SMA改性瀝青在公路路面施工中的應用
2011-11-30 來源：中國鳴網
一、SMA瀝青瑪蹄脂概述
瀝青瑪蹄脂碎石混合料（stone matrix asphalt，簡稱SMA）是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂結合料，填充間斷級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路面結構不僅在高溫、重載時車轍變形量低，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，以及AK路面抗滑性能等優(yōu)點，同時克服了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。瀝青結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、實驗依據
（一）粗集料
粗集料的是降噪透水路面混合料的骨架，應具有良好的顆粒形狀、強度要求、抗滑性能等要求。粗集料必須由具有生產許可證的采石場生產，保證干燥，表面應該潔凈、粗糙。采用平湖石場輝綠巖。機扎碎石9.5-16mm（1#料）、4.75-9.5mm（2#料）和2.36-4.75mm（3#料）。
（二）細集料
細集料必須由具有生產許可證的采石場生產，表面應該潔凈、干燥、無風化、無雜質，并有適當的顆粒級配（見表1）。
表1 SMA-13S面層用細集料術要求及試驗結果
指標試驗結果技術要求
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8%-13%。礦物填充料按形狀可分為粉狀和纖維狀，按化學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。它是由滑石經粉碎、篩選而制成。主要化學成分為含水硅酸鎂，它的親油性好，易被瀝青潤濕，可提高瀝青的機械強度和耐候性，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。它與瀝青有較強的物理吸附力和化學吸附力，是較好的礦物填充料。
（3）云母粉。天然云母經粉碎、篩選制成。具有優(yōu)良的耐熱性、耐酸堿性和電絕緣性，用于房屋防護層有反射作用，可降低房屋溫度，反射紫外線，防止老化，延長瀝青使用壽命。
（4）石棉粉。一般由低級石棉經加工而制成。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，是熱和電的不良導體，內部有很多微孔，吸油量大，摻入瀝青后可提高瀝青的拉伸強度和溫度穩(wěn)定性。
（四）瀝青
（1）當確定采用改性瀝青鋪筑路面時，首先應根據北京所在地的高溫干燥、交通量繁重等要求，選擇AH-70基質瀝青、SBS改性劑（見表2）。
表2 瀝青性能檢測
AH-70瀝青 SBS瀝青
設計要求實測結果設計要求實測結果
25℃針入度∕0.1mm 60~70 64 35~55 35
軟化點∕℃ 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合料，要求瀝青必須符合“重交通道路瀝青技術要求”，SBS類改性瀝青改性劑劑量為3.5-5%。
（2）瀝青混合料級配
SMA-13S混合料級配范圍見表3。
表3 SMA-13S混合料要求級配范圍
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混合料馬歇爾實驗對比（見表4）。
表4馬歇爾實驗
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)生化學反應。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纖維、合成纖維、礦渣纖維和玻璃纖維。
三、施工質量控制
（一）拌和
SMA混合料的拌和質量是保證路面質量的關鍵。SMA混合料的拌和必須滿足AASTOH M156及其它相應的規(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℃。拌和時間控制:在先摻木質纖維后干拌10-15S。加瀝青后拌60S，保證充分拌和均勻。
（二）混合料的運輸
SMA混合料運輸采用，15t自卸車滿足攤鋪需要。為防止瀝青與車廂粘結派專人在車廂側板和底板涂一層隔離劑并無余液?；旌狭显谶\輸時蓋棉被不漏風。對每一車料的出廠溫度進行檢測檢測控制溫度175℃-185℃。
（三）攤鋪
現(xiàn)場施工攤鋪、壓實與普通瀝青混凝土施工類似。攤鋪機采用ABG-423型采用滑動基準梁自動攤平.攤鋪性能良好。在攤鋪時，攤鋪速度控制在2.5m/min確保攤鋪連續(xù)、不停頓。同時對每車料進行現(xiàn)場溫度檢測，現(xiàn)場溫度一般保持在170℃-180℃.攤鋪溫度在150℃-165℃壓實順序及碾壓遍數控制:靜壓一初壓2遍、振壓一復壓3遍、再靜壓一終壓1遍。碾壓時由外側向中心，由低向高處碾壓相鄰碾壓帶疊1/3-1/2輪寬.初壓后及時檢查平整度。壓路機振壓時振動頻率為35Hz路面壓實成型后.經取芯樣試驗.檢查路面厚度與壓實度。要求結果均符合《瀝青路面施工及驗收規(guī)范》GB50092-96規(guī)定要求。
（四）質量檢測
檢測壓實度的方法有鉆芯取樣方法和核子密度儀檢測法。前者檢測準確度高.但成本高、路面損害大.且測試周期長。后者試驗方法簡單經濟、對路面無損害、檢測速度快，但準確度較低。如果能用鉆芯取樣對核子密度儀進行標定，提高其檢測準確度，那么核子密度儀的確是較為理想的檢測方法。
四、結語
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，在材料品質和質量控制方面也比AC路面要求高一些。但SMA結構的使用應結合各個國家各自的特點。我國的氣候條件比較惡劣，各個地區(qū)之間的差別也比較大，加之施工機械、材料、經濟條件的限制，完全照搬國外的經驗,顯然是行不通的，這一點在國內有些地區(qū)的試驗路上已經表現(xiàn)出來。因此我們必須用科學的態(tài)度，從本地區(qū)的實際情況出發(fā),探索一條SMA路面施工的新路子。
