瀝青瑪脂碎石混合料是一種由瀝青、纖維穩定劑、礦粉及少量細集料組成的瀝青瑪脂結合料,填充于間斷級配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料,SMA混合料中瀝青結合料的質量必須滿足瀝青瑪蹄脂的需要,要有較高的粘度(在我國,必須采用符合“重交通量道路瀝青技術要求”的瀝青),以保證有足夠的高溫穩定性和低溫韌性。SMA路面結構不僅在高溫、重載時車轍變形量低,而且低溫性能也是非常優良,因此SMA瀝青路面在我國得到了較快發展。
集料、填料、纖維和瀝青材料嚴格按生產配合比、規定用量測定,并送進拌機內進行拌和。出料溫度一般在175℃~185℃,混合料拌和最高溫度不得高于195℃(超過195℃時應予以廢棄)。集料加熱溫度控制在190℃~200℃,這是因為加入的冷礦粉及纖維數量較大,溫度不高不能充分分散攪拌均勻;填料和木質素纖維不加熱。SMA混合料拌和以后,不能儲存時間太長,因為儲存時間太長將使混合料表面結成一層硬殼,而且SMA的瀝青用量要比普通瀝青混合料的瀝青用量高,時間長了會發生瀝青析漏,造成瀝青用量不均勻。因此,一般規定SMA混合料的儲存都不允許過夜,即當天拌制的必須當天使用完。
根據拌和站的生產能力、運距,公道來計算運料車輛,并采用20 t以上的自卸汽車運輸。為防止瀝青混合料粘板,料車的車廂要涂刷油水混合液,并提前對車廂進行整體清潔以保證車廂內無雜物。在運輸過程中應加蓋油布,以防表面混合料降溫結塊。運料車卸料必須倒凈,如有粘在車廂板上的剩料,必須及時清除,防止硬結。在運輸、等候過程中,如發現有瀝青結合料滴漏時,應采取措施糾正。到攤鋪現場后,應嚴格檢查SMA混合料到場溫度。
SMA混合料攤鋪前應對中面層進行嚴格檢查,對表面有損壞、油污、泥土等情況的應酌情修補或處理,表面泥土應徹底清掃干凈,必要時應用水沖洗。為保證攤鋪混合料的均衡和連續,現場必須保持一定數量的運料車,每臺攤鋪機前應不少于2輛~3輛待卸車。在攤鋪時若是采用大型履帶式攤展機,單幅攤鋪寬度應控制14.9m,攤鋪機按14.5m拼裝。松鋪系數確定為1.15,確保壓實厚度不低于4cm。攤鋪前熨平板必須預熱至85℃,并檢查熨平板的拱度、預熱接縫的原鋪層后方可起步行駛,并確定調整好攤鋪機作業時所必須的各項參數,根據拌和樓生產能力,必須保證攤鋪機勻速、不中斷的攤鋪,確保攤鋪質量,保證其厚度、平整度和密實度等各項指標。攤鋪機的受料斗應涂刷薄層隔離劑或防粘結劑,攤鋪溫度不低于160℃。
攤鋪機必須緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪,不得隨意變換速度或中途停頓,以提高平整度,減少混合料的離析。改性瀝青混合料及SMA混合料的攤鋪速度宜放慢至1~3m/min。當發現混合料出現明顯的離析、波浪、裂縫、拖痕時,應分析原因,予以及時排除。攤鋪系數應通過試驗段取得,一般情況下改性瀝青SMA的壓實系數在1.05左右。攤鋪機應采用自動找平方式,中、下面層宜采用鋼絲繩或鋁合金導軌引導的高程控制方式,鋪筑改性瀝青或SMA路面時宜采用非接觸式平衡梁。
SMA路面攤鋪后應及時碾壓,由專人負責指揮協調壓路機的碾壓路線和碾壓遍數,使攤鋪面在較短時間內達到規范規定的壓實度。混合料的壓實按照“高溫、緊跟、高頻、低幅”的八字方針進行。實踐證明,SMA混合料只能在高溫條件下,按照壓實工藝方能達到預期壓實效果。在壓實過程中,密切注意粗集料被壓碎、棱角、嵌擠、泛油等缺陷。過度碾壓是SMA結構的大忌,這樣會造成路面上面層無法穩定,只能通過控制碾壓遍數來控制壓實度。SMA的初壓、復壓宜用鋼輪振動壓路機碾壓,碾壓也是在遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則下進行。不得在低溫狀態下反復碾壓SMA,一般是碾壓五遍,即:靜壓一遍,振壓三遍,再靜壓一遍,以防止磨掉石料棱角、壓碎石料,破壞石料嵌擠。碾壓段長度控制在20m-30m為宜,SMA嚴禁使用輪胎壓路機。在初壓和復壓過程中,宜采用相同型號的壓路機并列成梯隊壓實,不宜采用首尾相接的縱列方式。采用振動壓路機壓實SMA路面時,壓路機輪跡的重疊寬度不應超過20cm,當采用靜載壓路機的時候,壓路機的輪跡應重疊1/3-1/4碾壓寬度。不得向壓路機輪表面噴涂油類或油水混合液,需要時可噴涂凈水或皂水。在碾壓過程中必須注意壓實度的變化,最好能使用核子密度儀,測出壓實度變化作為參考。碾壓完成后必須嚴格保證在壓實完成24小時后才能允許施工車輛通行。
接縫是影響路面平整度的一個重要因素。改性瀝青混合料路面冷卻后很堅硬,冷接縫處理很困難,在施工中應盡量避免瀝青混凝土冷卻后處理接縫。攤鋪時應保證充分的運料車,滿足攤鋪的需要,使縱向接縫成為熱接縫。在攤鋪特別寬的路面時,可在邊部設置擋板。
在處理橫接縫時,應在當天改性瀝青SMA路面施工完成后,在其冷卻之前垂直切割端部不平整及厚度不符合要求的部分(采用三米直尺沿縱向位置,在攤鋪段端部拉尺,使得直尺呈懸臂狀,以攤鋪層與直尺接觸處定出接縫位置,用鋸縫機割齊后鏟除;繼續攤鋪時,應將接縫鋸切時留下的灰漿擦洗干凈,涂上少量粘層改性瀝青,攤鋪機熨平板從接縫后起步攤鋪;碾壓時用鋼筒式壓路機進行橫向壓實,從已經施工完成的路面上開始碾壓逐漸移動新鋪面層),并用水將接縫處沖洗干凈;新混合料攤鋪前涂抹粘層油并用熨平板在表面層上預熱,下料攤鋪。接縫處碾壓應盡快處理,先縱向在5m-10m往返碾壓,再橫向在2m-4m碾壓,最后按正常的速度進行縱向碾壓。
SMA瀝青瑪蹄脂混合料是當前國際上公認的一種抗變形能力強、耐久性能較好的瀝青面層混合料。在低溫條件下,由于SMA混合料中有著相當數量的瀝青瑪蹄脂,當溫度下降時,瀝青瑪蹄脂具有較高的粘結能力,它的韌性和柔性使得混合料具有良好的低溫變形能力。SMA混合料空隙較小,瀝青與水或空氣的接觸較少,因而SMA混合料的水穩定性和抗老化性、抗疲勞性較普通瀝青混合料好;同時,又由于SMA混合料基本是不透水的,對中、下面層和基層有著較好的保護作用和隔水作用,使瀝青路面保持較高的整體強度和穩定性。此外,由于粗集料的良好嵌擠,混合料有非常好的高溫抗車轍能力,適用于高等級道路瀝青路面的上面層使用;同時由于瀝青瑪蹄脂的粘結作用,低溫變形性能和水穩定性也有較多的改善;添加纖維穩定劑,使瀝青結合料保持高粘度,其攤鋪和壓實效果較好;間斷級配在表面形成大孔隙,構造深度大,抗滑性能好;同時混合料的空隙又很小,耐老化性能及耐久性都很好。
在SMA混合料中,粗集料骨架空隙被富含瀝青的瑪蹄脂密實填充,并將集料顆粒粘結在一起,瀝青在集料邊、面形成較厚的瀝青膜。在混合時一方面要求使用堅硬、粗糙、耐磨的高質量碎石,另一方面采用間斷級配的礦料,壓實后表面形成的構造深度大,一般超過1mm,而摩擦系數也能滿足8BBM以上,這使得瀝青面層具有良好的抗滑性和耐磨性能,還能減少濺水,減少噪聲,從而提高道路行駛質量。
SMA路面表面粗糙,高溫穩定性、水穩定性和耐久性好,可避免早期損壞、減少維修養護費用,且能延長使用壽命。盡管初期投資有所增加,對施工工藝要求較高,但總體上仍將產生很好的經濟效益。SMA混合料的材料、設計和施工技術已較成熟,用以改善高速公路和城市道路切實可行,其作為高等級公路路面材料,具有廣闊的前景。