SMA路面技術(shù)的講義課件

1、SMA路面技術(shù)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(kuò)建工程路面培訓(xùn)材料SMA路面技術(shù)講座1 SMA概述2 SMA在國內(nèi)外的應(yīng)用情況3 SMA配合比設(shè)計(jì)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(diǎn)1.3 SMA級(jí)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(nèi)摩擦角最大的原則，以間斷級(jí)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。1.2 SMA的組成特點(diǎn)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(xì)集料用量少：1520%1.3 SMA13級(jí)配曲線1.3 SMA13級(jí)配曲線 (0.45次方曲線)SMASMA1.2 SMA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?cè)囼?yàn)2 SMA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2.1 SMA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

3、列入AASHTO規(guī)范歐洲普遍特點(diǎn):最大公稱粒徑較小、級(jí)配偏細(xì)，常用0/11、0/8、0/5等。SMA級(jí)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(duì)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(jí)配要求趨嚴(yán)，級(jí)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(jí)配變粗、用油量相對(duì)減少的趨勢(shì)。最顯著的變化是粗細(xì)集料的比例不同。粗集料的定義對(duì)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(jí)配間斷點(diǎn)的關(guān)系最大公稱粒徑，mmSMA級(jí)配間斷點(diǎn)，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(shù)中心（NCAT）的研究表明，對(duì)于SMA13SMA25，4.75mm作為級(jí)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(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(jí)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(guān)，只有當(dāng)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(fā)揮。美國的設(shè)計(jì)規(guī)范中

5、4.75mm的通過量較小（20%28%）2.2 SMA的應(yīng)用概況國內(nèi)1992年開始引入成立了交通部SMA推廣課題組，進(jìn)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(shù)指南2019年，公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)指南至今已有二十多個(gè)省市修筑了SMA試驗(yàn)路，很多地區(qū)已經(jīng)大規(guī)模推廣應(yīng)用SMA。2.3 SMA的應(yīng)用概況江蘇省 SMA在江蘇的應(yīng)用始于95年，在寧連、寧通公路上修筑了SMA試驗(yàn)路。98年以來對(duì)SMA路面進(jìn)行了大量試驗(yàn)、研究先在寧揚(yáng)、寧合、寧杭等老路改造項(xiàng)目上成功地應(yīng)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(yīng)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(shè)計(jì)3.1 配合比設(shè)計(jì)的原則3.2 配合比設(shè)計(jì)的要求3.3 配合比檢驗(yàn)的要求3.3 配合比設(shè)計(jì)的步驟3.4注意事項(xiàng)3.1配合比設(shè)計(jì)的原則選擇適當(dāng)?shù)募?jí)配保證粗集料間相互嵌擠使用強(qiáng)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(wěn)定性要求滿足水穩(wěn)性要求3.2配合比設(shè)計(jì)的要求試驗(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(duì)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mm253.3配合比檢驗(yàn)的要求檢驗(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mm3000T9719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 mm0.71.1T07313.4配合比設(shè)計(jì)的步驟初擬級(jí)配選擇初試級(jí)配，按照下表的級(jí)配范圍擬定3個(gè)試驗(yàn)級(jí)配，使其4.75mm的

8、通過量分別為表中級(jí)配范圍的中值、中值3%。江蘇地區(qū)SMA級(jí)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(cè)定VCA(粗集料間隙率)按照T0309-2000或AASHTO TP19的實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)定各試驗(yàn)級(jí)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(gè)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(shè)計(jì)級(jí)配對(duì)三個(gè)試驗(yàn)級(jí)配，采用初試瀝青用量，成型馬歇爾試驗(yàn)，測(cè)試混合料的VMA、VCAmix，比較三組試驗(yàn)級(jí)配，選擇滿足: VCAmix VCAdry ，且4.75mm通過率較大的一組級(jí)配為設(shè)計(jì)級(jí)配。確定設(shè)計(jì)瀝青用量根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)配在初試中空隙率的大小，擬定35個(gè)瀝青用量（一般間隔0.3%），成型馬歇爾試件;馬歇爾擊實(shí)為50次/

10、面；瀝青混合料的拌合、擊實(shí)溫度根據(jù)瀝青的粘溫曲線確定，相應(yīng)的粘度分別為0.170.02PaS、0.280.03PaS。對(duì)于改性瀝青，拌和溫度與擊實(shí)溫度應(yīng)征詢?yōu)r青供應(yīng)商的意見；根據(jù)4%(毛體積密度)的空隙率確定設(shè)計(jì)瀝青用量。析漏試驗(yàn)。在混合料馬歇爾試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求后，對(duì)設(shè)計(jì)瀝青用量的混合料進(jìn)行析漏試驗(yàn)。普通瀝青SMA試驗(yàn)溫度為170 .析漏試驗(yàn)的瀝青損失應(yīng)滿足 100 *10650年代的交通荷載 現(xiàn)在的交通荷載Superpave旋轉(zhuǎn)壓實(shí)表設(shè)計(jì)ESALS（106）壓實(shí)參數(shù) N初始 N設(shè)計(jì) N最大0.3650750.33775115370%16 hours -18 oC24 hours 60

11、 oC新型的設(shè)計(jì)方法Superpave旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法設(shè)計(jì)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)要點(diǎn)級(jí)配瀝青用量體積性質(zhì)的一致性與目標(biāo)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(jié)果用于QC/QA目標(biāo)配合比是粗加工；生產(chǎn)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(xì)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(shù)要求檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求針入度（25，100g,5S）(0.1mm) 最小5080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

12、.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(jí)PG76224.2粗集料 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(duì)瀝青的粘附性 不小于摻加抗剝離劑后不小于5級(jí) 堅(jiān)固性 不大于()12 細(xì)長扁平顆粒含量 不大于()13水洗法0.075 mm顆粒含量 不

13、大于()1號(hào)料0.6 2號(hào)料0.8 軟石含量 不大于()3磨光值 不小于(BPN)424.3細(xì)集料 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0.075 mm顆粒含量 不大于()12.54.4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（%）0.6mm1000.15mm901000.075mm80100外觀無團(tuán)粒結(jié)塊親水系數(shù)14.5纖維添加劑SMA的瀝青用量較高，為了防止施工時(shí)混合料中瀝青析漏，需要在混合料中加入穩(wěn)定劑。纖維的種類很多，如木質(zhì)素纖維、礦物纖維、玻璃纖維

14、、有機(jī)纖維等。研究表明，木質(zhì)素纖維吸油量最大、防析漏效果最好。木質(zhì)素纖維中又以松散的絮狀纖維分散性、穩(wěn)定性最佳。4.5纖維添加劑建議使用絮狀纖維，采用自動(dòng)添加的方式。4.6抗剝落劑SMA混合料在配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行抗水損害評(píng)價(jià)，如不滿足要求，應(yīng)采用瀝青抗剝落劑。5.SMA 施工工藝5.1 拌和5.2 運(yùn)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(shí)間延長應(yīng)采用自動(dòng)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(yīng)商提供拌和次序拌和次序5.2 運(yùn)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(xiàn)場(chǎng)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(shù)較?。?.11.15)5.4 碾壓雙鋼輪壓路機(jī),812噸緊跟、慢壓、高頻、低幅壓路機(jī)速度不超過5km/h防止過度碾壓一般不使用膠輪壓路機(jī)壓實(shí)后的空隙率6%5.5 施工控制SMA的施工除了應(yīng)建立健全的質(zhì)量管理、監(jiān)理體系及進(jìn)行完善的施工組織設(shè)計(jì)以外，應(yīng)特別重視以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。 穩(wěn)定料源 嚴(yán)格控制級(jí)配 定期檢查機(jī)械設(shè)備 嚴(yán)格控制各項(xiàng)施工溫度 穩(wěn)定料源SMA的級(jí)配范圍較窄，比普通的瀝青混合料對(duì)材料的規(guī)格、質(zhì)量要求嚴(yán)格。生產(chǎn)中必需有穩(wěn)定的礦料來源，每一批進(jìn)料都要及時(shí)篩分，及時(shí)調(diào)整用料比，這樣SMA的級(jí)配才能得到保證。 嚴(yán)格控制級(jí)配大量試