1、SMA路面技術講座曹榮吉所長，高工江蘇交科院道路工程研究所滬寧高速公路擴建工程路面培訓材料SMA路面技術講座1 SMA概述2 SMA在國內外的應用情況3 SMA配合比設計4 SMA材料的要求5 SMA施工工藝1 SMA概述1.1 SMA的概念1.2 SMA的特點1.3 SMA級配曲線1.1 SMA的概念SMA（Stone Mastic Asphalt）即瀝青瑪蹄脂碎石混合料，它是按照內摩擦角最大的原則，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，形成一種骨架密實結構的瀝青混合料。1.2 SMA的組成特點三多一少粗集料用量多：7080%瀝青用量

2、多：6%礦粉用量多：8%細集料用量少：1520%1.3 SMA13級配曲線1.3 SMA13級配曲線 (0.45次方曲線)SMASMA1.2 SMA的特點嵌擠的骨架高溫穩定性好,抗車轍能力強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，耐久性好車轍試驗低溫彎曲蠕變試驗2 SMA在國內外的應用情況2.1 國外2.2 國內2.3 江蘇省2.1 SMA的應用概況國外60年代起源于德國從80年代起在歐洲推廣，許多國家列入規范。90年代初引入美國，多個州修筑了試驗路NCAT已經于98年底完成了有關混合料設計的研究項目NAPA于2019年出版了SMA設計與施工指南2000年

3、列入AASHTO規范歐洲普遍特點:最大公稱粒徑較小、級配偏細，常用0/11、0/8、0/5等。SMA級配范圍較寬，設計有很強的經驗性SMA配合比設計主要依靠馬歇爾、析漏試驗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方法及量化的指標。近年級配要求趨嚴，級配范圍變窄美國SMA技術于90年代初傳到美國，并得到迅速發展出現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的關系最大公稱粒徑，mmSMA級配間斷點，mmSMA粗集料的定義，mm13.2254.754.759.52

4、.362.364.751.181.18NCAT的研究美國瀝青技術中心（NCAT）的研究表明，對于SMA13SMA25，4.75mm作為級配的間斷點有著重要意義，4.75mm篩孔通過量的大小直接影響粗集料的嵌擠效果及VMA4。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。 VCAMIXVCADRY，則表明填充的細集料過多，將粗集料相互撐開，沒有形成骨架結構，該級配不能接受。NCAT的研究NCAT的研究表明4，4.75mm的通過率與混合料的VMA密切相關，只有當4.75mm的通過率小于30%，VMA才開始增加，粗集料的嵌擠作用才能逐漸得以發揮。美國的設計規范中

5、4.75mm的通過量較小（20%28%）2.2 SMA的應用概況國內1992年開始引入成立了交通部SMA推廣課題組，進行專題研究。推廣課題組于97年提出了SMA推廣建議書，99年6月SMA路面施工技術指南2019年，公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術指南至今已有二十多個省市修筑了SMA試驗路，很多地區已經大規模推廣應用SMA。2.3 SMA的應用概況江蘇省 SMA在江蘇的應用始于95年，在寧連、寧通公路上修筑了SMA試驗路。98年以來對SMA路面進行了大量試驗、研究先在寧揚、寧合、寧杭等老路改造項目上成功地應用了改性/普通瀝青的SMA16/SMA13。2000年開始在淮江高速公路等新建公路應用2019

6、年：連徐CDE26、寧靖鹽W、寧宿徐R21至今2019年底總里程已超過700公里。2019 連徐高速SMA132019 汾灌高速公路3.SMA配合比設計3.1 配合比設計的原則3.2 配合比設計的要求3.3 配合比檢驗的要求3.3 配合比設計的步驟3.4注意事項3.1配合比設計的原則選擇適當的級配保證粗集料間相互嵌擠使用強度高、立方體狀集料較多地使用瀝青，空隙率為4%VMA 17%析漏、飛散滿足要求滿足高溫穩定性要求滿足水穩性要求3.2配合比設計的要求試驗項目單 位技術要求馬歇爾試件擊實次數兩面各擊75次空隙率VV1l34.5礦料間隙率VMA1l不小于17.0粗集料骨架間隙率VCAmix不大于

7、VCADRC瀝青飽和度VFA7585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穩定度KN不宜小于6.0流值mm253.3配合比檢驗的要求檢驗項目單位技術要求試驗方法謝倫堡瀝青析漏試驗的結合料損失1不大于0.1T0732肯塔堡飛散試驗的混合料損失(20)不大于20T0733車轍試驗動穩定度2次mm3000T9719水穩定性：殘留馬歇爾穩定度 凍融劈裂試驗殘留強度比85以上80以上T0709T0729構造深度3 mm0.71.1T07313.4配合比設計的步驟初擬級配選擇初試級配，按照下表的級配范圍擬定3個試驗級配，使其4.75mm的

8、通過量分別為表中級配范圍的中值、中值3%。江蘇地區SMA級配推薦范圍 層次 類型方篩孔尺寸（mm）上面層SBS改性瀝青SMA-1316.010013.2901009.550754.7522322.3616271.1814240.612200.310160.159130.075812測定VCA(粗集料間隙率)按照T0309-2000或AASHTO TP19的實驗方法，測定各試驗級配粗集料骨架部分的粗集料間隙率VCADRY選擇初試瀝青用量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。根據我省玄武巖的狀況，集料的合成毛體積密度約為2.9g/cm3左右，因此最小瀝青用量為5.7%(油石比為6.

9、04%)。SMA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），% 2.5 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)確定設計級配對三個試驗級配，采用初試瀝青用量，成型馬歇爾試驗，測試混合料的VMA、VCAmix，比較三組試驗級配，選擇滿足: VCAmix VCAdry ，且4.75mm通過率較大的一組級配為設計級配。確定設計瀝青用量根據設計級配在初試中空隙率的大小，擬定35個瀝青用量（一般間隔0.3%），成型馬歇爾試件;馬歇爾擊實為50次/

10、面；瀝青混合料的拌合、擊實溫度根據瀝青的粘溫曲線確定，相應的粘度分別為0.170.02PaS、0.280.03PaS。對于改性瀝青，拌和溫度與擊實溫度應征詢瀝青供應商的意見；根據4%(毛體積密度)的空隙率確定設計瀝青用量。析漏試驗。在混合料馬歇爾試驗各項指標滿足設計要求后，對設計瀝青用量的混合料進行析漏試驗。普通瀝青SMA試驗溫度為170 .析漏試驗的瀝青損失應滿足 100 *10650年代的交通荷載 現在的交通荷載Superpave旋轉壓實表設計ESALS（106）壓實參數 N初始 N設計 N最大0.3650750.33775115370%16 hours -18 oC24 hours 60

11、 oC新型的設計方法Superpave旋轉壓實法設計生產配合比設計的注意事項要點級配瀝青用量體積性質的一致性與目標配合比的差異棱角性的變化集料除塵新鮮礦粉替代回收粉塵采用工地材料結果用于QC/QA目標配合比是粗加工；生產配比是精加工4.SMA材料的選擇4.1 瀝青4.2 粗集料4.3 細集料4.4 礦粉4.5 纖維4.6 抗剝落劑4.1 瀝青PG76-22PG64-22SBS改性瀝青技術要求檢驗項目技術要求針入度（25，100g,5S）(0.1mm) 最小5080針入度指數PI -0.2+1.0延度(5cm/mim,5)（cm） 最小30軟化點(TR&B)() 最小65動力粘度（60）( Pa

12、.S) 最小800動力粘度（135）( Pa.S) 最大3閃點（） 最小230溶解度（%） 最小99離析，軟化點差（） 最大2.5彈性恢復（25）（%） 最小70RTFOT試驗后質量損失（%） 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PG76224.2粗集料 指 標 技術要求 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 堅固性 不大于()12 細長扁平顆粒含量 不大于()13水洗法0.075 mm顆粒含量 不

13、大于()1號料0.6 2號料0.8 軟石含量 不大于()3磨光值 不小于(BPN)424.3細集料 指 標 技術要求 視密度 不小于(t/m3)2.60 堅固性 不大于()12 砂當量 不小于()60（宜控制在70%以上） 水洗法0.075 mm顆粒含量 不大于()12.54.4礦粉 指 標技術要求視密度 不小于(t/m3)2.50含水量 不大于(%)1粒度范圍（%）0.6mm1000.15mm901000.075mm80100外觀無團粒結塊親水系數14.5纖維添加劑SMA的瀝青用量較高，為了防止施工時混合料中瀝青析漏，需要在混合料中加入穩定劑。纖維的種類很多，如木質素纖維、礦物纖維、玻璃纖維

14、、有機纖維等。研究表明，木質素纖維吸油量最大、防析漏效果最好。木質素纖維中又以松散的絮狀纖維分散性、穩定性最佳。4.5纖維添加劑建議使用絮狀纖維，采用自動添加的方式。4.6抗剝落劑SMA混合料在配合比設計時應進行抗水損害評價，如不滿足要求，應采用瀝青抗剝落劑。5.SMA 施工工藝5.1 拌和5.2 運輸5.3 攤鋪5.4 碾壓5.5 施工控制5.1 拌和由于使用了纖維，拌和時間延長應采用自動纖維添加裝置拌和溫度：普通瀝青由粘溫曲線確定、改性瀝青由供應商提供拌和次序拌和次序5.2 運輸大噸位自卸車加蓋棉被、氈布不宜用柴油作隔離劑攤鋪現場待卸車不少于5輛5.3 攤鋪確保攤鋪溫度攤鋪速度均衡松鋪系數較小（1.11.15)5.4 碾壓雙鋼輪壓路機,812噸緊跟、慢壓、高頻、低幅壓路機速度不超過5km/h防止過度碾壓一般不使用膠輪壓路機壓實后的空隙率6%5.5 施工控制SMA的施工除了應建立健全的質量管理、監理體系及進行完善的施工組織設計以外，應特別重視以下幾個環節。 穩定料源 嚴格控制級配 定期檢查機械設備 嚴格控制各項施工溫度 穩定料源SMA的級配范圍較窄，比普通的瀝青混合料對材料的規格、質量要求嚴格。生產中必需有穩定的礦料來源，每一批進料都要及時篩分，及時調整用料比，這樣SMA的級配才能得到保證。 嚴格控制級配大量試