sma上面层施工技术要求.docx
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sma上面层施工技术要求
sma上面层施工技术要求
SMA-13（SBS改性）沥青路面上面层
施工技术要求
沥青面层是高速公路最重要的结构层，而SMA-13混合料具有AC、AK、AM等混合料的优点，克服了它们的不足，是一种比较理想的混合料结构。
SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨料间隙而组成的沥青混合料，它的基本组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料。
它具有优良的抗车辙性能、抗滑性能和良好的耐久性能。
SMA结构能全面提高沥青混合料和沥青路面的使用性能、减少维护费用，延长使用寿命，同时对沥青路面中、下面层及基层有较强的保护作用，使路面能保持较高的整体强度和稳定性。
依据部颁标准《公路沥青路面施工技术规范》（JTJF40-2004）和《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》（中建标公路[2002]1号）的规定，结合连霍郑州段改建工程路面结构设计要求，借鉴国内外已建高速公路沥青路面的施工经验，为进一步加强沥青路面上面层的施工质量控制，对本项目沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-13（SBS改性）沥青路面上面层的施工，提出如下技术指导意见。
一、原材料的技术要求
（一）沥青结合料
1、SMA混合料中沥青结合料的质量必须满足沥青玛蹄脂的需要，要有较高的粘度，符合一定的要求，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性，因此必须采用优质SBS改性沥青。
SBS改性沥青属热塑性橡胶类，即热塑性弹性体，主要是苯乙稀类嵌段共聚物（SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯），具有良好的弹性（即变形的自恢复性及裂缝的自愈性）。
加工改性沥青必须使用本项目要求的进口重交70#石油沥青作为基质沥青，按照规范要求通过“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂，对沥青氧化加工而成”。
2、SBS改性沥青的技术要求必须满足表1的要求。
表1SBS改性沥青技术要求
检测项目
单位
技术指标
试验方法
针入度（250C，100g,5S）最小
0.1mm
40-60
T0604
针入度指数PI不小于
0
T0604
50C延度（cm）不小于
㎝
20
T0605
软化点TR＆B不小于
0C
60
T0606
运动粘度1350C不大于
pa.s
3
T0625
闪点不小于
0C
230
T0611
溶解度不小于
%
99
T0607
弹性恢复250C不小于
%
75
T0662
贮存稳定性离析，48H软化点差不大于
0C
2.5
T0661
TFOT或RTFOT
后
质量变化不大于
%
±0.8
T0610或T0609
针入度比（250C）不小于
%
61
T0604
残留延度（100C）最小
㎝
6
延度（50C）不小于
㎝
15
T0605
表注：
（1）试验方法按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验》（JTJ052-2000）规定的方法执行；求取针入度指数PI时的5个温度的针入度关系的相关系数不得小于0.997。
（2）135℃运动粘度可采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）中“沥青布氏旋转粘度试验方法”进行测定。
若在不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下易于泵送和拌和，或经试验证明适当提高拌和温度时能保证改性沥青的质量，容易施工，可不要求测定。
（3）贮存稳定性指标适用于工厂化生产的改性沥青。
现场制作的改性沥青对贮存稳定性指标可不作要求，但必须在制作后，保持不间断的搅拌或泵送循环，保证使用前没有明显的离析。
（4）老化试验以采用旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）方法为准；允许采用薄膜加热试验（TFOT）代替，但必须在报告中注明，且不得作为仲裁结果。
3、要求
（1）改性沥青的加工生产必须委托经改建项目部考察同意，具有相关沥青加工生产资质、生产设备先进的专业沥青加工单位进行。
有条件的情况下，允许在路面施工单位的沥青混合料拌和站现场安装改性沥青加工设备同步生产。
（2）改性沥青性能的全套检验由改建工程项目部委托具有相关资质的试验检测单位进行，各施工单位、总监办和驻地办试验室应对改性沥青的针入度、延度、软化点、含蜡量等主要指标进行检验，总监办中心试验室除上述检测项目外，还应检验老化后的质量损失并留样备检。
（3）改性沥青的四大技术指标（针入度、延度、软化点、含蜡量）由路面施工单位每车检验一次，驻地办每五车抽检一次，500T留样备检一个，总监办对驻地办抽检要进行复核把关，每周轮流抽检，一个标段不少于一次。
（二）粗集料
1、应当采用质地坚硬、清洁、表面粗糙、不含风化颗粒，形状近似立方体的玄武岩，并具有良好的嵌挤能力，非破碎面颗粒含量（含有一个或以上非破碎面颗粒的质量与粗集料总质量之比）小于5%，且要求水洗后使用；颗粒洁净、干燥、无风化、无杂质。
粗集料的技术指标应满足表2的要求。
表2SMA-13上面层用粗集料质量技术要求
指标
单位
技术要求
试验方法
石料压碎值不大于
%
15
T0316
洛杉矶磨耗损失不大于
%
15
T0317
视密度不小于
2.6
T0304
吸水率不大于
%
2.0
T0304
与沥青的粘附性不小于
级
4
T0616
坚固性不大于
%
12
T0314
针片状颗粒含量不大于
%
10
T0312
水洗法0.075㎜颗粒含量不大于
%
0.5
T0310
软石含量不大于
%
2
T0320
石料磨光值不大于
BPN
40
T0321
石料冲击值不大于
%
20
2、要求:
（1）粗集料的针片状含量是重要指标，要求针片状含量最好小于10%，但绝对不得超过15%。
用于SMA的粗集料在细破作业时不得使用颚式破碎机加工，为了减少粗集料的针片状颗粒含量，必须采用反击式破碎机生产。
（2）集料的质量必须从源头抓起，路面施工单位应委派专人进驻集料加工厂，对不合格的集料不允许装车。
（3）施工单位对进场粗集料每500吨检验一次。
（三）细集料
1、在SMA表面层4.75㎜以下的细集料，必须采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的石灰岩，不能使用石料厂的山皮、下脚料，且不得含有泥土和杂质，有较好的棱角；
2、机制砂系采用坚硬岩石反复破碎制成，具有良好的棱角性和嵌挤性能，对提高混合料的高温稳定性有益，因此提倡细集料采用机制砂。
确需掺加天然砂时，要求机制砂必须多于天然砂。
3、必须对进场细集料要求每200吨检验一次,其技术指标应满足表3的要求，其细集料的规格应满足表4的要求，高速公路沥青混合料宜使用S16组合；
4、细集料在SMA中的用量应控制在10%以内。
表3SMA-13上面层用细集料技术要求
项目指标
技术指标
视密度不小于（t/m3）
2.5
坚固性（大于0.3㎜部分）不小于（%）
12
含泥量（小于0.075㎜的含量）不大于（%）
3
砂当量不小于（%）
60
亚甲蓝值不大于（g/kg）
25
棱角性（流动时间）不小于（s）
30
表4SMA-13上面层用细集料规格要求（方孔筛）
规格
公称粒径（㎜）
水洗法通过各筛孔的质量百分率%
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.075
S15
0-5
100
90-100
60-90
40-75
20-55
7-40
0-10
S16
0-3
_
100
80-100
50-80
25-60
8-45
0-15
（四）填料
1、SMA混合料填料必须使用磨细的石灰岩矿粉，矿粉必须干燥、清洁，能从石粉仓中自动流出；因玄武岩粉与沥青的粘附性比石灰石粉差，不宜用作SMA的填料，要求尽量使用磨细的石灰石粉。
沥青混凝土拌和站除尘装置回收的粉尘不得作为填料使用。
矿粉的质量应满足表5的要求。
表5SMA-13上面层用矿粉技术要求
指标
技术要求
视密度不小于（t/m3）
2.5
含水量不大于（%）
1
粒度范围＜0.6mm（%）
100
粒度范围＜0.15mm（%）
90-100
粒度范围＜0.075mm（%）
75-100
外观
无团粒结块
亲水细数
＜1
塑性指数
＜4
加热安定性
实测记录
2、SMA所用的矿粉远大于普通沥青混凝土所用的矿粉，矿粉质量对SMA混合料性能的影响也随之变得更为明显，对粗糙度要求较高。
3、SMA混合料中填料的用量一般按混合料中沥青用量的1.8~2.0倍来控制。
4、进场的填料必须现场堆入在防雨棚内，同时使用彩条布或土工布全面积覆盖，防风防潮，减少环境污染。
（五）纤维稳定剂
1、纤维稳定剂可以增强对混合料加筋及吸附沥青的作用，增强混合料的高温稳定性能，并能有效提高沥青的粘结力，故SMA中必须掺加一定量的纤维稳定剂。
2、本项目SMA混合料要求使用的纤维稳定剂为松散型木质素纤维。
它是天然木材经过化学处理得到的有机纤维，处理温度达250℃，通常条件下物理性能较为稳定，不为一般的溶剂、酸、碱所腐蚀。
需要使用专用添加设备。
3、纤维应存放在室内或有棚盖的地方，在运输及使用过程中应防止受潮、结团，已经受潮、结团的不能在拌和时充分分散的纤维，不得使用。
4、纤维稳定剂的掺加比例，以沥青混合料总量的质量百分比计算，用量根据沥青混合料的种类由试验确定。
通常情况下SMA路面的木质素纤维不宜少于0.3%，必要时可增加，掺加纤维的质量允许误差为±0.5%。
5、木质素纤维的质量要求必须满足表6。
表6木质素纤维质量技术要求
检验项目
技术要求
试验方法
纤维长度，不大于
６㎜
水溶液显微镜观察
灰分含量
１８±５％
高温590-650℃燃烧后，测定残留物
ＰＨ值
７.５±１.０
水溶液PH试纸或PH计测定
吸油率，不小于
纤维质量的５倍
用煤油浸泡后放在筛上，经振敲后称量
含水率（以质量计），不大于
5％
105℃烘箱烘2h后，冷却称量
二、机械设备与试验检测仪器的要求
本项目除特殊要求外，其它要求同改建工程项目下达的《沥青稳定碎石基层（ATB-25）及沥青路面下面层（AC-25C）施工指导意见》（豫高郑改工[2007]157号）。
（一）机械设备
1、拌和设备：
沥青混合料拌和设备必须满足本项目工程《招标文件》中BZ-3强制性标准（施工设备）的要求。
同意使用经过建设单位同意，生产沥青混凝土拌和料的设备，考虑到SMA混合料生产的特殊性，必须将现有的拌和设备按要求增加配套的专用木质素纤维添加设备。
2、摊铺机：
为保证沥青路面的平整度，原则上要求沥青上面层铺筑时按幅别全幅一次性铺筑。
为此，要求沥青混合料摊铺机必须是进口设备或目前国内较先进的“中大牌”（陕西筑路机械集团与长安大学联合研制生产）DT1600型摊铺机，可两台（中大牌摊铺机）或三台联铺。
所有摊铺机必须配备有自动加热、自动找平及振动装置。
混合料摊铺过后，自动摊铺压实度必须达到85%以上。
3、压路机（不少于）：
25T钢轮式压路机1-2台，18～20T钢轮式压路机3-4台，10T双钢轮式压路机2台。
现场碾压作业的钢轮式压路机总量应达到6-8台。
增加沥青面层作业面时，配套的压路机增加一倍。
4、自卸车辆：
载重量15T以上的自卸汽车不少于20台，要求运力、拌和能力、运距三者配套协调。
5、洒水车：
要求每标段用于路面清洗保洁的洒水车辆不少于2台。
6、其它小型设备必须满足施工需要，并可随时调用。
（二）试验检测设备：
必须配备性能良好、精度符合规定的试验检测仪器，并配备足够的易损部件。
主要仪器设备如下：
（1）沥青针入度仪
（2）沥青延度仪
（3）沥青软化点仪（4）沥青混合料马歇尔试验仪
（5）马歇尔试件击实仪（6）试验室用沥青混合料拌和机
（7）脱模器（8）沥青混合料离心抽提仪
（9）标准筛（方孔）（10）集料压碎值试验仪
（11）烘箱（12）试模（不少于10只）
（13）恒温水浴（14）冰箱
（15）路面取芯机（16）路面弯沉仪
（17）砂当量仪（18）理论密度仪
（19）分析天平（感量不大于0.1㎎）
（20）酸度计（21）路面渗水仪
（22）细集料棱角性测定仪
三、SMA混合料的配合比设计
（一）SMA混合料配合比设计原则
1、SMA混合料的配合比设计，应遵循现行规范（JTGF40-2004）关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺验证三个阶段进行，以确定矿料级配和最佳油石比。
2、SMA配合比设计采用马歇尔试件体积设计方法，配合比设计应遵循下列原则：
（1）SMA必须具有互相嵌挤紧密的粗集料骨架，形成石—石嵌挤结构，矿料级配的VMA一般应大于17%，特殊情况下（如高温稳定性要求较高的重交通路段或炎热地区）允许放宽到16.5%。
（2）马歇尔试件的VCA
（粗集料骨架间隙率）不大于粗集料骨架捣实状态下的VCA
。
（3）填充在SMA的粗集料骨架间隙中的沥青玛蹄脂胶浆必须符合最小沥青用量的要求，马歇尔试件的空隙率必须在要求的范围内。
（4）铺筑SMA的压实厚度不得小于集料公称最大粒径的2.5倍。
（二）SMA混合料配合比设计的技术要求
1、矿料级配的要求
SMA-13混合料的矿料级配采用间断级配，矿料级配的要求必须满足表7的级配通过率范围。
表7SMA-13混合料矿料级配范围
级配类型
通过下列筛孔（方孔筛㎜）的质量百分率%
16.0
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
SMA-13
100
90-100
50-
75
20-
34
15-
26
14-
24
12-
20
10-
16
9-
15
8-12
2、配合比设计技术要求
SMA目标配合比设计应符合表8的技术要求
表8改性沥青SMA-13马歇尔试验配合比设计技术要求
试验项目
技术要求（改性沥青）
试件成型方式
马歇尔双面击实50次
马歇尔试件尺寸
￠101.6㎜×63.5㎜
空隙率VV
3-4%
粗集料骨架间隙率VCA
≯VCA
矿料间隙率VMA
≮17%
沥青饱和度VFA
75-85%
稳定度（KN）
≮6.0
谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失
≯0.1%
肯塔堡飞散试验的混合料损失或浸水飞散试验
≯15%
表注：
（1）对集料坚硬不易击碎，通行重载交通的路段，也可将击实次数增加为双面75次；
（2）试验粗集料骨架间隙率VCA
的关键性筛孔为2.36㎜；
（3）稳定度难以达到要求时，容许放宽到5.5KN。
但动稳定度检验必须合格。
（三）SMA配合比设计检验要求
SMA目标配合比检验应符合表9的要求；
表9SMA配合比设计检验技术指标表
检验项目
单位
技术要求
检验方法
车辙试验动稳定度
次/㎜
＞3000
T9719
水稳定性：
浸水马歇尔残留稳定度
%
≮80
T0709
水稳定性：
冻融劈裂试验残留稳定度
%
≮80
T0729
弯曲试验破坏应变-10℃，50㎜/MIN
≥3000
渗水系数
ML/MIN
≯80
T0730
构造深度
㎜
0.8-1.3
T0731
表注：
1、车辙试验的试件成型后在常温下养生时间不少于48小时，且不得超过1周，车辙试验不得采用取样后冷却再经二次加热重塑成型的试件。
2、构造深度与集料公称最大粒径有关，粒径小的构造深度也小，此值不适用于施工现场检验。
3、渗水试验仅适用于配合比设计时室内试验的压实试件检验，不适用于施工现场检验。
（四）SMA-13混合料的配合比设计
1、选择初试级配
以表7的级配范围为基础，调整各种矿料比例，确定3个不同粗细的初试级配，必须符合表7的标准级配范围的要求。
以4.75㎜通过率为变化点,使3个级配的4.75㎜通过率应分别为23%、26%、30%或20%、25%、30%，3个级配矿粉数量宜相同，使0.075㎜的通过率为10%左右,同时要求在9.5㎜筛孔的通过率,大致在中值上下波动。
……………………………
（1）
……………………………………………
（2）
式中：
ρ
、ρ
、ρ、ρ
、ρ
—为各矿料的配比，其总和为100；
r
、r
、r
、r
、r
—为各矿料及矿粉的表观相相对密度。
按式
（1）计算初始级配矿料的平均毛体积相对密度r
和按式
（2）计算大于4.75㎜粗集料的混合毛体积相对密度r
。
2、测定粗集料骨架部分的集料间隙率VCADRC
按《公路工程集料试验规程》的规定，测定大于4.75㎜以上粗集料干捣实密度ps，按T0309试验，由按式（3）分别计算各组初试级配的干捣实状态粗集料骨架间隙率VCADRC，，分别计算每种混合料组合集料的毛体积相对密度psb、视相对密度psa、粗集料组分毛体积相对密度pCA（VCADRC的试验操作及公式见《公路工程集料试验规程》JTGE42—2005第32页4.3及5.4）
（3）
式中：
ρ
--水的密度，通常情况下取0.999。
3、选择初试沥青用量
根据气候条件夏季十分炎热，冬季寒冷，以及重载交通严重，参考使用经验，并根据集料的平均毛体积相对密度，选择制作马歇尔试件的初试油石比（5.5—6.0%）。
大约比普通密级配沥青混凝土多用0.5-1%。
4、进行马歇尔试验，根据VMA和VCA确定设计级配
1按初试油石比和矿料级配拌制SMA混合料，每种级配的设计数不少于4个，马歇尔击实次数双面50次；
2计算SMA混合料的最大相对密度P㎜采用计算法，其中纤维部分的比例不得忽略；
3SMA试件的毛体积相对密度由表干法测定，计算出每组试件的VV、VMA、VCAMIX、VFA；
…………………………………（4）
………………………………（5）
………………………………………（6）
…………………………………….（7）
4从3组初试级配的试验结果中选择符合VCAMIX＜VCADRC,且VMA＞17%的级配作为设计级配，当由1组以上的级配符合要求时，以4.75㎜通过率大的级配为设计级配。
注意：
鉴别压实SMA混合料中粗集料能否实现嵌挤骨架的条件是：
VCAMIX＜VCADRC,如果VCAMIX＞VCADRC则说明混合料中粗集料肯定被填充的细集料、矿粉、沥青等玛蹄脂组成材料撑开了，粗集料也就未形成嵌挤骨架结构。
5、进行马歇尔试验，根据空隙率VV确定最佳油石比
①根据设计级配用初试油石比试验的空隙率，以0.2—0.4%为间隔，调整3组以上不同的油石比，拌制混合料制作马歇尔试件，每组试件不得少于四个；
②进行马歇尔稳定度试验，检验稳定度和流值是否符合设计要求。
③绘制各项体积指标与油石比的关系曲线，根据希望的空隙率，综合分析确定最佳油石比OAC（根据国内经验,使用玄武岩作集料时,油石比一般控制范围在5.8-6.0%）。
（五）SMA-13混合料的配合比设计的检验
①SMA混合料要进行谢伦堡沥青析漏试验检验，沥青析漏损失≤0.1%，试验温度185℃；
②SMA混合料要进行肯塔堡沥青飞散试验检验：
飞散损失≤15%，试验温度20℃；
3SMA混合料必须进行车辙试验检验，＞3000次/㎜（建议值3000-6000次/㎜）；
④SMA混合料的水稳定性检验：
应进行48小时浸水马歇尔试验残留稳定度和冻融劈裂试验强度比检验，要求≥80%；如果达不到此标准要求，必须采取抗剥落措施；
5渗水系数检验：
SMA混合料的透水程度取决于空隙率、混合料的配合比及碾压的程度。
采用轮碾法成型的SMA试件进行渗水试验，建议渗水不大于30ml/min；
6构造深度检验：
SMA混合料应采用轮碾法成型的试件进行表面的构造深度检验，造深度（mm）0.8-1.3㎜。
（六）生产配合比设计
⑴确定各热料仓矿料和矿粉的用量
生产配合比以二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分，根据筛分的结果，通过计算，使矿质混合料的级配符合设计级配和表7的规定。
其中小于4.75㎜、9.5㎜筛孔通过量控制接近设计级配，以确定各热料仓和矿粉的用量比例，供拌和机控制使用。
反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。
同时，要注意矿料级配与沥青用量应力求与目标配合比设计相近，以减小试验工作量。
⑵确定最佳油石比
取目标配合比最佳油石比OAC和OAC±0.3%三个油石比，取以上计算的矿质混合料，用试验室的小型拌和机拌制改性沥青SMA-13，制备马歇尔试件，计算改性沥青SMA-13试件的VMA、VCADRC、VV、VFA，按目标配合比设计方法，选定适宜的最佳油石比。
（3）生产配合比设计的检验
经生产配合比设计确定的油石比，必须经过配合比设计检验及试验段铺筑认定。
用以上生产配合比，进行沥青析漏试验和残留马歇尔稳度检验。
（七）SMA混合料配合比设计中常见问题及解决办法见表10。
表10SMA配合比设计常见问题及调整方法
试验结果
可能产生的原因
解决措施
VMA低
4.75㎜通过率太高;
0.075㎜通过率太高;
集料过分破碎;
集料毛体积相对密度不正确
1、核实试验结果的准确性；
2、减小4.75㎜和0.075㎜通过率
VMA高
4.75㎜通过率太低;
0.075㎜通过率太低;
集料毛体积相对密度不正确
1、核实试验结果的准确性；
2、增加4.75㎜和0.075㎜通过率
空隙率低
VMA低；
沥青用量高
1、核实试验结果的准确性；
2、减少沥青用量或增加VMA
空隙率高
VMA高；
沥青用量少
1、核实试验结果的准确性；
2、增加沥青用量或减小VMA
VCA高
4.75㎜通过率太高;
集料毛体积相对密度不正确
1、核实试验结果的准确性；
2、减小4.75㎜通过率
沥青玛蹄脂的劲度高
沥青结合料劲度高；
矿粉用量多；、
矿粉细
1、核实试验结果的准确性；
2、减少矿粉用量；
3、使用较粗的矿粉。
沥青玛蹄脂的劲度低
沥青结合料劲度低；
矿粉用量少；、
矿粉粗
1、核实试验结果的准确性；
2、增加矿粉用量；
3、使用较细的矿粉。
析漏严重
施工温度高；
矿粉用量少；
稳定剂不足；
粗集料比例高；
混合料含有水分
1、核实试验结果的准确性；
2、增加稳定剂用量；
3、变换稳定剂品种类型；
4、减少混合料水分；
5、修改级配；
6、降低温度
油斑
高析漏量；
运输距离太长；
贮存时间过长
1、追踪每一步骤，减少析漏；
2、缩短贮存时间至最短；
3、因运距调整车辆保温措施
现场密度小
碾压不足；
碾压没有跟上；
天气冷或风大；
压实层厚
1、碾压层厚不大于公称最大粒径的3倍；
2、仔细碾压；
3、增加碾压吨位和遍数
（八）改性沥青SMA-13马歇尔室内试验应注意的问题
1、配合比设计时拌制改性沥青SMA-13需要采用小型沥青混合料拌和机，以模拟生产的实际情况。
2、试件成型温度应符合表11的要求
表11SMA-13试验拌和与击实温度要求
项目
温度（℃）
矿料（包括矿粉）加热温度
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