第１２卷第２期 ２０１２年６月 江苏建筑职业技术学院学报 ＪＯｕＲＮＡＬ ＯＦ ＪＩＡＮＧＳＵ ＪＩＡＮＺＨＵ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２０１２ 改性沥青ＳＭＡ的应用及质量控制 乔鹏 （徐州市路兴公路工程有限公司，江苏徐州２２１１１６） 摘要：沥青玛蹄脂碎石混合料（ＳＭＡ）是近年来广泛使用的一种新型热拌沥青混合料．ＳＭＡ具 有良好的高温抗车辙，低温抗裂、抗滑和水稳定性．ＳＭＡ结构设计及施工工艺，与普通沥青混合料 有较大的差异．结合改性沥青ＳＭＡ应用实例，介绍这一产品的设计原理，配合比设计过程和施工 工艺，并就如何加强改性沥清ＳＭＡ的质量控制进行了探讨． 关键词：改性沥青；ＳＭＡ；配合比设计；温度；质量控制 中图分类号：ＴＵ ９９７ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５—３５５０（２０１２）０２—００１６—０４ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ａｓｐｈａｌｔ ＳＭＡ ＱＩＡＯ Ｐｅｎｇ （Ｘｕｚｈｏｕ Ｌｕｘｉｎｇ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｏｎｅ ｍａｓｔｉｃ ａｓｐｈａｌｔ（ＳＭＡ）ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｈｏｔ－ｍｉｘ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．ＳＭＡ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｒｕｔｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ ｔｅｍ— ｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｌｉｄｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ＳＭＡ ｈａｖｅ ｌａｒｇｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｗｉｔｈ ｎｏｒｍａｌ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｈｏｗ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎ— ｔｒｏｌ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ＳＭＡ ｃｏｍｂｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ；ＳＭＡ；ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ 沥青玛蹄脂碎石混合料ＳＭＡ（ｓｔｏｎｅ ｍａｓｔｉｃ ａｓ— 者在该路段工程实践中作了一些有益探索和尝试， ｐｈａｌｔ）是以沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集 料及较多的填料（矿粉）组成的沥青玛蹄脂，填充于 间断级配的粗骨料间隙，形成沥青混合料．ＳＭＡ具 有良好的路用性能，广泛应用于高速公路及地方干 线公路．近年来，徐州地区引进这一新材料，在￥３２２ 对ＳＭＡ的配合比设计和施工质量控制进行了研究 与分析Ⅲｌ ］． １ ＳＭＡ原材料配置 沥青采用ＳＢＳ改性沥青，实测ＳＢＳ改性沥青 各项技术指标如下： ２５。Ｃ针入度为７０×１０ ｍｍ；延度为３９ ｃｍ（５。Ｃ 时）和８１．９ ｅｍ（１５℃时）；软化点为７８（５℃时）；薄膜 加热试验，针入度比为７６ ９／６，延度为２５（５℃时）． 纤维采用北京捷路斯新材料有限公司生产 徐丰公路铜山段干线公路中推广应用．该路段为一 级公路，交通量大，超载车辆多，原有路面病害较 多，尤其是车辙较为严重．面层采用４ ｃｍ改型沥青 ＳＭＡ一１３结构改造该路段，取得了较好的效果．作 收稿日期：２０１２一Ｏ２—２８ 的ＪＬＳ—ＳＭＡ—Ｉ木质素纤维，纤维各项指标为 纤维长度小于６ ｍｍ，灰分含量为１４．５％，ｐＨ值 作者简介：乔鹏，男，江苏铜山人，工程师，工程硕士 Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｐｌｙｍ＠１２６．ｃｏｍ 为８．Ｏ６，吸油率为５．６倍，含水率为３．３％，比重 第２期 乔鹏：改性沥青ＳＭＡ的应用及质量控制 １７ 为１．５ ｇ／ｃｍ３．掺加用量为混合料总量的０．３％． ２ ＳＭＡ配合比设计 粗、细集料均采用徐州吴桥产辉绿岩，粗集料压碎 值为１１．２ ，针片状含量为４．３ ，细集料砂当量为 ２．１ 目标配合比设计 ８２ ，矿料和矿粉的密度及筛分结果见表１和表２［ ． 由于ＳＭＡ组成的特殊性，其组成与常规的密 表１集料密度测试结果 实沥青混凝土组成有较大不同．ＳＭＡ配合比设计 Ｔａｂ．１ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｄｅｎｓｉｔｙ 不能完全依靠马歇尔配合比设计方法，应由体积指 标确定．ＳＭＡ混合料可由粗集料骨架和沥青玛蹄 脂２部分组成，主要考虑２个方面：一是嵌挤作用 形成的粗集料骨架结构；二是具有足够粘结力的玛 蹄脂 Ｊ． 表２初试级配结果 为了保证粗集料骨架的形成，以４．７５ ｍｍ为关 Ｔａｂ．２ Ｉｎｉｔｉａｌ ｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ 键筛孔，选取Ａ、Ｂ、Ｃ初试级配．４．７５ ｍｍ筛孔通过 率分别为２８．１ 、２４．９％、２３．２ ，分别测定３种级 配的ＶＣＡＤＲＣ．初试油石比采用６．４ ，通过马歇 尔５Ｏ次击实成型试验，测定ＶＣＡｍｉｘ及ＶＭＡ等 指标．Ａ、Ｂ、Ｃ级配的混合料都要满足ＶＣＡｍｉｘ小 于ＶＣＡＤＲＣ和ＶＭＡ大于１７ 的要求．但Ｂ、Ｃ级 配混合料的空隙率（ＶＶ）过大，在施工中容易出现 现场ＶＶ超限的情况．综合判断选取Ａ集配作为配 合比设计级配，初试级配试验结果见表２和表３． 注：初试级配的合成密度（ｇ／ｃｍ。）分别为２．８４９、２．８４８、２．８４９ 表３初试级配体积分析 Ｔａｂ．３ Ｉｎｉｔｉａｌ ｇｒａｄａｔｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅ ａｎａｌｙｓｉｓ 按照４ 空隙率设计方法，对级配Ａ选取３种油石比，进行马歇尔试验，试验结果见表４，４ 空隙率对 应的最佳油石比约为６．４ ． 表４沥青混合料马歇尔试验结果 Ｔａｂ．４ Ｍａｒｓｈａｌｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ２．２ 目标配合比设计检验 １．１ ｍｍ；渗水系数几乎接近于０．上述项目测试结 项目检验：采用烧杯法进行沥青析漏试验，吸 果均符合要求．由此确定目标配合比为合成级配 漏损失为０．０２ ；肯特堡飞散损失试验，飞散损失 Ａ，最佳油石比为６．４ ９／６． 为３ ；在６Ｏ℃和０．７ ＭＰａ条件下进行车辙试验， ２．３生产配合比设计及试拌试铺 检测高温稳定性，动稳定度为７ ０４２次／ｒａｍ；浸水马 按冷料配合比上料，经过拌和机４级振动筛 歇尔残留稳定度为８９ ；试件表面的构造深度为 （筛孔分别为１９、１ｌ、６、３．５ ｒａｍ）２次筛分．从热料 １８ 江苏建筑职业技术学院学报 第１２卷 仓取样筛分，进行生产配合比设计，并按配比进行 马歇尔试验及车辙试验，各项指标都能达到设计 要求． 复压设备采用Ｉｎｇｅｒｓｏｌｌｒａｎｄ Ｄ—ｌｌ０双钢轮联动 ６ ６ ６ 振动压路机，终压采用钢轮压路机静压１遍，振 动３～４遍． 试拌采用意大利产玛莱尼３０００型沥青混合 料拌和机，改性沥青由常州某厂家生产，成品温 度控制在１７５℃左右，集料温度加热在２００℃以 上，改性沥青ＳＭＡ混合料的出厂温度控制至 １ ７５℃～１８５℃之间．木质素纤维采用投料机均 匀添加．混合料摊铺采用ＡＢＧ ４２３摊铺，初压、 按规范要求从现场取样，进行抽提筛分、马歇 ２ ２ ２ ∞ 尔试验、测定空隙率等体积指标测量，并进行了车 ２ ８ ６ 辙试验．试验结果见表５、表６．车辙试验动稳定度 为７ ８８５次／ｉｒａ，路面构造深度为１．１ ｍｍ，渗水试 ２ ２ ２ 验几乎不透水，压实度代表值为９９．０ ，各项指标 ∞ ２ ９ ９ 均满足设计指标技术要求． 鹅 ７ ７ 表５抽提筛分试验汇总 Ｔａｂ．５ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｔｅｓｔ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ 弘 ７ 油石比／ ３１．５ ６．２７ ６．３５ １００．０ １００．０ ２６．５ １００．０ １００．０ １９．０ １００．０ １００．０ １６．０ ９８．０ ９９．５ １３．２ ８２．０ ８５．６ 筛孔尺寸／ｒａｍ ９．５ ５５．２ ５８．０ ４．７５ ２７．４ ２７．４ ２．３６ ２３．１ ２２．２ １．１８ ３ ２Ｏ．３ １９．０ ３ ０．６ ４ ０ ０．３ １３．９ １５．２ ０．１５ １１．８ １２．６ ０．０７５ １０．０ １０．８ ８ ９ ｌ７．６ １７．４ ６．３５ １００．０ １００．０ １００．０ ９８．４ ８３．５ ５５．２ ２７．０ ２２．４ １９．１ １７．０ １４．４ １２．２ １Ｏ．６ ¨ ９ １ ２ ＂ ６ ７ ８ ９ ９ ９ 蛇 注：马氏指标要求，ＶＣＡｍｉｘ小于４Ｏ．３ ；Ｖｖ为３ ～４．５％；ＶＭＡ大于１７．０ ；ＶＦＡ为７５ ～８５ ；稳定度不小于５．５ ｋＮ；流值为２０￣４０ｍｍ． ３施工质量控制 ３．１温度控制 盖蓬布，必要时应加盖棉被，防止混合料表面结硬． 孔 ５ ４ ８ ４）混合料的摊铺、碾压要一气呵成．在尽可能 高的温度下进行，所有施工工序必须在混合料温度 由于改性沥青黏度较大，保证较高的施工温 下降至１００℃以前全部结束． ３．２后台控制 度，成为ＳＭＡ施工的关键环节．温度过高或过低都 不能保证施工质量，适宜的施工温度应根据黏温曲 线决定．参照其他改性沥青ＳＭＡ工程经验，结合试 １）级配控制．与密级配沥青混凝土不同， ＳＭＡ混合料对级配的变化特别敏感．生产ＳＭＡ 混合料应使用间歇式拌和机．级配的波动对混合 料性质影响很大．由于热料仓筛分情况受产量和 冷料变化等因素影响，级配总是存在一定的波 动，级配控制成为ＳＭＡ施工的难点．ＳＭＡ混合 拌试铺效果，确定混合料出厂温度应控制在１８０℃ 以内，超过１９０℃为废弃．为了保证施工温度，应注 意以下几个环节： １）改性沥青ＳＭＡ宜随配随用，不能长时间存 放，以防止离析．在满足施工进度的前提下，沥青的 加热温度不宜太高．通常情况下，改性沥青加热温 料４．７５ ｍｍ筛孔通过率的波动对混合料性质影 响最大．４．７５ ｍｍ通过率波动１ ，则混合料孔 度应控制在１７０℃～１８０℃之间． ２）改性沥青ＳＭＡ在拌和时，其集料温度应 加热至２００℃以上，尤其是对于改性沥青ＳＭＡ 路面．由于加入的冷矿粉及纤维数量较大，温度 隙率波动约０．５ ．因此，４．７５ ｍｍ筛孑Ｌ通过率 应尽量控制在±１ 范围内． ２）ＳＭＡ所需的细集料数量很少，为了保持准 确的数量和拌和机滚筒内集料的恒定温度，细集料 必须始终保持干燥状态，不能露天堆放，加棚或覆 盖十分必要． 不够高就不能分散均匀．拌和好的混合料储存时 间不得超过２４ ｈ． ３）改性沥青ＳＭＡ混合料在运输过程中必须加 ３）尽可能使用机械投入纤维，以保证纤维分 第２期 乔鹏：改性沥青ｓＭＡ的应用及质量控制 散均匀．本工程采用北京捷路斯新材料有限公司 生产的风送式纤维添加设备，利用机械将纤维打 碎，再利用风力将已打碎的纤维分散并送到拌和 锅中． ３．３前台控制 ４ 结语 １）采用ＳＢＳ改性沥青后，ＳＭＡ混合料的动稳 定度比不采用改性沥青的ＳＭＡ混合料的动稳定度 大得多，弯曲试验的破坏应力也普遍增大，说明高 温抗车辙性能、低温抗裂性能明显改善． ２）改性沥青ＳＭＡ配合比设计的重点是矿料各 １）ＳＭＡ摊铺．为了保证路面的平整度，要做到 缓慢、均匀、连续不间断摊铺．摊铺过程中不得随意 变换速度或中途停顿，摊铺速度为２～３ ｍ／ｍｉｎ．２ 台摊铺机应紧跟在一起，以形成良好的纵向热接 组分级配，控制体积指标和沥青用量，这是与普通 的密级配沥青混合料配合比设计的最大区别所在． ３）改性沥青ＳＭＡ在施工过程中应加强质量检 测，特别是注意温度、级配、沥青用量以及马歇尔试 验中ＶＶ、ＶＭＡ、ＶＣＡ、ＶＦＡ等体积指标，加强动态 质量管理． ４）改性沥青ＳＭＡ要严格把握温度在各个施工 缝，防止拼接处因降温难以压实而漏水．２台摊铺机 熨平板之间的距离不能超过５ ｍ．ＳＭＡ施工中应采 用有夯锤的ＡＢＧ摊铺机．夯锤的振捣作用既提高 了初始压实度，又能使细集料下沉，粗集料上浮，形 成ＳＭＡ路面表面粗糙，中下层密实的特点．夯锤振 级选用５级较合理． ２）ＳＭＡ压实．ＳＭＡ路面压实必须采用刚性 工序中的要求，严格控制混合料级配，认真组织落 实每一道施工工序． 参考文献： ［１］沈金安．改性沥青与ＳＭＡ路面［Ｍ］．北京：人民交通 出版社，１９９９． 碾压，不允许采用轮胎压路机碾压．压实工艺应 遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，压路机尽 可能紧跟摊铺机，以便在高温下达到更好的压实 效果ｉｓ］． 振动压实过程中应密切注意粗集料的的压碎、 ［２］ 中国工程建设标准化协会公路工程委员会．ＳＨＣＦ ４０— ０１—２００２公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南［Ｍ］．北 京：人民交通出版社，２００８． 棱角、嵌挤、泛油等现象．“高频率、低振幅”碾压非 常重要．施工中还应注意压实度的变化．对于ＳＭＡ 路面，由于集料的嵌挤作用，压实度比较容易达到， 但要防止“过碾压”． 施工成型后，沥青面层需要７～１０ ｄ甚至更长 ［３］交通部公路科学研究所．ＪＴＧＥ ４２—２ＯＯ５公路工程集 料试验规程Ｉｓ］．北京：人民交通出版社，２００５． ［４］交通部公路科学研究所．ＪＴＪ ０５２—２０００公路工程沥青 及沥青混合料试验规程Ｉｓ］．北京：人民交通出版社， ２００２． 时间方能完全硬化．在此之间，应加强早期交通管 制．避免大型车辆及拖拉机、兽力车的通行．避免转 死弯损伤表面和轮印、掉粒等情况． ［５］交通部公路科学研究所．ＪＴＧＦ ４ｏ一２Ｏ０４公路沥青路 面施工技术规范［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４． （责任编辑：陶红林）
