃,它的运输温度不能少于150℃,不能长时间进行存放,针对现场进行加工的改性沥青,进行不间断地搅拌,防止改性剂离析。
完成制作的改性沥青温度需要达到沥青泵输送以及喷嘴喷出的要求标准,在符合施工要求的基础下,沥青的加热温度不可过高,经常控制在170-180℃。
3.6 SMA混合料的运输
SMA混合料的运输与摊铺对于改性沥青SMA混合料,它的运输及摊铺要求和普通沥青混合料进行比较,要对下面几方面的控制进行加强:对于运料车,要使用恰当尺寸的苫布实施藩盖,进而防止污染、保温及防止氧化,以免进行运输的过程里,因为SMA混合料温度减小,有硬壳的出现;针对以免离析的要求,在沥青混合料装车的时候,应最少分为五次进行放料,首次放料在车箱的前1/5地方,在完成各次放料以后,进行车辆的移动,进而保证可以均匀装料,减少堆料高度。对于大型运料车,能运用多次装载的办法实施装车。
在摊铺的时候,一旦有接头处缺料的出现,有摊铺带边缘缺料的出现,要进行人工修补。对于另外情况,应该铲除不合格部分,查找出原因,分析定出解决方案之后开始施工。针对控制温度的要求,运输车辆要在车箱里实施合理的打孔。当气温小于15℃的时候,或者在地表潮湿等情形下,摊铺应该禁止。进行摊铺之前,要复检下承层。摊铺机要进行夯锤及熨平板振动功能的起动,保证混合料摊铺的初始密度高于85%。
4 结语
综上所述,为了充分发挥SMA沥青路面的技术优势,必须在原材料选择、混合料配合比设计、生产拌和以及现场摊铺压实等阶段,按照不同的质量技术控制标准要求进行现场施工技术管理和质量管理,以确保SMA沥青路面施工质量,提高高速公路的整体建设水平。
参考文献:
[1]公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南(SHCF40-01-2002)[S].人民交通出版社,2018.
[2]公路沥青路面施行技术规范(JTGF40-2004)[S].人民交通出版社,2019.