工程沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)面层施工技术指南

高速公路改扩建工程沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）面层施工技术指南

二零二零年六月

目录

一、原材料 (1)

二、SMA配合比设计 (4)

三、SMA拌合 (7)

四、SMA运输 (10)

五、SMA摊铺 (11)

六、SMA压实 (12)

七、SMA接缝 (15)

八、施工质量管理和验收 (16)

一、原材料

1.1 粗集料

用于SMA的粗集料应采用质地坚硬、表面粗糙、形状接近立方体、有良好的嵌挤能力的破碎集料，在细破作业时不得采用颚式破碎机加工。其质量应符合表1的技术要求。

1.2 细集料

细集料应符合表2的技术要求。

表2 沥青面层用细集料质量技术要求

1.3 填料

填料必须采用由石灰石等碱性岩石磨细的矿粉。矿粉必须保持干燥，能从石粉仓自由流出，其质量应符合表3的技术要求。为改善沥青结合料与集料的粘附性，本项目使用水泥替换部分矿粉，替换量为集料总重量的3%。

1.4 沥青结合料

表面层聚合物SBS改性沥青的技术要求应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40－2004)中I-D的要求及招标文件要求，即表4。

1.5 纤维稳定剂

本项目使用絮状木质素纤维，以吸附沥青，减少析漏。木质素纤维的质量，

应符合表5的技术要求。

纤维应能承受250℃以上的环境温度不变质，且对环境不造成公害，不危害身体健康。

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，不能在拌和时充分分散的纤维，不得使用。

二、SMA配合比设计

配合比设计采用马歇尔法，目标配合比控制应满足马歇尔试验各项技术指标要求，如表6。

沥青混合料配合比设计分三阶段，即目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段。三阶段设计合格后即可开展大规模施工。

2.1 SMA-13沥青混合料的目标配合比设计

（1）选定初试级配。公称最大粒径等于或小于9.5mm的SMA混合料，以2.36mm作为粗集料骨架的分界筛孔，公称最大粒径等于或大于13.2mm的SMA混合料以4.75mm作为粗集料骨架的分界筛孔。在工程设计级配范围内，调整各种矿料比例设计3组不同粗细的初试级配，3组级配的粗集料骨架分界筛孔的通过率处于级配范围的中值、中值±3%附近，矿粉数量均为10%左右。选择三个集料级配的目的是选择三个不同的沥青混合料集料空隙率VMA，以便满足VMA的要求。

（2）测定粗集料骨架部分的集料间隙率VCA

。粗集料骨架部分的集料间隙

DRC

是将大于4.75㎜的粗集料部分装入容量筒中捣实的状态，测定出松散率VCA

DRC

的粗集料的间隙率。沥青混合料中的粗集料骨架间隙率VCA

是在压实沥青混合

mix

料试件中，4.75㎜以上的粗集料颗粒形成一个骨架，骨架以外的间隙占整个试件的体积的百分数。

（3）选择初试沥青用量。以三种初试级配确定的矿料组成和根据粗集料毛

体积相对密度估算的油石比。

（4）进行马歇尔试验，根据VMA和VCA

mix

确定设计级配。每种油石比时试件数量不少于4个，分别测定毛体积相对密度。理论最大相对密度计算方法参见《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）。将三组初试级配的试验结果

VCA

mix 与VCA

DRC

比较，从中选择符合VCA

mix

≤ VCA

DRC

要求的级配，以4.75mm通过

率最大的一组级配为设计级配。此时应该注意，尽量选择VMA稍大于17%的级配为设计级配，以防在施工过程中VMA可能会有降低。

在压实混合料中，同样4.75mm以上的粗集料因为经过了50次击实，比捣实

所形成的间隙率VCA

DRC 必然要小一些，如果反过来，VCA

mix

比VCA

DRC

反而大了，那

就说明粗集料一定是被填充的细集料、矿粉、玛蹄脂撑开了，粗集料也就形成不

了嵌挤作用，那也就不称其为SMA了。所以VCA

mix 是否小于VCA

DRC

是检验粗集料

是否形成骨架嵌挤效应，确定设计级配的关键判别准则。

（5）进行马歇尔试验，根据体积参数确定沥青用量。根据设计级配，按0.2%～0.4%间隔变化，取3～5个不同的油石比，分别进行马歇尔试验，每种油石比时试件数量为4～6个。根据体积参数，其中以空隙率最为关键的体积参数满足设计要求来确定最佳沥青用量。

对任何一种沥青混合料，空隙率都是最重要的参数。空隙率决定了混合料的一系列性能和使用寿命。对SMA来说，经常困惑着施工单位的是路面的“油斑”问题，产生油斑与粗级配、高沥青用量、缺乏稳定剂(纤维)、过高的施工温度有关。所有这些因素都与空隙率有关。现场使用的试验表明，较低的空隙率易导致路面发生车辙。据美国的调查，1990年起建设的86个工程都显示了很高的抗车辙性能，路面车辙都发生在空隙率小于3％的情况下。研究表明，实验室压实条件下的SMA试件的空隙率经常会在2％—3％的范围内，设定3％的最小空隙率看来是适宜的。为了最大限度地减小油斑和车辙，根据气候条件，空隙率可以放宽到4％。在我国，由于油石比略小一些，在炎热地区和重交通路段，空隙率可放宽到4.5％。因此，美国规定空隙率VV设计标准为3％-4％，要求在南方炎热地区的设计空隙率为4％，北方寒冷地区的设计空隙率为3.5％。因此，安新高速SMA-13的设计目标空隙率取3.5％是合适的。

（6）SMA的配合比设计检验。SMA混合料在由马歇尔试验确定了矿料级配和