SMA改性沥青在公路路面施工中的应用
苗雨
摘要：沥青作为一种重要的工程材料在路面施工中发挥着重要的作用，尤其是近年来随着交通运输业的发展，对沥青和沥青混合料提出了更高的要求，为了提高路面的使用功能，保证行车舒适安全，尽可能的减少交通事故，一些新型路面结构，如改性沥青（SMA）路面，以其构造深度大、抗滑性能好、交通噪声低的优点，在实际道路路面施工中的到广泛的应用。
关键词：改性沥青(SMA)，混合料, 级配，稳定剂
一、SMA沥青玛蹄脂概述
沥青玛蹄脂碎石混合料(stone matrix asphalt，简称SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料，填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料。使用情况表明，SMA路面结构不仅在高温、重载时车辙变形量低，而且低温性能良好。SMA路面集中了AC路面的空隙率小、水稳定性及耐久性好，和AM路面的集料嵌挤作用好、高温抗车辙能力强，以及AK路面抗滑性能等优点，同时克服了AC路面的高温稳定性能不足、AM及AK的不耐裂、老化、抗水损坏性能差的特点。沥青结合料主要提高沥青混凝土的感温性（即高温稳定性和低温韧性）、防止混合料分散并提高路用性能，通常采用SBS改性沥青。
二、实验依据
（一）粗集料
粗集料的是降噪透水路面混合料的骨架，应具有良好的颗粒形状、强度要求、抗滑性能等要求。粗集料必须由具有生产许可证的采石场生产，保证干燥，表面应该洁净、粗糙。采用平湖石场辉绿岩。机扎碎石9.5-16mm（1#料）、4.75-9.5mm（2#料）和2.36-4.75mm（3#料）。
（二）细集料
细集料必须由具有生产许可证的采石场生产，表面应该洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配（见表1）。
表1 SMA-13S面层用细集料术要求及试验结果
指 标 试 验 结 果 技 术 要 求
视密度（t/m3） 2.872 不小于 2.60
小于0.075mm（%） 7.0 不大于 12.5
砂当量（%） 84 不小于 60
（三）矿粉填料
矿粉是沥青混合料中不可缺少的材料之一，用量往往高达8%-13%。矿物填充料按形状可分为粉状和纤维状，按化学组成可分为含硅化合物类、碳酸盐类等，主要有以下几种：
（1）滑石粉。它是由滑石经粉碎、筛选而制成。主要化学成分为含水硅酸镁，它的亲油性好，易被沥青润湿，可提高沥青的机械强度和耐候性，可用于耐酸、耐碱、耐热和绝缘性能的沥青制品中。
（2）石灰石粉。由天然石灰石分催、筛选而制成。主要化学成分为碳酸钙，属亲水性岩石，但亲水性较弱。它与沥青有较强的物理吸附力和化学吸附力，是较好的矿物填充料。
（3）云母粉。天然云母经粉碎、筛选制成。具有优良的耐热性、耐酸碱性和电绝缘性，用于房屋防护层有反射作用，可降低房屋温度，反射紫外线，防止老化，延长沥青使用寿命。
（4）石棉粉。一般由低级石棉经加工而制成。主要成分是钠、钙、镁、铁的硅酸盐，呈纤维状，富有弹性，具有耐酸、耐碱性和耐热性，是热和电的不良导体，内部有很多微孔，吸油量大，掺入沥青后可提高沥青的拉伸强度和温度稳定性。
（四）沥青
（1）当确定采用改性沥青铺筑路面时，首先应根据北京所在地的高温干燥、交通量繁重等要求，选择AH-70基质沥青、SBS改性剂（见表2）。
表2 沥青性能检测
AH-70沥青 SBS沥青
设计要求 实测结果 设计要求 实测结果
25℃针入度∕0.1mm 60~70 64 35~55 35
软化点∕℃ 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
粘韧性（N·m） · · 24.3 20.5
韧性（N·s） · · 16.8 12.4
SBS改性沥青马蹄脂碎石混合料需要采用比常规AC混合料粘度更大的沥青结合料，要求沥青必须符合“重交通道路沥青技术要求”，SBS类改性沥青改性剂剂量为3.5-5%。
（2）沥青混合料级配
SMA-13S混合料级配范围见表3。
表3 SMA-13S混合料要求级配范围
通过筛孔百分率 SMA-13 通过筛孔百分率 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）与ＡＣ混合料马歇尔实验对比（见表4）。
表4马歇尔实验
沥青种类 混合料类型 稳定度 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）稳定剂
纤维是一种柔软、纤细而且均匀的线状物或丝状物。与其他聚合物改性剂不同，纤维并不与沥青发生化学反应。使用纤维的主要目的是通过提高疲劳和开裂过程中所吸收的能量来提高沥青混合料的韧性。目前常用的纤维品种有木质纤维、合成纤维、矿渣纤维和玻璃纤维。
三、施工质量控制
（一）拌和
SMA混合料的拌和质量是保证路面质量的关键。SMA混合料的拌和必须满足AASTOH M156及其它相应的规定。改性沥青加热温度控制在160℃-165℃。集料加热温度在190℃-200℃，混合料出厂温度控制在175℃-185℃。拌和时间控制:在先掺木质纤维后干拌10-15S。加沥青后拌60S，保证充分拌和均匀。
（二）混合料的运输
SMA混合料运输采用，15t自卸车满足摊铺需要。为防止沥青与车厢粘结派专人在车厢侧板和底板涂一层隔离剂并无余液。混合料在运输时盖棉被不漏风。对每一车料的出厂温度进行检测检测控制温度175℃-185℃。
（三）摊铺
现场施工摊铺、压实与普通沥青混凝土施工类似。摊铺机采用ABG-423型采用滑动基准梁自动摊平.摊铺性能良好。在摊铺时，摊铺速度控制在2.5m/min确保摊铺连续、不停顿。同时对每车料进行现场温度检测，现场温度一般保持在170℃-180℃.摊铺温度在150℃-165℃压实顺序及碾压遍数控制:静压一初压2遍、振压一复压3遍、再静压一终压1遍。碾压时由外侧向中心，由低向高处碾压相邻碾压带叠1/3-1/2轮宽.初压后及时检查平整度。压路机振压时振动频率为35Hz路面压实成型后.经取芯样试验.检查路面厚度与压实度。要求结果均符合《沥青路面施工及验收规范》GB50092-96规定要求。
（四）质量检测
检测压实度的方法有钻芯取样方法和核子密度仪检测法。前者检测准确度高.但成本高、路面损害大.且测试周期长。后者试验方法简单经济、对路面无损害、检测速度快，但准确度较低。如果能用钻芯取样对核子密度仪进行标定，提高其检测准确度，那么核子密度仪的确是较为理想的检测方法。
四、结语
综上所述，虽然SMA路面在高温抗车辙、低温抗裂、疲劳抗裂、抗老化、抗水损害、抗滑及耐久性等方面都比传统的AC路面优越，在材料品质和质量控制方面也比AC路面要求高一些。但SMA结构的使用应结合各个国家各自的特点。我国的气候条件比较恶劣，各个地区之间的差别也比较大，加之施工机械、材料、经济条件的限制，完全照搬国外的经验,显然是行不通的，这一点在国内有些地区的试验路上已经表现出来。因此我们必须用科学的态度，从本地区的实际情况出发,探索一条SMA路面施工的新路子。
参考文献
[1] JTJ052—2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程.北京:人民交通出版社,2000.
[2] 交通部公路科学研究所.SMA混合料性能及指标的研究[R].交通部公路科学研究所,1999.6.
[3] 沈金安. 改性沥青与SMA路面[M].北京:人民交通出版社,1999.
