SMA改性瀝青在公路路面施工中的應(yīng)用
2011-11-30 來源：中國(guó)鳴網(wǎng)
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、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配（見表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)配范圍見表3。
表3 SMA-13S混合料要求級(jí)配范圍
通過篩孔百分率 SMA-13 通過篩孔百分率 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提高疲勞和開裂過程中所吸收的能量來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
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。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。
