SMA瀝青路面的設(shè)計(jì)與施工

1、 SuperpaveSMA路面路面 施工技術(shù)講座施工技術(shù)講座 2013年5月10日n n主講人：張瑜n浙江省交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司測試中心n高級工程師n公路工程一級注冊建造師n市政工程一級建造師n公路、橋梁工程試驗(yàn)檢測工程師n聯(lián)系電話QQ號碼：651285157n郵箱：n歡迎聯(lián)系！ n SMA路面的設(shè)計(jì)與施工一、SMA的概念與特點(diǎn)n1、 SMA的概念與特點(diǎn)nSMA（Stone Mastic Asphalt）即瀝青瑪蹄脂碎石混合料，它是按照內(nèi)摩擦角最大的原則，以間斷級配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架;然后按照空隙率較小的原則，以瀝青瑪蹄脂填充骨架的空隙，形成一種骨架密

2、實(shí)結(jié)構(gòu)的瀝青混合料。nSMA的組成特點(diǎn)：三多一少n粗集料用量多：7080%n瀝青用量多： 6%左右n礦粉用量多： 10%左右n細(xì)集料用量少：1520% n普通密級配瀝青混凝土nSMA結(jié)構(gòu) n密級配瀝青混凝土與SMA的橫斷面比較 nSMA的特點(diǎn)n嵌擠的骨架高溫穩(wěn)定性好,抗車轍能力強(qiáng)n粗集料用量多路表粗糙抗滑、行車安全n空隙率較小抗水害、耐老化n瀝青用量多抗裂性好，耐久性好 二、原材料情況：集料巖性集料巖性細(xì)集料石灰?guī)r粗集料玄武巖或輝綠巖等硬質(zhì)巖石二、原材料情況：材料堆放 n1、不同規(guī)格、不同巖性的碎石材料嚴(yán)格分檔、隔離堆放，嚴(yán)禁混堆。各檔材料間設(shè)置高于2m的硬分隔墻，2m以上部分采用軟隔離；分隔

3、墻頂面高于料堆坡腳至少50cm以上，料堆形狀為梯形n2、上面層材料分三檔，其中02.36mm集料設(shè)雨棚。n3、拌和場地施工標(biāo)牌結(jié)合監(jiān)理規(guī)程有關(guān)原材料及混合料報驗(yàn)制度的規(guī)定，在材料堆放處設(shè)立原材料品名牌及報驗(yàn)牌，在拌和設(shè)備前設(shè)混合料配合比標(biāo)牌，并嚴(yán)格按施工配合比施工。n4、不同規(guī)格的材料設(shè)置明顯的標(biāo)識牌，原材料報驗(yàn)牌上注明材料品名、用途、規(guī)格、產(chǎn)地、檢驗(yàn)時間、檢驗(yàn)結(jié)果、監(jiān)理工程師是否同意使用等內(nèi)容。二、原材料情況：材料堆放二、原材料情況：材料要求n1、瀝青：采用改性瀝青 SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)（表1）檢測項(xiàng)目針入度100g,5s25針入度指數(shù)PI值軟化點(diǎn)(環(huán)球法)運(yùn)動粘度135動力粘度60延度5

4、cm/min5閃點(diǎn)溶解度TOFOT試驗(yàn)163，5h質(zhì)量變化針入度比25延度5單位單位(0.1mm)Pa.sPa.scm%cm技術(shù)技術(shù)要求要求4060075380030230990.67020二、原材料情況：材料要求n2、粗集料：采用反擊式破碎機(jī)軋制的碎石，石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、近立方體顆粒的碎石，進(jìn)場后按標(biāo)化工地的要求分檔堆放，并滿足表2的質(zhì)量技術(shù)要求。 粗集料質(zhì)量技術(shù)要求（表2）指標(biāo)石料壓碎值洛杉磯磨耗損失表觀相對密度吸水率粘附性堅(jiān)固性針片狀水洗法（0.075）軟石含量磨光值常溫高溫9.513.2mm4.759.5mm9.513.2mm4.759.5mm單位單位%級級%BPN技術(shù)技術(shù)

5、要求要求2024282.61.551210100.60.82.544二、原材料情況：材料要求指標(biāo)表觀相對密度堅(jiān)固性（大于0.3mm部分）砂當(dāng)量亞甲藍(lán)值棱角性（流動時間）單單 位位%g/Kgs技術(shù)要求技術(shù)要求2.6012705303、細(xì)集料：采用堅(jiān)固、潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)并有適當(dāng)級配的人工軋制的石灰?guī)r細(xì)集料，且不得含有泥土雜物，不能采用山場的下腳料。細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)見表3。 細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)（表3） 二、原材料情況：材料要求n4、填料：采用石灰?guī)r經(jīng)磨細(xì)得到的填料。填料必須干燥、清潔，填料質(zhì)量技術(shù)要求見表4。 填料質(zhì)量技術(shù)要求（表4）指標(biāo)表觀密度含水量粒度范圍外觀親水系數(shù)0.60.150

6、.075單位單位t/m3%技術(shù)技術(shù)要求要求2.61.01009010080100無團(tuán)粒無團(tuán)粒結(jié)塊結(jié)塊0.8二、原材料情況：材料要求n5、木質(zhì)素纖維：采用優(yōu)良的原生木材生產(chǎn)的絮狀木質(zhì)素纖維，技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表5的要求。 絮狀木質(zhì)素纖維質(zhì)量要求（表5）指標(biāo)灰分含量PH值吸油率含水率（以質(zhì)量計(jì)）單位單位%/%質(zhì)量要求質(zhì)量要求1857.51纖維質(zhì)纖維質(zhì)量的量的5倍倍5三、機(jī)械設(shè)備要求瀝青上面層施工機(jī)械使用表（表6）設(shè)備名稱單位數(shù)量型號要求備注拌和樓套13000以上木質(zhì)素纖維投放器臺2專用設(shè)備攤鋪機(jī)臺3ABG423等一臺備用雙鋼輪壓路機(jī)臺5進(jìn)口鋼輪壓路機(jī)，自重15噸以上1小型寶馬壓路機(jī)邊部碾壓自卸車輛30

7、20T以上智能瀝青灑布車輛1自動灑布三、機(jī)械配合情況 機(jī)械設(shè)備改造情況（1）、運(yùn)輸設(shè)備：采用大噸位的運(yùn)料車輛進(jìn)行運(yùn)輸，在運(yùn)料車的側(cè)面中部設(shè)高溫專用檢測孔，孔口距車廂底部約30cm。運(yùn)料車尾部加設(shè)擋板，以車輛頂升后不接觸攤鋪機(jī)底板并能有效的防止混合料外漏為度。（2）、攤鋪設(shè)備：a、攤鋪機(jī)螺旋布料器葉片在支撐處應(yīng)時行反裝。b、攤鋪機(jī)受料斗采用高強(qiáng)度耐熱橡膠擋板。c、攤鋪機(jī)螺旋布料器前擋板加鋼板擋板，避免擋板離地面過高造成混合料離析。 瀝青攤鋪機(jī)改裝n按省廳指導(dǎo)意見要求，對瀝青攤鋪機(jī)尾端螺旋進(jìn)行改裝，以防止混合料離析現(xiàn)象的產(chǎn)生瀝青攤鋪機(jī)改裝 攤鋪機(jī)受料斗加裝耐熱橡膠擋板 攤鋪機(jī)螺旋布料器前擋板加擋板

8、，避免擋板離地面過高造成混合料離析。 四、SMA-13改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì) n改性瀝青SMA-13混合料配合比設(shè)計(jì)包括：根據(jù)規(guī)定的材料和混合料指標(biāo)要求，通過試驗(yàn)選取合適的集料和改性瀝青、確定合理的集料配合比例、瀝青用量、混合料的最大理論密度、空隙率和瀝青飽和度。SMA瀝青混合料必須滿足穩(wěn)定度、流值、車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度的要求。 n(1）配合比設(shè)計(jì)的原則n選擇適當(dāng)?shù)募壟浔ＷC粗集料間相互嵌擠n使用強(qiáng)度高、立方體狀集料n較多地使用瀝青，空隙率為4%nVMA 16.5%n析漏、飛散滿足要求n滿足高溫穩(wěn)定性要求n滿足水穩(wěn)性要求 四、SMA-13改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)1、改性瀝青SMA-13上面層的設(shè)計(jì)

9、標(biāo)準(zhǔn) 上面層改性瀝青SMA-13集料級配通過率范圍（表7） 篩孔尺寸（mm）通過率（%）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075最小1009050201514121098最大1007534262420161512四、SMA-13改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)改性瀝青SMA-13馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求（表8） 試驗(yàn)項(xiàng)目單位技術(shù)要求馬歇爾試件擊實(shí)次數(shù)%兩面各擊75次空隙率%34.5集料間隙率%不小于17.0瀝青飽和度%7585穩(wěn)定度KN不小于6.0流值mm25四、SMA-13改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)改性瀝青SMA-13配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)技術(shù)要求（表9）檢驗(yàn)項(xiàng)目單位技

10、術(shù)要求車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度次/mm不小于3000水穩(wěn)定性：殘留馬歇爾穩(wěn)定度 凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比%85以上80以上滲水系數(shù)ml/min不大于50構(gòu)造深度mm0.91.3 n(4)配合比設(shè)計(jì)的步驟na初擬級配:選擇初試級配，按照下表的級配范圍擬定3個試驗(yàn)級配，使其4.75mm的通過量分別為表中級配范圍的中值、中值3%。nb測定VCA(粗集料間隙率)n按照T0309-2000或AASHTO TP19的試驗(yàn)方法，測定各試驗(yàn)級配粗集料骨架部分的粗集料間隙率VCADRYnc選擇初試瀝青用量n在滿足最小瀝青用量要求的情況下，擬定一個初試瀝青用量。根據(jù)我省玄武巖的狀況，集料的合成毛體積密度約為2.9g/cm3

11、左右，因此最小瀝青用量為5.7%(油石比為6.04%)。 nSMA最小瀝青用量要求集料的合成毛體積密度g/cm3 最小瀝青用量（油石比），%2.56.6(7.07)2.66.3(6.72)2.76.1(6.50)2.85.9(6.27)2.95.7(6.04)3.05.5(5.82) nd確定設(shè)計(jì)級配n對三個試驗(yàn)級配，采用初試瀝青用量，成型馬歇爾試驗(yàn)，測試混合料的VMA、VCAmix，n比較三組試驗(yàn)級配，選擇滿足： VCAmix 150 23km/h復(fù)壓130 35km/h終壓100110 36km/h壓路機(jī)加裝限速裝置 輪胎壓路機(jī)改進(jìn)裝置壓路機(jī)上增設(shè)圍裙 瀝青路面碾壓n5）由于在瀝青混合料中

12、摻加了路用纖維，因此對碾壓工藝的要求比較高。在碾壓過程中要注意碾壓溫度及碾壓方法，特別要遵循緊跟、慢壓、低幅、高頻、小水的原則。碾壓過程中壓路機(jī)有瀝青混合料碾輪現(xiàn)象時，可向碾壓輪灑少量水；n6）壓路機(jī)的折返點(diǎn)要隨著攤鋪進(jìn)程向前移動，這樣既保持了碾壓溫度，又不影響平整度。瀝青路面碾壓n壓路機(jī)并列碾壓方式成型后的SMA瀝青路面瀝青路面芯樣剖面n上面層芯樣橫向剖面SMA路面的人工處理n(1)盡量把人工操作降低到最低限度；n(2)應(yīng)供應(yīng)足夠的未離析的混合料到接縫上；n(3)必須注意在人工操作時，不要做多余的工作；在攤鋪機(jī)離析的部位人工灑一些細(xì)料來補(bǔ)平是正常和必要的，但是如果在未出現(xiàn)離析的部位也灑上細(xì)料

13、那將是畫蛇添足，尤其對于SMA來說，將導(dǎo)致碾壓成型的路面出現(xiàn)油斑。 六、工程實(shí)例及典型病害案例n (一)甬臺溫高速公路臺州院橋試驗(yàn)段99年n (二)320國道嘉興段 2000年 （三）甬臺溫高速公路平蒼段試驗(yàn)路段 （四）杭金衢高速公路常山段試驗(yàn)路段n（五）麗龍高速公路蓮都段試驗(yàn)路段n（六）杭浦高速公路n（七）02省道余杭段 n（一）甬臺溫高速公路平蒼段n2005年、2006年均出現(xiàn)深度車轍，最大車轍達(dá)5-10cm且出現(xiàn)松散現(xiàn)象；n2006年8月，實(shí)施試驗(yàn)段，中面層SUP-20，上面層SMA-13；n經(jīng)2006年、2007年度兩個最不利季考驗(yàn)，2007年10月再次觀測，車轍最深部位只有0.5cm

14、左右。 n（二）杭金衢高速公路常山段：n2006年出現(xiàn)車轍，最深部位達(dá)5-8cm；n2006年11月實(shí)施試驗(yàn)段，中面層SUP-20，上面層SMA-13；n經(jīng)2007年最不利季節(jié)考驗(yàn)，2007年10月再次觀測，車轍最深部位只有0.6cm左右。 n（三）麗龍高速公路蓮都段試驗(yàn)路段：n下面層AC-25使用50號瀝青，中面層SUP-20使用巖瀝青等四種結(jié)構(gòu)，上面層采用SMA-13添加木質(zhì)素纖維；nSMA-13主要技術(shù)指標(biāo)：n滲水系數(shù)：基本不滲水n構(gòu)造深度：1.1-1.4n摩擦系數(shù)：55-65n油石比6.2%，孔隙率4%,間隙率17.8%，飽和度77.5%；n4.75mm通過率27%；0.075mm通過

15、率11%左右； n（五）02省道余杭段路面n共進(jìn)行了8次試驗(yàn)段，其中地方道路上5次，主線上3次，其中兩次返工處理；n調(diào)整了5種不同配合比； n案例1：n為追求大的構(gòu)造深度，4.75mm通過率控制在27%，9.5mm通過率控制在52%(下限50%)，0.075mm通過率控制在10%左右；n結(jié)果：級配偏粗，表面構(gòu)造深度過大（1.3-1.5），滲水系數(shù)不合格；n結(jié)論：該級配9.5mm通過率偏小，導(dǎo)致構(gòu)造深度偏大；單獨(dú)調(diào)整9.5mm通過率不可行； n案例2：n為追求大的構(gòu)造深度，4.75mm通過率控制在25%，9.5mm通過率控制在55%(下限50%)，0.075mm通過率控制在11%左右；n結(jié)果：級

16、配偏粗，表面構(gòu)造深度過大（大于1.3），滲水系數(shù)仍然不合格；n結(jié)論：該級配4.75mm通過率偏小，導(dǎo)致構(gòu)造深度偏大；單獨(dú)調(diào)整4.75mm通過率也不可行； n案例3：n4.75mm通過率控制在27%，9.5mm通過率控制在52%(下限50%)，0.075mm通過率控制在11.3%左右；n結(jié)果：表面構(gòu)造深度大（1.1-1.3），基本不滲水,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合要求；n結(jié)論：4.75mm通過率不變，調(diào)整9.5mm與0.075mm通過率，相當(dāng)于增加礦粉填充9.5mm以上增加的孔隙；使用效果比較滿意；該配比屬于適用的粗型； n案例4：n4.75mm通過率控制在27%，9.5mm通過率控制在55%左右(下限

17、50%)，0.075mm通過率控制在10%左右；n結(jié)果：表面構(gòu)造深度適中（1.0-1.2），基本不滲水，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求；n結(jié)論：各篩孔均按照目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)來控制，使用效果最理想；該配比屬于適用的中型（傳統(tǒng)型）。 n案例5：n采用粗型級配，但是纖維添加時間控制不嚴(yán)，干拌時間不足，礦粉和纖維添加次序顛倒n結(jié)果：路面攤譜后開始碾壓時出現(xiàn)油量離析，導(dǎo)致路面出現(xiàn)條狀翻漿；n結(jié)論：纖維在SMA中起到吸油、加筋、增密作用，對SMA的使用效果影響很大，必須保證纖維的質(zhì)量與添加工藝及效果； n案例6：n采用粗型級配，但是為防止再次泛油，盲目減低瀝青用量，盲目降低施工溫度；n結(jié)果：路面壓實(shí)度不足，孔隙偏大，滲水系數(shù)大于500，局部達(dá)到1000多；n結(jié)論：SMA對瀝青用量敏感，最佳瀝青用量最大只有0.2%的可調(diào)整余地；SMA對溫度敏感，如果溫度不能保證，就不能稱做SMA，使用效果甚至比一般的瀝青混凝土還要差； n試驗(yàn)結(jié)論：nSMA路面的施工，必須做到以下幾點(diǎn)，才能保證施工質(zhì)量：n1、嚴(yán)格控制9.5mm、4.75mm、0.075mm篩孔的通過率；n2、保證礦粉的添加量，掌握合適的添加時機(jī)；n3、保證纖維的質(zhì)量、添加工藝、添加設(shè)備與添加效果；n4、保證準(zhǔn)