引言

SMA起源于德国，中国20世纪70年代开始研究应用SMA技术。压实作为路面施工的关键工序，是保证路面密实度的重要手段，对保证SMA路面综合性能也有重要影响。针对SMA压实技术，杨春霞通过研究不同温度下SMA－13的压实特点，得出有效压实时间的计算公式；柴志军基于正交试验，分析了拌和温度、压实温度、集料温度对SMA－13的压实度、空隙率和稳定度的影响中国沥青网sinoasphalt.com。由于沥青路面的性能与碾压工艺有十分密切的关系，而碾压工艺对材料特性又有较强的敏感性，为提高SMA的优越性能，本文对SMA材料特征和与之相适应的压实技术进行研究。

SMA对材料的要求

因矿料级配不同，形成了不同组织结构的沥青混合料，而混合料的结构状况、体积性能及施工特性共同决定了其路用性能。SMA混合料是由大比例的碎石骨架结构和丰富的沥青玛蹄脂填充，形成稳定的骨架密实结构。其对组成材料的要求有以下几方面。

(1)沥青混合料。SMA混合料采用的沥青应有较高的黏度和良好的弹性恢复能力。通过试验对比可知SMA混合料使用改性沥青时，其动稳定度、流值等指标均有显著提高。

(2)粗集料。SMA的高温稳定性主要基于含量较多的粗集料之间的嵌锁作用。为了得到优良的高温性能，要求选用质地坚硬、表面粗糙、抗磨耗、耐磨光、形状接近立方体的粗集料。不同品种石料对混合料性能有不同影响，相同级配和沥青含量下，辉绿岩或玄武岩等质地坚硬的石料组成的SMA混合料较石灰岩SMA混合料在动稳定度上要高出1倍以上。

(3)细集料。SMA属于间断级配，细集料在SMA中占较小的比例，一般不超过10%。AASHTO规范建议细集料采用机制砂，这是由于机制砂是采用坚硬岩石反复破碎制成的，具有良好的棱角性和嵌挤性能，有利于提高混合料的高温稳定性。

(4)填料。沥青只有吸附在矿粉表面形成薄膜，才能对粗、细集料产生黏附作用。在普通的沥青混合料中，填料的数量一般不会超过沥青的1.2倍，过多不仅拌和困难，而且对混合料的性质有不利影响。但SMA需要的填料数量要超过普通比例，一般达到1.8~2.0倍。

(5)纤维稳定剂。SMA混合料需要加入纤维稳定剂，以产生加筋、分散、稳定、增黏及吸附的作用。纤维稳定剂主要有3类：木质素纤维、矿物纤维和聚合物有机纤维，其用量一般分别为0.3%、0.4%、0.1%。

SMA混合料的级配特征

SMA的强度主要取决于沥青混合料的内摩阻力和粘结力，沥青类型、粗细集料特性、级配组成等因素都对混合料强度产生较大影响。

在进行沥青混合料组成设计时，可采用如连续级配和间断级配。间断级配是指级配中缺少一级或几级材料颗粒，级配不连续或者有突变形成。间断级配的断点一般设置在粗细集料分界处，使混合料具有较多的粗集料，形成石－石相抵的空间骨架结构。

沥青混合料按其级配结构特征可分为3种典型类型。一是悬浮密实结构：连续级配混合料材料从大到小连续存在，大颗粒以悬浮状态处于较小颗粒之中；这种结构密实度和强度较高，水稳定性、耐久性较好，但高温稳定性较差。二是骨架空隙结构：沥青混合料的粗集料形成互相嵌挤的骨架结构，而细集料数量较少，不足以填充骨架间隙；这种结构高温稳定性较好，但其空隙率较大。三是骨架密实结构，混合料中有足够数量的粗集料形成骨架，根据粗集料骨架空隙的大小加入足够的细集料和填料，具有较大密实度和较小的残余空隙率；此种级配是一种间断级配或介于连续和间断之间的级配形式，其集合了前2种结构的优点，是一种较为理想的结构类型。

SMA混合料是骨架密实结构的典型代表，级配组成中粗集料占矿料的70%以上，形成紧排骨架；在粗细集料分界筛孔处形成断点，少量细集料与沥青、矿粉和纤维所组成的玛蹄脂填充于粗集料形成的空隙之中，构成具有较小空隙的骨架密实结构。

SMA混合料的可压实性

在施工中，沥青混合料的材料特性、沥青种类和混合料级配特征决定了混合料的压实性。

集料对可压实性的影响主要取决于骨料的形状、表面结构、强度、耐磨性和颗粒间的嵌挤作用。在压实时，含有自然圆滑骨料的混合料颗粒间内摩阻力较小，颗粒之间容易滑动；而表面粗糙、多棱角的集料摩擦阻力较大，难于压实。黏性阻力是沥青黏性和混合料温度的函数；沥青结合料具有黏性和弹性特征；在高温时表现为黏性液体，在低温时表现为弹性固体；温度越低，沥青黏性越低，阻力越大，压实时不利于颗粒重新排列。混合料的级配也影响着沥青路面压实的难易程度，含有丰富粗集料的混合料难以压实，含有较多细集料则相对易于压实；填料过多，不易压实，填料过少，有可能造成路面离析。

SMA混合料级配中粗集料多、细集料少，突出了粗、细集料的破碎需求和棱角性，增加了集料之间的内摩阻力；同时沥青混合料选用的SBS改性沥青具有较大黏性，再加上纤维稳定剂加筋、增黏的作用，造成SMA混合料的黏性阻力大于一般沥青混合料。因此，SMA混合料在压实特性上表现为难于压实，对碾压工艺具有较高要求。

SMA混合料压实技术研究

压实设备选择

目前，沥青混合料压实机械主要有4类，分别是钢轮静作用压路机、钢轮振动压路机、轮胎压路机和振荡压路机。

钢轮静作用压实。静作用压实是利用压路机静荷载使材料达到剪切强度，从而产生相对位置移动，使沥青料中的颗粒处于更为稳定的位置，减少空隙率，增加稳定性。静作用压路机的主要性能参数为静线压力、钢轮直径和碾压速度。实践表明，对于骨架密实型混合料，使用静作用压路机很难达到较高的压实度，即使增加碾压遍数也无济于事。

振动压实。振动压实是利用振动压路机使混合料中的颗粒产生共振，减少颗粒间的摩擦阻力，使材料更容易达到密实状态。振动压实的主要参数为频率、振幅和速度。试验表明，沥青混合料在50~70Hz的激振频率范围能产生最好的压实效果。

轮胎压实。轮胎压路机通过改变轮胎充气压力或自身重量以改变接地面积，达到改变静压实力的效果。轮胎压实具有消除裂纹、均匀压实和“搓揉提浆”的压实特性。

振荡压实。振荡压实是在对压路机钢轮施加交变力偶的作用下，对混合料水平方向进行的压实。它将振动与搓揉结合在一起，有良好的压实效果，能防止沥青路面产生裂缝，使道路表面平整，对于难于压实的材料有特殊的功效，具有压实效率高、搓揉抗渗效果好和压实深度小的特点。

根据以上4种压实设备的压实特性，SMA碾压宜采用振荡和振动压路机进行高效压实，不宜采用轮胎压路机，避免轮胎的“搓揉提浆”使混合料中的沥青向上迁移，引起泛油，降低路面的构造深度。

SMA混合料压实技术要点

SMA含有大量粗集料，往往比常规混合料冷却得快，且通常使用改性沥青，因此压实应在较高的初温下进行，温度一般不低于160℃。

SMA的初压和复压应优先采用振荡压路机或高频低幅振动压路机，终压采用钢轮静作用压路机。这是由于SMA是紧排骨架混合料，具有很好的嵌挤作用，碾压过程不会产生推移。初压可利用振荡或振动碾压，振荡压实设备和高频振动压实效率高、深度小，可以大幅降低混合料的嵌挤阻力，快速提高压实度，适合SMA的材料特性和厚度要求。碾压过程中应严格控制振荡或振动碾压遍数，避免过度碾压加剧石料的磨损和破坏。

轮胎压路机的“搓揉提浆”作用会使SMA混合料中的沥青向上迁移引起泛油现象，并降低路面的构造深度，因此不宜使用轮胎压路机碾压SMA混合料。

结语

(1)SMA混合料具有“三多一少”的特征，即“沥青结合料多、粗集料多、填料多、细集料少”，所形成的骨架密实结构具有较好的高温稳定性、低温抗裂性和耐久性。

(2)材料和级配特征表明，SMA混合料难于压实，对设备和施工工艺有较高的要求。初压和复压应使用振荡或高频低幅振动压路机，终压采用钢轮静作用压路机。除非进行试验证明采用轮胎压路机有良好的效果外，压实过程中不宜使用轮胎压路机。