SMA路面的設(shè)計(jì)材料要求及施工工藝

SMA路面的設(shè)計(jì)、材料要求及施工工藝曹榮吉所長，高工江蘇交科院·道路工程研究所SMA路面技術(shù)講座1SMA概述2SMA在國內(nèi)外的應(yīng)用情況3SMA配合比設(shè)計(jì)4SMA材料的要求5SMA施工工藝1SMA概述1.1SMA的概念1.2SMA的特點(diǎn)1.3SMA級配曲線1.1SMA的概念SMA（StoneMasticAsphalt）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，形成一種骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的瀝青混合料。1.2SMA的組成特點(diǎn)三多一少粗集料用量多：70~80%瀝青用量多：6%礦粉用量多：8%細(xì)集料用量少：15~20%1.3SMA13級配曲線1.3SMA13級配曲線

(0.45次方曲線)SMASMA1.2SMA的特點(diǎn)嵌擠的骨架——高溫穩(wěn)定性好,抗車轍能力強(qiáng)粗集料用量多——路表粗糙抗滑、行車安全空隙率較小——抗水害、耐老化瀝青用量多——抗裂性好，耐久性好車轍試驗(yàn)低溫彎曲蠕變試驗(yàn)2SMA在國內(nèi)外的應(yīng)用情況2.1國外2.2國內(nèi)2.3江蘇省2.1SMA的應(yīng)用概況——國外60年代起源于德國從80年代起在歐洲推廣，許多國家列入規(guī)范。90年代初引入美國，多個(gè)州修筑了試驗(yàn)路NCAT已經(jīng)于98年底完成了有關(guān)混合料設(shè)計(jì)的研究項(xiàng)目NAPA于2019年出版了《SMA設(shè)計(jì)與施工指南》2000年列入AASHTO規(guī)范歐洲普遍特點(diǎn):最大公稱粒徑較小、級配偏細(xì)，常用0/11、0/8、0/5等。SMA級配范圍較寬，設(shè)計(jì)有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性SMA配合比設(shè)計(jì)主要依靠馬歇爾、析漏試驗(yàn)對于怎樣才能使粗集料形成相互嵌擠的骨架沒有具體的試驗(yàn)方法及量化的指標(biāo)。近年級配要求趨嚴(yán)，級配范圍變窄美國SMA技術(shù)于90年代初傳到美國，并得到迅速發(fā)展出現(xiàn)了最大公稱粒徑變大、級配變粗、用油量相對減少的趨勢。最顯著的變化是粗細(xì)集料的比例不同。粗集料的定義對于不同的公稱粒徑的SMA，粗集料的定義不同。最大公稱粒徑與級配間斷點(diǎn)的關(guān)系最大公稱粒徑，mmSMA級配間斷點(diǎn)，mmSMA粗集料的定義，mm13.2~254.75>4.759.52.36>2.364.751.18>1.18NCAT的研究美國瀝青技術(shù)中心（NCAT）的研究表明，對于SMA13~SMA25，4.75mm作為級配的間斷點(diǎn)有著重要意義，4.75mm篩孔通過量的大小直接影響粗集料的嵌擠效果及VMA[4]。NCAT的研究NCAT還提出了采用式（1）來判別混合料中粗集料是否形成了嵌擠的骨架。

VCAMIX<VCADRY

（1）

式中：VCAMIX——為混合料中粗集料間隙率，%；

VCADRY——為干搗試驗(yàn)的粗集料間隙率，%。如果VCAMIX>VCADRY，則表明填充的細(xì)集料過多，將粗集料相互撐開，沒有形成骨架結(jié)構(gòu)，該級配不能接受。NC三AT的研三究NC三AT的研三究表三明[4三]，4.三75三mm的通三過率三與混三合料三的VM三A密切三相關(guān)三，只三有當(dāng)4.三75三mm的通三過率三小于30三%，VM三A才開三始增三加，三粗集三料的三嵌擠三作用三才能三逐漸三得以三發(fā)揮三。美國三的設(shè)三計(jì)規(guī)三范中4.三75三mm的通三過量三較小三（20三%~三28三%）2.三2三SM三A的應(yīng)三用概三況——國內(nèi)19三92年開三始引三入成立三了交三通部SM三A推廣三課題三組，三進(jìn)行三專題三研究三。推廣三課題三組于97年提三出了《S三MA推廣三建議三書》，99年6月《S三MA路面三施工三技術(shù)三指南》20三19年，三公路三瀝青三瑪蹄三脂碎三石路三面技三術(shù)指三南》至今三已有三二十三多個(gè)三省市三修筑三了SM三A試驗(yàn)三路，三很多三地區(qū)三已經(jīng)三大規(guī)三模推三廣應(yīng)三用SM三A。2.三3三SM三A的應(yīng)三用概三況——江蘇三省SM三A在江三蘇的三應(yīng)用三始于95年，三在寧三連、三寧通三公路三上修三筑了SM三A試驗(yàn)三路。98年以三來對SM三A路面三進(jìn)行三了大三量試三驗(yàn)、三研究先在三寧揚(yáng)三、寧三合、三寧杭三等老三路改三造項(xiàng)三目上三成功三地應(yīng)三用了三改性/普通三瀝青三的SM三A1三6/三SM三A1三3。20三00年開三始在三淮江三高速三公路三等新三建公三路應(yīng)三用20三19年：三連徐CD三E2三6、寧三靖鹽W、寧三宿徐R2三1至今20三19年底三總里三程已三超過70三0公里三。20三19連徐三高速SM三A1三320三19汾灌三高速三公路3.SM三A配合三比設(shè)三計(jì)3.三1配合三比設(shè)三計(jì)的三原則3.三2配合三比設(shè)三計(jì)的三要求3.三3配合三比檢三驗(yàn)的三要求3.三3配合三比設(shè)三計(jì)的三步驟3.三4注意三事項(xiàng)3.三1配合三比設(shè)三計(jì)的三原則選擇三適當(dāng)三的級三配保三證粗三集料三間相三互嵌三擠使用三強(qiáng)度三高、三立方三體狀三集料較多三地使三用瀝三青，三空隙三率為4%VM三A三>三17三%析漏三、飛三散滿三足要三求滿足三高溫三穩(wěn)定三性要三求滿足三水穩(wěn)三性要三求3.三2配合三比設(shè)三計(jì)的三要求試驗(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VV[1l％3－4.5礦料間隙率VMA[1l％不小于17.0粗集料骨架間隙率VCAmix不大于VCADRC瀝青飽和度VFA％75－85最小石比，合成集料毛體積相對密度2.92.82.72.6％％％％不小于5.7不小于6.0不小于6.3不小于6.6穩(wěn)定度KN不宜小于6.0流值mm2－53.三3配合三比檢三驗(yàn)的三要求檢驗(yàn)項(xiàng)目單位技術(shù)要求試驗(yàn)方法謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)的結(jié)合料損失[1]％不大于0.1T0732肯塔堡飛散試驗(yàn)的混合料損失(20℃)％不大于20T0733車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度[2]次／mm>3000T9719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T0709T0729構(gòu)造深度[3]

mm0.7－1.1T07313.三4配合三比設(shè)三計(jì)的三步驟⑴初擬三級配選擇三初試三級配三，按三照下三表的三級配三范圍三擬定3個(gè)試三驗(yàn)級三配，三使其4.三75三mm的通三過量三分別三為表三中級三配范三圍的三中值三、中三值±3三%。江蘇三地區(qū)SM三A級配三推薦三范圍

層次類型方篩孔尺寸（mm）上面層SBS改性瀝青SMA-1316.010013.290～1009.550～754.7522～322.3616～271.1814～240.612～200.310～160.159～130.0758～12⑵測定VC三A(粗集三料間三隙率)按照T0三30三9-三20三00或AA三SH三TO三T三P1三9的實(shí)三驗(yàn)方三法，三測定三各試三驗(yàn)級三配粗三集料三骨架三部分三的粗三集料三間隙三率VC三ADR三Y⑶選擇三初試三瀝青三用量在滿三足最三小瀝三青用三量要三求的三情況三下，三擬定三一個(gè)三初試三瀝青三用量三。根三據(jù)我三省玄三武巖三的狀三況，三集料三的合三成毛三體積三密度三約為2.三9g三/c三m3左右三，因三此最三小瀝三青用三量為5.三7%三(油石三比為6.三04三%)。SM三A最小三瀝青三用量三要求集料三的合三成毛三體積三密度三，g/三cm3最小三瀝青三用量三（油三石比三），%2.三5三6.三6三(三7.三07三)2.三6三6.三3三(三6.三72三)2.三7三6三.1三(6三.5三0)2.三8三5三.9三(6三.2三7)2.三9三5三.7三(6三.0三4)3.三0三5三.5三(5三.8三2)⑷確定三設(shè)計(jì)三級配對三三個(gè)試三驗(yàn)級三配，三采用三初試三瀝青三用量三，成三型馬三歇爾三試驗(yàn)三，測三試混三合料三的VM三A、VC三Ami三x，比較三三組三試驗(yàn)三級配三，選三擇滿三足:三V三CAmi三x<三VC三Adr三y，且4.三75三mm通過三率較三大的三一組三級配三為設(shè)三計(jì)級三配。⑸確定三設(shè)計(jì)三瀝青三用量根據(jù)三設(shè)計(jì)三級配三在初三試中三空隙三率的三大小三，擬三定3~三5個(gè)瀝三青用三量（三一般三間隔0.三3%），三成型三馬歇三爾試三件;馬歇三爾擊三實(shí)為50次/面；瀝青三混合三料的三拌合三、擊三實(shí)溫三度根三據(jù)瀝三青的三粘溫三曲線三確定三，相三應(yīng)的三粘度三分別三為0.三17三±0三.0三2P三a·三S、0.三28三±0三.0三3P三a·三S。對三于改三性瀝三青，三拌和三溫度三與擊三實(shí)溫三度應(yīng)三征詢?nèi)秊r青三供應(yīng)三商的三意見三；根據(jù)4%三(毛體三積密三度)的空三隙率三確定三設(shè)計(jì)三瀝青三用量三。⑹析漏三試驗(yàn)三。在混三合料三馬歇三爾試三驗(yàn)各三項(xiàng)指三標(biāo)滿三足設(shè)三計(jì)要三求后三，對三設(shè)計(jì)三瀝青三用量三的混三合料三進(jìn)行三析漏三試驗(yàn)三。普通三瀝青SM三A試驗(yàn)三溫度三為17三0三℃.析漏三試驗(yàn)三的瀝三青損三失應(yīng)三滿足<0三.2%的要三求。⑺飛散三試驗(yàn)飛散三試驗(yàn)三損失三不大三于20三%⑻車轍三試驗(yàn)SM三A的高三溫穩(wěn)三定性三好，三抗車三轍能三力強(qiáng)三，因三此車三轍試三驗(yàn)是三檢驗(yàn)三配合三比設(shè)三計(jì)的三一個(gè)三重要三環(huán)節(jié)。(9三)水損三害檢三驗(yàn)江蘇三省降三雨較三多，三瀝青三混合三料的三設(shè)計(jì)三應(yīng)特三別重三視水三穩(wěn)定三性的三檢驗(yàn)浸水三馬歇三爾試三驗(yàn)凍融三劈裂三試驗(yàn)3.三4S三MA配合三比設(shè)三計(jì)的三注意三事項(xiàng)混合三料最三大相三對密三度馬歇三爾擊三實(shí)次三數(shù)水穩(wěn)三定性三檢驗(yàn)混合三料體三積指三標(biāo)VmbVsbVbaVbVseVmmVaVMA空氣瀝青集料混合三料最三大相三對密三度計(jì)算三法集料三的視三密度集料三的毛三體積三密度集料三的平三均密三度實(shí)測三法真空三法溶劑三法最大三理論三密度三的影三響不同三方法三得到三的最三大理三論密三度，三對空三隙率三、設(shè)三計(jì)油三石比三有顯三著的三影響三。也三影響三對路三面的三壓實(shí)三度的三控制三。對于三吸水三率較三大的三集料三，這三種影三響將三更為三顯著三?！吨改稀分型迫]的三采用三礦料三毛體三積密三度計(jì)三算最三大理三論的三方法三，會三導(dǎo)致三設(shè)計(jì)三油石三比偏三低、三實(shí)際三空隙三率偏三大，三不夠三合理三。集料——瀝青三界面三示意三圖集料三表面三空隙三空隙集料三顆粒水能三夠滲三透但三瀝青三不能三滲透三的空三隙瀝青三能夠三滲透三的空三隙集料三視密三度集料三毛體三積密三度瀝青三浸入三的空三隙表面三孔隙集料三的有三效密三度在瀝三青混三合料三中，三集料三的有三效密三度測三定較三難“因三為礦三質(zhì)集三料表三面是三多空三隙的三，并三能不三同程三度地三吸收三水分三和瀝三青，三而且三水分三與瀝三青的三吸收三比例三隨每三一種三集料三而異三”[3三]。由于三瀝青三的滲三透性三比水三差，三所以三混合三料中三礦料三的有三效密三度應(yīng)三介于三表觀三密度三與毛三體積三密度三之間有效三密度吸收三的瀝三青瀝青三不能三浸入三的孔三隙表面三孔隙集料三的有三效密三度(2三)式中三：γi—混合三料中三礦料三的有三效密三度；γs—礦料三的表三觀密三度；γsb—礦料三的毛三體積三密度三。α—系數(shù)三，α∈三[0，1]。最大三理論三密度三的測三定對于三不同三礦料三、不三同級三配的三混合三料，三建議三采用三真空三法實(shí)三測測試三前瀝三青混三合料三老化2小時(shí)三。真空三法實(shí)三測最三大理三論密三度顆粒三尺寸三小于6.三4m三m分散三瀝青三混合三料計(jì)算三法在實(shí)三測的三基礎(chǔ)三上，三確定三系數(shù)α，采三用式三（2）得三到的三礦料三有效三密度三來計(jì)三算最三大理三論密三度；無條三件實(shí)三測時(shí)三，對三于江三蘇的三玄武三巖，三可取三礦料三的平三均密三度（α=三0.三5）來三近似三計(jì)算三最大三相對三密度三。試件三密度三測試——表干三法在使三用表三干法三時(shí)，三試驗(yàn)三者必三須注三意：三該方三法關(guān)三鍵是三在用三擰干三的濕三毛巾三擦拭三試件三表面三時(shí)要三制造三一種三真正三的飽三和面三干狀三態(tài)，三表面三既不三能有三多余三的水三膜，三又不三能把三吸入三孔隙三中的三水分三擦走三，得三到真三正的三毛體三積。表干三法3.三4S三MA配合三比設(shè)三計(jì)的三注意三事項(xiàng)混合三料最三大相三對密三度馬歇三爾擊三實(shí)次三數(shù)水穩(wěn)三定性三檢驗(yàn)馬歇三爾擊三實(shí)法馬歇三爾試三驗(yàn)法三是在20世紀(jì)30年代三末由三美國三密西三西比三州公三路局Br三uc三e三Ma三rs三ha三ll發(fā)明三。設(shè)計(jì)三標(biāo)準(zhǔn)三隨著三輪胎三氣壓三和軸三載的三變化三不斷三調(diào)整AA三SH三O試驗(yàn)三路目前軸荷三載作三用次三數(shù)路面三厚度ABC0>三10三0三*1三0650年代三的交三通荷三載現(xiàn)在三的交三通荷三載Su三pe三rp三av三e旋轉(zhuǎn)三壓實(shí)三表設(shè)計(jì)ESALS（106）壓實(shí)參數(shù)

N初始

N設(shè)計(jì)

N最大<0.3650750.3～<37751153～<308100160≥309125205交通三現(xiàn)狀交通三量增三長迅三速貨車三超載三現(xiàn)象三嚴(yán)重返回滬寧三東段三一個(gè)三車道三累計(jì)三當(dāng)量三軸次滬寧三高速三公路三東段50次/面為什三么用50次/面SM三A混合三料勁三度小三，容三易壓三實(shí)；骨架三嵌擠三結(jié)構(gòu)三，大三的擊三實(shí)功三可能三會破三壞粗三集料以往三的設(shè)三計(jì)經(jīng)三驗(yàn)缺陷交通三量增三長/超載與目三前的三路面三壓實(shí)三功相三比，三擊實(shí)三功偏三小75次/面為什三么用75次/面某些三集料三堅(jiān)硬三，很三難擊三實(shí)；適應(yīng)三交通三量增三長/超載三的需三要路面三壓實(shí)三功的三增加缺陷尚需三實(shí)踐三的檢三驗(yàn)3.三4S三MA配合三比設(shè)三計(jì)的三注意三事項(xiàng)混合三料最三大相三對密三度馬歇三爾擊三實(shí)次三數(shù)水穩(wěn)三定性三檢驗(yàn)水穩(wěn)三定性三檢驗(yàn)AA三SH三TO三-T三28三3AA三SH三TO三T三28三3研究三表明三，SM三A的空三隙率三大于6%時(shí)，三水損三害較三多發(fā)三生，三路面三的壓三實(shí)空三隙率三應(yīng)小三于6%AA三SH三TO三T三28三3試驗(yàn)三采用6%空隙三率的三試件三進(jìn)行三凍融三循環(huán)三，測三定其三劈裂三強(qiáng)度三比TS三R，作三為評三價(jià)SM三A混合三料水三穩(wěn)定三性的三指標(biāo)三。由于三試件三與路三面通三車早三期的三空隙三率比三較接三近（三約6%），三因此T2三83試驗(yàn)三較浸三水馬三歇爾三試驗(yàn)三、凍三融劈三裂試三驗(yàn)更三能反三映混三合料三的水三穩(wěn)定三性情三況。AA三SH三TO三-2三836%空隙三率；三飽水三率60三~7三5%-1三8℃,三16三h；60三℃三,2三4h劈裂強(qiáng)度比，TSR>70%16hours-18oC24hours60oC新型三的設(shè)三計(jì)方三法Su三pe三rp三av三e旋轉(zhuǎn)三壓實(shí)三法設(shè)三計(jì)生產(chǎn)三配合三比設(shè)三計(jì)的三注意三事項(xiàng)要點(diǎn)級配瀝青三用量體積三性質(zhì)三的一三致性與目三標(biāo)配三合比三的差三異棱角三性的三變化集料三除塵新鮮三礦粉三替代三回收三粉塵采用三工地三材料結(jié)果三用于QC三/Q三A目標(biāo)三配合三比是三粗加三工；三生產(chǎn)三配比三是精三加工4.三SM三A材料三的選三擇4.三1瀝青4.三2粗集三料4.三3細(xì)集三料4.三4礦粉4.三5纖維4.三6抗剝?nèi)鋭?.三1瀝青PG三76三-2三2PG64-22SB三S改性三瀝青三技術(shù)三要求檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求針入度（25℃，100g,5S）(0.1mm)最小50~80針入度指數(shù)PI-0.2~+1.0延度(5cm/mim,5℃)（cm）最小30軟化點(diǎn)(TR&B)(℃)最小65動(dòng)力粘度（60℃）(Pa.S)最小800動(dòng)力粘度（135℃）(Pa.S)最大3閃點(diǎn)（℃）最小230溶解度（%）最小99離析，軟化點(diǎn)差（℃）最大2.5彈性恢復(fù)（25℃）（%）最小70RTFOT試驗(yàn)后質(zhì)量損失（%）最大0.6針入度比（25℃）（%）最小65延度(5cm/mim,5℃)（cm）最小20SHRP性能等級PG76－224.三2粗集三料

指標(biāo)

技術(shù)要求

石料壓碎值不大于(％)24

洛杉磯磨耗損失不大于(％)30

視密度不小于(t/m3)2.60

吸水率不大于(％)2.0

對瀝青的粘附性不小于摻加抗剝離劑后不小于5級

堅(jiān)固性不大于(％)12

細(xì)長扁平顆粒含量不大于(％)13水洗法<0.075mm顆粒含量不大于(％)1號料0.62號料0.8

軟石含量不大于(％)3磨光值不小于(BPN)424.三3細(xì)集三料

指標(biāo)

技術(shù)要求

視密度不小于(t/m3)2.60

堅(jiān)固性不大于(％)12

砂當(dāng)量不小于(％)60（宜控制在70%以上）

水洗法<0.075mm顆粒含量不大于(％)12.54.三4礦粉

指標(biāo)技術(shù)要求視密度不小于(t/m3)2.50含水量不大于(%)1粒度范圍（%）<0.6mm100<0.15mm90～100<0.075mm80～100外觀無團(tuán)粒結(jié)塊親水系數(shù)<14.三5纖維三添加三劑SM三A的瀝三青用三量較三高，三為了三防止三施工三時(shí)混三合料三中瀝三青析三漏，三需要三在混三合料三中加三入穩(wěn)三定劑三。纖維三的種三類很三多，三如木三質(zhì)素三纖維三、礦三物纖三維、三玻璃三纖維三、有三機(jī)纖三維等三。研三究表三明，三木質(zhì)三素纖三維吸三油量三最大三、防三析漏三效果三最好三。木三質(zhì)素三纖維三中又三以松三散的三絮狀三纖維三分散三性、三穩(wěn)定三性最三佳。4.三5纖維三添加三劑建議三使用三絮狀三纖維三，采用三自動(dòng)三添加三的方三式。4.三6抗剝?nèi)鋭㏒M三A混合三料在三配合三比設(shè)三計(jì)時(shí)三應(yīng)進(jìn)三行抗三水損三害評三價(jià)，三如不三滿足三要求三，應(yīng)三采用三瀝青三抗剝?nèi)鋭┤?.SM三A施工三工藝5.三1拌和5