1、SM泌面設計與施工工藝控制王德元周宏云余堅李建平湖北省襄十高速公路建設指揮部摘要：SM泌面是一種新型瀝青路面結構，在長大縱坡、小彎半徑多，橋涵結構物密集、冬天雨雪多且氣溫低氣候惡劣等的山嶺重丘區，通過對SMA昆合料配合比精心設計、施工工藝過程有效監控，充分發揮SM泌面結構的優勢，提高路面的高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性，進而提高路面的耐久性、抗滑性等路面功能。有效地解決湖北省西北部山區高速公路建設中普通瀝青混凝土無法解決的難題。關鍵詞：山嶺重丘區；長大縱坡；小彎半徑；SMA路面設計；施工工藝控制1工程概況湖北省襄十(襄樊市十堰市)高速公路是西部開發大通道武漢至銀川高速公路的重要組成部分，它連

2、接鄂西北重鎮襄樊、十堰兩市，是我省第一條山嶺重丘區高速公路。襄十高速公路總建設里程155.9km，襄樊市都營至谷城縣段和襄荊漢十連接線約70km，采用平原微丘區高速公路標準修建；谷城縣段至武當山段約59km，采用山嶺重丘區高速公路標準修建，設計行車速度80kmh，路基寬度24.5m，雙向4車道，全封閉全立交，路面結構設計為瀝青混凝土路面。其中K374+623K382+009段地形復雜，主要表現在長大縱坡、小彎半徑多、橋涵結構物密集等，在高溫條件下，車輛軸載大，在上坡路段車速緩慢，瀝青混合料的抗剪切能力急劇下降而容易形成車轍；下坡路段要考慮抗滑功能要求；同時考慮到該路段冬天雨雪多且氣溫很低，經襄

3、十高速公路建設指揮部與設計單位共同研究決定該路段表面層采用SMA-13路面。2SMA路面的功能特性：瀝青瑪蹄脂碎石(SMA)是一種由瀝青、纖維穩定劑、礦粉及少量的細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗級料骨架間隙組成一體的瀝青混合料。2.1高溫穩定性在SMA勺組成中，礦料是間斷級配，粗集料占到70姆上，粗集料之間有良好的嵌擠作用，瀝青混合料產生非常好的抵抗荷載變形的能力,即使在高溫條件下，瀝青瑪蹄脂的粘度下降，對這種抵抗能力的影響也不會減小，有較強的高溫抗車轍能力。2.2低溫抗裂性SM觸用較多的礦粉(10%左右),瀝青用量多6.2%左右,同時使用纖維穩定劑,由此組成瀝青馬蹄脂包裹在粗集料表面，

4、充分填充集料間隙，在溫度下降、混合料收縮變形時，馬蹄脂有較好的粘結作用，它的韌性和柔性使混合料有較好的低溫變形性能。2.3水穩定性SMA昆合料的內部空隙率很小(4%左右),混合料在壓實狀態下很少或幾乎不滲水，再加上馬蹄脂和集料的粘結好,SMA混合料的水穩定性較普通AGAM和AK結構有較多的改善。2.4良好的耐久性SMA勺混合料內部被瀝青馬蹄脂充分填充，空隙率小，瀝青與空氣接觸少，因而瀝青混合料的耐老化性能好，其較密級配瀝青混凝土有良好的耐久性。2.5路面的表面功能由于采用堅硬的、耐磨的優質石料(玄武巖),礦料級配采用間斷級配，粗集料含量高，碾壓后表面形成大的空隙，因而構造深度大，使雨天高速行車

5、下不易產生水漂，抗滑性能提高，同時雨天的交通不會產生大的水霧和濺水；SMA路面的密水性好，對下面的瀝青層和基層有較強的保護作用，使路面能保持較高的整體強度和穩定性。3SMA-13混合料的配合比設計3.1原材料選擇瀝青：采用湖北省鄂州科氏公司生產PG76-22的SBS改性瀝青，其質量技術性質表1。30-國外建材科技2004年第25卷第1期表1瀝青質量技術指標試驗項目技術標準試驗結果針入度(25C,100g,5s)(0.1mm)407570.9針入度指數PI>-0.20.293延度(5C,5cmmin)cm>3050.6軟化點TR&IT>7076.5閃點C>2303

6、30溶解度*9999.8旋轉粘度(135C)(Pa-s)<31.86旋轉薄膜烘箱試驗(163C,85min)質量損失軟0.10.06針入度比源6568.3延度(5C)cm>2031.1(1) 粗集料：采用湖北省京山縣三陽石料場生產的玄武巖碎石，分三檔為1#料(169.5mm)、2#印(9.54.75mm)、3#料(4.752.36mm),其質量技術指標見表2。表2粗集料質量技術指標試驗項目技術標準試驗結果壓碎值農2515.7洛衫嘰磨耗盼2813.5粘附性等級>4級5級堅固性農1210.7視密度(g-cm-3)>2.61#:2.9552#:2.9313#:2.918細長扁

7、平顆粒含量軟157.5含泥量農10.4軟石顆粒含量盼10.6細集料：采用湖北省京山縣三陽石料場生產的玄武巖石屑和機制砂4#料(<2.36mm),其質量技術指標見表3。表3細集料質量技術指標試驗項目技術標準試驗結果視密度(g-cm-3)>2.52.948堅固性農127砂當量*6065填料:采用老河口市寶石水泥廠生產的石灰石礦粉，其質量技術指標見表4。表4礦粉質量技術指標試驗項目技術標準試驗結果視密度(g-cm-3)>2.52.697含水量%<10.2粒度范圍<0.6mm100100<0.15mm9010094.2<0.075mm7510087.9夕卜觀咖

8、團粒結塊無團粒結塊親水系數<10.6纖維穩定劑：采用德國CFF公司生產的TOPCE噤狀木質素纖維。其主要質量技術指標見表5。表5TOPCEL絮狀木質素纖維質量郊術指標試驗項目技術標準試驗結果灰分含量18咚5%,無揮發物17.5pH值7.5土1.08吸油率都小于纖維質量的5倍4.6含水率%<54.63.2SMA混合料目標配合比設計參照公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術指南SHCF40-01-2002的設計原則和步驟，采用馬歇爾體積設計方法以空隙率指標(4.0%)來進行最佳瀝青用量的確定。調整各礦料比例設計3種粗細不同的級配，三種級配的4.75mm通過率分別為中值、中值土4%,其礦粉數量相同，

9、使0.075mm通過率為10%左右(見表6和圖1)。表6集料篩分與合成級配SMA-13集料篩分與合成級配篩孔尺寸1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075摻配比例曙配比例%摻配比例%1#料10083.424.60.60.60.60.60.60.60.64742482#料10010098.79.80.60.60.60.60.60.62930323#料1001001009841.423.612.16.13.51.561004#料10010010010097.879.857.433.120.510.48810礦粉10010010010010010010098.693.3

10、88.2101010級配上限1001007534262420161512級配下限1009050201514121098級配中值1009562.52720.51916131210合成級配110092.264.227.020.818.315.813.211.610.2100合成級配210093.067.931.022.419.216.213.611.810.2100合成級配310092.063.423.420.318.516.213.711.910.310031-國外建材科技2004年第25卷第1期圖1SMA-13合成級配曲線圖根據規范規程要求采用搗實法測定大于4.75mm粗集料的松方密度并計算搗

11、實狀態粗集料骨架的間隙率見表7。表7搗實法試驗結果蕉配類型粗集料的毛體積密度(g-cm-3)粗集料的搗實松方密度(g-cm-3)骨架間隙率(VCADRC)%合成級配12.9101.71141.2合成級配22.9191.69641.8合成級配32.9161.65943.1應用馬歇爾試驗檢測方法對3種合成級配進行試驗，試驗結果如表8。表8馬歇爾試驗結果試驗項目技術要求合成級配1合成級配2合成級配3初試油石比%6.06.06.0纖維摻量。3.03.03.0馬歇爾試件擊實次數次雙面擊實50雙面擊實50次毛體積密度(g-cm-3)2.5282.5332.508最大理論密度(g-cm-3)2.6462.6

12、442.649空隙率VV%344.54.25.3礦料間隙率VMA%17.017.317.218.0粗集料骨架間隙率(VCAmix)<VCADRC40.143.437.4瀝青飽和度VFA758574.275.670.4穩定度法68.598.348.09根據以上試驗結果及選擇VCAmix<VCADRCVMA>17構要求作為設計級配，選擇級配1作為目標配合比設計級配。再以初試油石比的0.2%間隔6.0%、6.2%、6.4%進行馬歇爾試驗，確定6.2%為最佳油石比，試驗結果見表9。表9SMA混合料試驗結果試驗項目技術要求試驗結果最佳油石比%6.2纖維摻量。3.0馬歇爾試驗馬歇爾試件擊

13、實次數次雙面擊實50雙面擊實50毛體積密度(g-cm-3)2.537最大理論密度(g-cm-3)2.640空隙率VV%343.9礦料間隙率VMA%>17.017.3粗集料骨架間隙率(VCAmix)<VCADRC40.1瀝青飽和度VFA%758577.6穩定度kNA69.65謝倫堡瀝青析漏試驗%0.10.06、0.08肯塔堡飛散試驗%1510.3車轍試驗(次mm-1)>30005983、6130浸水馬歇爾試驗%8084.3凍融劈裂殘留強度比%8090.8構造深度mm0.81.51.1滲水系數(mLmin-1)<20基本不滲水3.3生產配合比設計根據目標配合比確定各冷料倉的

14、出料比例，然后對熱料倉的集料進行單倉篩分，確定生產配合比合成級配。在確定各單熱料倉的摻配比例時，注意以下兩個問題:(1)生產配合比合成級配曲線盡量和目標配合比合成級配曲線一致，特別是關鍵篩孔4.75mm和2.36mm的通過率要相近;(2)同時結合瀝青拌和樓的篩網和篩孔布置情況，各單熱料倉的摻配比率應協調，避免出現嚴重的溢料或等料現象，生產配合比設計結果見表10、表11、圖2。表10集料篩分與合成級配SMA-13集料篩分與合成級配篩孔尺寸1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075摻配比例%2#倉10087.51710.40.20.20.20.20.2413#倉100

15、100946.30.40.30.30.30.30.3334#倉10010010094.912.91.71.51.41.31.265#倉10010010099.596.168.846.530.118.88.69礦粉10010010010010010010098.593.481.811級配上限1001007534262420161512級配下限1009050201514121098級配中值1009562.52720.51916131210合成級配110094.964.028.120.717.515.513.712.210.010032-國外建材科技2004年第25卷第1期圖2SMA-13合成級配曲

16、線圖表11SMA混合料試驗結果試驗項目技術要求試驗結果最佳油石比%6.2纖維摻量。3.0馬歇爾試驗馬歇爾試件擊實次數次雙面擊實50雙面擊實50毛體積密度(g-cm-3)2.541最大理論密度(g-cm-3)2.642空隙率VV%343.8礦料間隙率VMA%>17.018.2粗集料骨架間隙率(VCAmix)<VCADRC(42.0)41.2瀝青飽和度VFA%758579.6穩定度kNA69.27謝倫堡瀝青析漏試驗農0.10.05、0.08肯塔堡飛散試驗盼159.5車轍試驗(次mm-1)>30005853、6210浸水馬歇爾試驗%8090.0凍融劈裂殘留強度比%8085.1構造深

17、度mm0.81.51.0滲水系數(mL-min-1)<20基本不滲水3.4SMA混合料的試拌和試鋪主要施工機械設備：瀝青拌和樓1套(意大利瑪蓮尼3000型)50裝載機6臺瀝青攤鋪機一ABG4231臺鋼輪壓路機:CC5222臺、HD1102臺運輸車(15t以上)25臺通過試驗路段的試鋪，從瀝青拌和站到現場混合料的攤鋪碾壓，施工組織和整個施工工藝安排都很合理，經對瀝青混合料和試驗路段的試驗檢測(表12、表13)都能滿足相關技術指標要求，因而具備正式生產的條件。表12SMA混合料試驗結果試驗項目技術要求試驗結果油石比(燃燒法)%6.25纖維摻量。3.0馬歇爾試驗馬歇爾試件擊實次數次雙面擊實50

18、雙面擊實50毛體積密度(g-cm-3)2.538最大理論密度(g-cm-3)2.642空隙率VV%343.9礦料間隙率VMA%>17.018.3粗集料骨架間隙率(VCAmix)<VCADRC(42.0)41.2瀝青飽和度VFA%758578.5穩定度kNA68.07謝倫堡瀝青析漏試驗%0.10.05、0.03肯塔堡飛散試驗。蚌159.5車轍試驗(次mm-1)>30005953、5764浸水馬歇爾試驗。8087.0凍融劈裂殘留強度比。8084.1表13試驗路段檢測結果樁號最大理論密度(g-cm-3)毛體積密度(g-cm-3)空隙率VV%壓實度%勾造深度滲水系數K377+490右

19、幅2.6502.5354.395.71.2基本不滲水K377+560右幅2.6502.5304.595.51.0基本不滲水K377+785右幅2.6502.5424.195.91.26基本不滲水(gcm3)來控制注：壓實度是以真空法最大理論密度儀測得最大理論密度的，控制在94%97咆間。松鋪系數為1.19。(1) 4施工工藝的控制SMA瀝青混合料的拌和SMA瀝青混合料的拌和采用意大利瑪蓮尼3000型間歇式拌和機，產量240260th。(2) 絮狀木質素纖維穩定劑采用機械利用風送式將纖維分散，再吹入拌和鍋里。拌和時間控制為干混合的拌和時間為15s,保證集料和木質素纖維充分混合，濕混合時間為35s

20、,保證混合料拌和均勻。溫度控制：瀝青加熱溫度控制在170C左右；集料的加熱溫度控制在185195C左右，且保證礦質集料的溫度在整個生產過程中保持基本恒定；瀝青混合料的出場溫度控制在170185C,派專人對瀝青混合料出場前的溫度檢測和加蓋帆布覆蓋。如發現溫度超過195C或花白等異常混合料給予廢棄。(4)逐盤打印出混合料各熱料倉集料用量、瀝青用量和繪制油石比波動圖。SMA瀝青混合料的運輸整個施工過程以攤鋪機為中心，根據攤鋪機的工作情況決定運輸車輛的數量，保證攤鋪機能連續均勻不間斷地鋪筑，避免車輛過多，而使SMA歷33-國外建材科技2004年第25卷第1期青混合料溫度降低。(1) 所有運輸車輛均采用

21、帆布覆蓋。運料車在離攤鋪機5080cm左右時以空擋停車，使其由攤鋪機推動前進，嚴禁運料車撞擊攤鋪機，以確保攤鋪的平整度。SMA瀝青混合料的攤鋪采用一臺拼裝寬度10.5m的ABG42理攤鋪機攤鋪。在攤鋪上面層時，攤鋪機安裝浮動式基準梁與熨平板的自動控制傳感器結合控制混合料的攤鋪標高和平整度。攤鋪機的攤鋪速度應與瀝青混合料拌和樓產量相協調，保證攤鋪機勻速不間斷攤鋪。攤鋪過程中，安排專人及時檢查鋪筑厚度和外觀質量，發現松鋪厚度不夠、局部離析、拖痕等問題及時趁高溫進行處理。SMA瀝青混合料的壓實混合料的碾壓按初壓、復壓、終壓3個階段進行，以“高溫、緊跟、高頻、低幅”為原則。用2臺CC522雙鋼輪振動壓

22、路機碾壓，緊跟攤鋪機后由邊緣向中央分隔帶方向碾壓，振動碾壓4遍，輪跡的重疊寬度以20cm為宜。終壓采用2臺HD110雙鋼輪壓路機靜壓，各1遍相鄰碾壓重疊1312碾壓輪寬度，消除輪跡，提高平整度。(2) 壓路機起步、剎車要緩慢，嚴禁在新攤鋪層上轉向、調頭或停機。溫度控制：初壓溫度：不低于160C;復壓溫度：不低于140130C;終壓溫度：不低于120C。5現場成品路段的檢測:(見表14)表14成品路段檢測結果樁號最大理論密度(g-cm-3)毛體積密度(g-cm-3)空隙率VV咖實度勾造深度滲水系數2.6502.5204.995.11.12.6502.5304.595.51.072.6482.52

23、54.695.41.22.6482.5234.795.31.152.6522.5374.395.71.032.6522.5424.895.21.0基本不滲水基本不滲水基本不滲水基本不滲水基本不滲水基本不滲水(gcm3)來控制，現場壓實度控制在，所有取K378+100右幅K378+500右幅K379+200右幅K379+700右幅K380+900左幅K381+500左幅注：壓實度以真空法測得最大理論密度94%97%t間。為了減少對成品路段的破壞性檢測芯地點勻在標線處，并及時進行填補。6結語(1)我國現行的改性瀝青技術標準公路改性瀝青路面施工技術規范(JTJ036)的改性瀝青分級主要以改性瀝青的針入度為依據，而針入度只說明25C時的稠度，不能代表其高溫和低溫特性