改性沥青SMA在高速公路养护改善工程中的应用

技术动态

来源：发布日期：2006-12-27

摘　要本文结合工程实例，介绍改性沥青SMA在高速公路养护改善工程中的应用情况，提供了全面详细的改性沥青SMA配合比设计、设计检验、路用性能测试等工作的主要步骤与结论，特别强调了有关施工注意事项，并就SMA的使用与研究提出建议。

关键词  改性沥青SMA  配合比设计   施工   性能测试

1 引言
SMA（Stone Mastic Asphalt）最早起源于德国，主要用于对付带钉轮胎的碾压、提高路面抗摩擦能力和耐久性，从一九八十年代起，欧洲许多国家都将其作为一种标准的路面材料，在重交通道路上推广使用。一九九十年代初，美国从欧洲引进了SMA技术，并在本土化研究方面做了许多卓有成效的工作，特别是在马里兰州和佐治亚州，SMA铺面取得了很大成功。
我国在一九九二年引进了SMA路面技术，最早使用在首都机场东跑道，随后又在首都机场高速公路上铺筑了改性沥青SMA路面，至今我国已有多条高速公路采用SMA铺筑路面表层。
随着美国公路战略研究计划（SHRP）Superpave设计方法在中国的推广使用，基于路面实际使用性能的SMA材料更得到了广泛的认可，SMA路面施工技术已趋于成熟，SMA铺面的优良性能也得到了充分体现。
笔者从一九九七年开始接触SMA，二00二年、二00三年在205国道江苏省宁连（南京—连云港）高速公路养护改善工程中从事项目管理工作，铺筑了数十公里的改性沥青SMA路面，对SMA的工程应用有比较深刻的认识，现将南京段SMA施工应用情况总结如下，供各位同仁参考。

2 工程概况
宁连公路南京段是江苏省的一条重要干线公路，承担的交通量大且重载车辆多。该路段全部位于微丘区，采用全部控制出入的高速公路标准，全长24.5KM，老路分两期建设，于1996年全部建成通车，路面结构为水泥混凝土路面。由于投资与施工技术原因，该路基础先天不足，2001年进行的路面状况调查显示：全线总坏板率HBN为23.14%，大于20%，路面病害涉及养护规范中的所有类型，路面状况较差，已严重影响车辆的安全正常行驶，必须进行全面改造。
经反复研究，建设单位确定将此路改造为沥青路面。基本原则是：不改变原路线形，充分利用老路强度，对严重破损板块破除重浇，其余板块进行板底压浆处治；控制板顶单点弯沉值小于14（0.01mm）,增设玻纤格栅以阻止反射裂缝，再加铺沥青面层。原设计路面结构、试验路路面结构及最终采用的路面结构见图1-1、图1-2及图1-3。
4cm SMA13                    4cm SMA13                    4cm SMA13
6cm AC-20I                   6cm AC-20I                   8cmSUP25
  7cm AC-25I                  7cm AC-20I                   10cm LSAM25
（玻纤格栅）                 10cm LSAM基层               (玻纤格栅)
20cm水泥碎石基层            （玻纤格栅）                 2.5cm AC-10I
旧水泥路面                   旧水泥路面                  旧水泥路面
图1-1原设计路面结构       图1-2试验路路面结构   图1-3采用的路面结构

在本工程中应用的AC-10调平层、LSAM-25沥青碎石层、SUP-25沥青混凝土及改性沥青SMA-13表面层均为目前我国沥青路面最新技术，并且这种路面结构组合形式在全国也是独一无二，采用了完全柔性结构。
本工程于2002年3月6日开工，9月27日全线沥青路面摊铺结束。经江苏省交通厅质监站检测，工程质量评定为优良。
目前该路段路面使用状况依然良好。

3 改性沥青SMA配合比设计
1、本工程改性沥青SMA13配合比设计包括马歇尔试验设计和设计配合比检验两项内容。设计配合比由江苏省高速公路经营管理中心委托江苏省交通科学研究院，采用马歇尔试件体积设计法进行。
2、主要原材料检验结果如下：
5 结论与建议
道路现场取样的试验结果与道路目前良好的使用状况说明本工程SMA的设计与施工都是非常成功的。
改性沥青SMA将改性沥青技术与SMA路面技术有机结合起来，有效地扩展了这种沥青混合料的温度稳定域，使SMA路面耐温性能与耐久性能均有很大提高。
本工程将美国SHRP路面有关技术标准与我国现行技术规范、试验规程进行了对比，试图采用Superpave 设计方法对SMA的设计进行优化，对混合料体积指标的重视程度非常高。
由于本工程可能是我国高速公路上第一次大面积采用典型柔性路面结构，加强对道路使用状况及路用性能的观测、试验与分析意义重大。
笔者认为目前我国在SMA使用推广方面存在一些偏颇倾向，几乎所有工程均直接将其用于铺筑路面表面层，而我国高速公路沥青路面向来是表面层不薄，中、下面层不厚的。实际上，SMA本来应该仅仅作为抗水、抗磨耗层使用，国外技术规范大多将SMA列为主要的薄层罩面材料，另一种常用的磨耗层是OGFC。对此，我们有必要深刻反思，避免将SMA路面技术研究的本土化，演变成SMA材料使用的中国化。
针对SMA优良的使用性能，笔者建议在中国开展长寿命沥青路面研究中，可以考虑将其作为首选的表层罩面材料，其上疏下密的组织结构对路面水的封阻效果十分出色，这对路面早期水损害的防治具有重要意义。

主要参考文献：
1、江苏省宁连宁通公路管理处,江苏省交通科学研究院.全厚式沥青混凝土技术在高速公路水泥路面改造中的应用研究——技术研究报告.  2002.
2、沈金安.对我国沥青路面结构设计的一些思考.第一届全国公路科技创新高层论坛论文集. 北京: 外文出版社  2002.