SMA路面技术的讲义课件

1、SMA路面技术讲座曹荣吉所长，高工江苏交科院道路工程研究所沪宁高速公路扩建工程路面培训材料SMA路面技术讲座1 SMA概述2 SMA在国内外的应用情况3 SMA配合比设计4 SMA材料的要求5 SMA施工工艺1 SMA概述1.1 SMA的概念1.2 SMA的特点1.3 SMA级配曲线1.1 SMA的概念SMA（Stone Mastic Asphalt）即沥青玛蹄脂碎石混合料，它是按照内摩擦角最大的原则，以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架;然后按照空隙率较小的原则，以沥青玛蹄脂填充骨架的空隙，形成一种骨架密实结构的沥青混合料。1.2 SMA的组成特点三多一少粗集料用量多：7080%沥青用量

2、多：6%矿粉用量多：8%细集料用量少：1520%1.3 SMA13级配曲线1.3 SMA13级配曲线 (0.45次方曲线)SMASMA1.2 SMA的特点嵌挤的骨架高温稳定性好,抗车辙能力强粗集料用量多路表粗糙抗滑、行车安全空隙率较小抗水害、耐老化沥青用量多抗裂性好，耐久性好车辙试验低温弯曲蠕变试验2 SMA在国内外的应用情况2.1 国外2.2 国内2.3 江苏省2.1 SMA的应用概况国外60年代起源于德国从80年代起在欧洲推广，许多国家列入规范。90年代初引入美国，多个州修筑了试验路NCAT已经于98年底完成了有关混合料设计的研究项目NAPA于2019年出版了SMA设计与施工指南2000年

3、列入AASHTO规范欧洲普遍特点:最大公称粒径较小、级配偏细，常用0/11、0/8、0/5等。SMA级配范围较宽，设计有很强的经验性SMA配合比设计主要依靠马歇尔、析漏试验对于怎样才能使粗集料形成相互嵌挤的骨架没有具体的试验方法及量化的指标。近年级配要求趋严，级配范围变窄美国SMA技术于90年代初传到美国，并得到迅速发展出现了最大公称粒径变大、级配变粗、用油量相对减少的趋势。最显著的变化是粗细集料的比例不同。粗集料的定义对于不同的公称粒径的SMA，粗集料的定义不同。最大公称粒径与级配间断点的关系最大公称粒径，mmSMA级配间断点，mmSMA粗集料的定义，mm13.2254.754.759.52

4、.362.364.751.181.18NCAT的研究美国沥青技术中心（NCAT）的研究表明，对于SMA13SMA25，4.75mm作为级配的间断点有着重要意义，4.75mm筛孔通过量的大小直接影响粗集料的嵌挤效果及VMA4。NCAT的研究NCAT还提出了采用式（1）来判别混合料中粗集料是否形成了嵌挤的骨架。 VCAMIXVCADRY，则表明填充的细集料过多，将粗集料相互撑开，没有形成骨架结构，该级配不能接受。NCAT的研究NCAT的研究表明4，4.75mm的通过率与混合料的VMA密切相关，只有当4.75mm的通过率小于30%，VMA才开始增加，粗集料的嵌挤作用才能逐渐得以发挥。美国的设计规范中

5、4.75mm的通过量较小（20%28%）2.2 SMA的应用概况国内1992年开始引入成立了交通部SMA推广课题组，进行专题研究。推广课题组于97年提出了SMA推广建议书，99年6月SMA路面施工技术指南2019年，公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南至今已有二十多个省市修筑了SMA试验路，很多地区已经大规模推广应用SMA。2.3 SMA的应用概况江苏省 SMA在江苏的应用始于95年，在宁连、宁通公路上修筑了SMA试验路。98年以来对SMA路面进行了大量试验、研究先在宁扬、宁合、宁杭等老路改造项目上成功地应用了改性/普通沥青的SMA16/SMA13。2000年开始在淮江高速公路等新建公路应用2019

6、年：连徐CDE26、宁靖盐W、宁宿徐R21至今2019年底总里程已超过700公里。2019 连徐高速SMA132019 汾灌高速公路3.SMA配合比设计3.1 配合比设计的原则3.2 配合比设计的要求3.3 配合比检验的要求3.3 配合比设计的步骤3.4注意事项3.1配合比设计的原则选择适当的级配保证粗集料间相互嵌挤使用强度高、立方体状集料较多地使用沥青，空隙率为4%VMA 17%析漏、飞散满足要求满足高温稳定性要求满足水稳性要求3.2配合比设计的要求试验项目单 位技术要求马歇尔试件击实次数两面各击75次空隙率VV1l34.5矿料间隙率VMA1l不小于17.0粗集料骨架间隙率VCAmix不大于

7、VCADRC沥青饱和度VFA7585最小石比，合成集料毛体积相对密度 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稳定度KN不宜小于6.0流值mm253.3配合比检验的要求检验项目单位技术要求试验方法谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失1不大于0.1T0732肯塔堡飞散试验的混合料损失(20)不大于20T0733车辙试验动稳定度2次mm3000T9719水稳定性：残留马歇尔稳定度 冻融劈裂试验残留强度比85以上80以上T0709T0729构造深度3 mm0.71.1T07313.4配合比设计的步骤初拟级配选择初试级配，按照下表的级配范围拟定3个试验级配，使其4.75mm的

8、通过量分别为表中级配范围的中值、中值3%。江苏地区SMA级配推荐范围 层次 类型方筛孔尺寸（mm）上面层SBS改性沥青SMA-1316.010013.2901009.550754.7522322.3616271.1814240.612200.310160.159130.075812测定VCA(粗集料间隙率)按照T0309-2000或AASHTO TP19的实验方法，测定各试验级配粗集料骨架部分的粗集料间隙率VCADRY选择初试沥青用量在满足最小沥青用量要求的情况下，拟定一个初试沥青用量。根据我省玄武岩的状况，集料的合成毛体积密度约为2.9g/cm3左右，因此最小沥青用量为5.7%(油石比为6.

9、04%)。SMA最小沥青用量要求集料的合成毛体积密度，g/cm3 最小沥青用量（油石比），% 2.5 6.6 (7.07) 2.6 6.3 (6.72) 2.7 6.1 (6.50) 2.8 5.9 (6.27) 2.9 5.7 (6.04) 3.0 5.5 (5.82)确定设计级配对三个试验级配，采用初试沥青用量，成型马歇尔试验，测试混合料的VMA、VCAmix，比较三组试验级配，选择满足: VCAmix VCAdry ，且4.75mm通过率较大的一组级配为设计级配。确定设计沥青用量根据设计级配在初试中空隙率的大小，拟定35个沥青用量（一般间隔0.3%），成型马歇尔试件;马歇尔击实为50次/

10、面；沥青混合料的拌合、击实温度根据沥青的粘温曲线确定，相应的粘度分别为0.170.02PaS、0.280.03PaS。对于改性沥青，拌和温度与击实温度应征询沥青供应商的意见；根据4%(毛体积密度)的空隙率确定设计沥青用量。析漏试验。在混合料马歇尔试验各项指标满足设计要求后，对设计沥青用量的混合料进行析漏试验。普通沥青SMA试验温度为170 .析漏试验的沥青损失应满足 100 *10650年代的交通荷载 现在的交通荷载Superpave旋转压实表设计ESALS（106）压实参数 N初始 N设计 N最大0.3650750.33775115370%16 hours -18 oC24 hours 60

11、 oC新型的设计方法Superpave旋转压实法设计生产配合比设计的注意事项要点级配沥青用量体积性质的一致性与目标配合比的差异棱角性的变化集料除尘新鲜矿粉替代回收粉尘采用工地材料结果用于QC/QA目标配合比是粗加工；生产配比是精加工4.SMA材料的选择4.1 沥青4.2 粗集料4.3 细集料4.4 矿粉4.5 纤维4.6 抗剥落剂4.1 沥青PG76-22PG64-22SBS改性沥青技术要求检验项目技术要求针入度（25，100g,5S）(0.1mm) 最小5080针入度指数PI -0.2+1.0延度(5cm/mim,5)（cm） 最小30软化点(TR&B)() 最小65动力粘度（60）( Pa

12、.S) 最小800动力粘度（135）( Pa.S) 最大3闪点（） 最小230溶解度（%） 最小99离析，软化点差（） 最大2.5弹性恢复（25）（%） 最小70RTFOT试验后质量损失（%） 最大0.6针入度比（25）（%） 最小65延度(5cm/mim,5)（cm） 最小20SHRP性能等级PG76224.2粗集料 指 标 技术要求 石料压碎值 不大于()24 洛杉矶磨耗损失 不大于()30 视密度 不小于(t/m3)2.60 吸水率 不大于()2.0 对沥青的粘附性 不小于掺加抗剥离剂后不小于5级 坚固性 不大于()12 细长扁平颗粒含量 不大于()13水洗法0.075 mm颗粒含量 不

13、大于()1号料0.6 2号料0.8 软石含量 不大于()3磨光值 不小于(BPN)424.3细集料 指 标 技术要求 视密度 不小于(t/m3)2.60 坚固性 不大于()12 砂当量 不小于()60（宜控制在70%以上） 水洗法0.075 mm颗粒含量 不大于()12.54.4矿粉 指 标技术要求视密度 不小于(t/m3)2.50含水量 不大于(%)1粒度范围（%）0.6mm1000.15mm901000.075mm80100外观无团粒结块亲水系数14.5纤维添加剂SMA的沥青用量较高，为了防止施工时混合料中沥青析漏，需要在混合料中加入稳定剂。纤维的种类很多，如木质素纤维、矿物纤维、玻璃纤维

14、、有机纤维等。研究表明，木质素纤维吸油量最大、防析漏效果最好。木质素纤维中又以松散的絮状纤维分散性、稳定性最佳。4.5纤维添加剂建议使用絮状纤维，采用自动添加的方式。4.6抗剥落剂SMA混合料在配合比设计时应进行抗水损害评价，如不满足要求，应采用沥青抗剥落剂。5.SMA 施工工艺5.1 拌和5.2 运输5.3 摊铺5.4 碾压5.5 施工控制5.1 拌和由于使用了纤维，拌和时间延长应采用自动纤维添加装置拌和温度：普通沥青由粘温曲线确定、改性沥青由供应商提供拌和次序拌和次序5.2 运输大吨位自卸车加盖棉被、毡布不宜用柴油作隔离剂摊铺现场待卸车不少于5辆5.3 摊铺确保摊铺温度摊铺速度均衡松铺系数较小（1.11.15)5.4 碾压双钢轮压路机,812吨紧跟、慢压、高频、低幅压路机速度不超过5km/h防止过度碾压一般不使用胶轮压路机压实后的空隙率6%5.5 施工控制SMA的施工除了应建立健全的质量管理、监理体系及进行完善的施工组织设计以外，应特别重视以下几个环节。 稳定料源 严格控制级配 定期检查机械设备 严格控制各项施工温度 稳定料源SMA的级配范围较窄，比普通的沥青混合料对材料的规格、质量要求严格。生产中必需有稳定的矿料来源，每一批进料都要及时筛分，及时调整用料比，这样SMA的级配才能得到保证。 严格控制级配大量试