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
沥青用量后，还必须进行下列试验确认和验证。

检验包括：
①用谢伦堡析漏试验检验沥青用量；
②用肯塔堡飞散试验检验沥青用量；
③用车辙试验进行高温稳定性检验；
④用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验进行水稳定性检验；
⑤低温弯曲试验；
⑥透水性检验；
⑦表面构造深度检验。

2.2 生产配合比设计阶段
对间隙式拌和机，必须从二次筛分后的各热料仓分别取样进行筛分，筛分必须采用水洗法，以确定各热料仓的材料比例，使矿料合成级配接近规定级配，供拌和机控制室使用，同时反复调整冷料仓进料比例以达到供料均衡。

由于不同的拌和机各振动筛孔径不同，以及振动筛的倾角和震动强度均有差别，各相应热料仓的矿料筛分结果也不相同，因此应对每台拌和机进行沥青混合料生产配合比的计算，并取目标配合比设计的最佳沥青用量、最佳沥青用量±0.3%等三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。

如果以上三个油石比的混合料试件的各项试验结果符合规定，则取OAC为生产配合比的最佳油石比；如果其中一个油石比不能符合规定，则应再补做油石比相差±0.3%的一组混合料试件进行检验，并取符合规定中间油石比做为生产配合比的最佳油石比。

2.3 生产配合比验证阶段
拌和机采用生产配合比进行试拌、铺筑试验段，并用拌和的沥青混合料及路上钻孔的芯样进行马歇尔试验检验，由此确定生产用的标准配合比。

标准配合比应作为生产控制的依据和质量检验的标准，一旦确定就不应随便更改，只有当材料发生变化时才进行必要的调整。

标准配合比的矿料级配应严格控制在0.075mm、2.36mm、4.75mm和4.75mm与最大粒径的中间粒径（如果4.75mm与最大粒径之间的档次为偶数，取两个中值中较小一级的粒径）四档的筛孔通过率接近要求级配。

当所有指标经检验均合格后即可正式施工，如果有的指标不合格应分析原因，进行适当调整后再进行验证。

三、SMA拌合
3.1 施工温度
SMA路面宜在较高的温度条件下施工，当气温或下卧层表面温度低于10℃时不得铺筑SMA路面。

施工温度应根据沥青标号、粘度、改性剂的品种及剂量、气候条件及铺装层的厚度确定。

经试验段或施工实践证明表中规定温度不符合实际情况时，容许作适当调整。

较稠的沥青、改性剂剂量高、厚度较薄时，选用高值，反之选低值。

气温或下卧层温度较低时，施工温度应适当提高。

表7 沥青混合料的施工温度（℃）
沥青混合料的出料温度应采用具有金属探测针的插入式数显温度计或红外线温度枪测量（所有温度计使用前必须校准），不得采用玻璃温度计测量。

在运料车上测量时宜在车厢侧板下方打一个小孔插入不少于l5cm量取。

承包人必须派专人于拌和机出料处测量SMA混合料出料温度，将出料温度严格控制在规定范围内，温度测量结果即时反馈给控制室及时控制、调整矿料加热温度。

碾压温度可借助于金属改锥在路面上打洞后插入温度计测量得到（必要时应移动位置）。

3.2 生产SMA必须采用间隙式沥青拌和机拌和，且必须配备有材料配比和施工温度的自动检测和记录设备，逐盘打印各传感器的数据（不能即时打印时，盘后必须打印全部拌和记录备查）。

每个台班作出统计，计算矿料级配、油石比、施工温度、铺装层厚度的平均值、标准差和变异系数，进行总量检验，并作为施工质量检测的依据。

3.3 使用于SMA的改性沥青由于是成品改性沥青，应经常检验改性沥青的离析情况，各项指标应符合本指南规定的技术要求。

3.4 拌和机需配备专用的絮状纤维稳定剂投料装置，采用风送设备直接将计量的纤维自动加人拌和机的拌和锅中。

纤维投放应与粗细集料入拌和锅同步进行，以节省干拌时间和提高分散效果。

3.5 喷入沥青后的湿拌时间，应根据拌和情况适当增加，通常不得少于45s，保证纤维能充分均匀地分散在混合料中。

由于拌和时间的延长而降低了拌和机生产率，应在计算拌和能力时充分考虑到，以保证不影响摊铺速度，造成停顿。

3.6 各种原材料都必须堆放在硬质地面上，在多雨潮湿地区，细集料（含石屑）应堆放在有棚盖的干燥条件下，当细集料潮湿使冷料仓供料困难时，应采取措施。

3.7 由于拌合过程中添加了水泥，为此拌合楼必须使用两个粉料仓（一个存放矿粉，一个存放水泥），单独添加，以确保质量。

3.8 SMA路面性能与混合料体积特性对级配组成非常敏感，尤其是对三个关键筛孔
4.75mm、2.36mm与0.075mm的通过率容许偏差的要求，比常规沥青混凝土混合料更为严格。

因此，SMA混合料生产，必须对级配组成进行比较精确的质量控制。

试验路实施过程中，拌和机完成拌和任务停机前必须留足够的热料仓白料，由试验室对热料仓白料进行水洗筛分，重新计算、调整合成级配，得到新的热料仓用料比例作为后续施工配合比（该新的施工配合比必须得到监理工程师的确认），全面施工时可在2~4天内进行一次此类配合比检验。

3.9 鉴于拌合SMA时细料用量少，粗料用量多，势必造成料仓用量严重不平衡而严重影响称量精度。

为确保细料用量称量精度，需调节拌合楼重量控制方式：（1）称量程序设置法。

合理选择“粗配”、“精配”或“粗精配”档位，其中细集料仓应设定为“粗精配”档位；（2）细集料仓仓门开度调节法。

将细集料仓的气缸行程调小，以减小细集料仓仓门开度，提高细集料的称量精度。

调整效果的检验：将配合比设定值与每盘料实际称量值比较，符合规定时则调整有效，否则，应按照上述第二种方法重新调整仓门开度，直至达到满意的效果为止。

3.10 拌和的SMA混合料应立即使用，需在储料仓中存放时，以不发生沥青析漏为度，且不得储存至第二天使用。

四、SMA运输
4.1 SMA宜采用大吨位运料车运输。

运料车在开始运输前，应在车厢及底板上涂刷一层油水混合物，使混合料不致与车厢粘结。

4.2必须重视运输过程中对混合料的防护，在任何情况下，运料车运输过程中都应加盖棉被及厚帆布保温，四周有可靠地绑扎、围护，以防混合料表面因降温结壳。

尤其是在气温较低或运输时间长时，更要将厚帆布可靠地绑扎，防止在帆布与混合料之间进入空气。

全部防护罩都应与车厢边部搭接，并沿车厢的侧部与后部整齐地绑扎。

4.3 运料车在运输途中，不得随意停歇。

4.4运料汽车应在摊铺机前10～30cm处停住，不得撞击摊铺机；卸料过程中运料汽车应挂空档，靠摊铺机推动前进，以确保摊铺层的平整度。

4.5 运料车卸料必须倒净，如发现有剩余的残留物，应及时清除。

4.6 运料车到达现场后，应严格检查SMA混合料的温度，不得低于摊铺温度的要求。

4.7施工过程中摊铺机前方应有运料车在等候卸料，开始摊铺时在施工现场等候卸料的运料车每台摊铺机前不宜少于3辆，以保证连续摊铺。

4.8 必须加强车辆保养，避免出现车辆爆胎、漏油等故障。

五、SMA摊铺
5.1 摊铺前应清理下层泥土杂物，冲洗干净，提前0.5～1天洒布乳化沥青粘层油（洒布时间不宜过早，以免粘层油失去粘性！），洒布量以0.3～1.0kg/m2为宜，可根据原路面污染程度合理调节洒布量，不宜少量或超量，保证混合料摊铺前粘层油已破乳。

5.2摊铺SMA路面前必须测量中面层平整度，对不符合区域进行洗刨，至符合要求为止，以确保上面层摊铺质量。

中面层平整度、清理污染的验收应严格按照监理程序，符合要求并经监理工程师签认后，才能进行摊铺施工。

5.3 宜采用两台同型号的摊铺机成梯队形式摊铺（如不同型号，则应确保两台摊铺机的整体摊铺效果），相邻两台摊铺机应具有相同的压实能力，熨平板重叠5～6cm即可，前后间距3～5米，保证纵向接缝为热接缝。

两台摊铺机摊铺的结合部位可适当增加碾压遍数，以确保压实效果。

开始摊铺前熨平板预热至110度以上；最后来的一车料作为倒入摊铺机的第一车料；夯锤振幅应适当，确保初始夯实效果，以不击碎集料为宜。

5.4若使用玻纤格栅，格栅处应适度增大粘层用量，以增强粘结，并使用钉子等固定，避免摊铺时过度推移。

5.5 SMA混合料的摊铺速度应与供料速度基本平衡，必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺。

摊铺过程中摊铺速度可根据供料速度进行平稳调整但严令禁止无故中途停机。

由于改性沥青SMA的拌和生产率显著下降，摊铺机的摊铺速度不超过1.5m/min。

如发生设备故障造成摊铺机停机而停机时间小于15min，则可以继续摊铺，如摊铺机停机时间超过15min，则必须停止施工和留施工缝，待锯缝处理完成后可重新起步恢复施工。

5.6 SMA混合料在运输、等候及铺筑过程中，应注意观察，如发现有沥青析漏情况，应停止卸料、废弃，并分析原因，采取对应措施调整施工温度、沥青用量或纤维用量等。

5.7 不得在雨天或下层潮湿的情况下铺筑SMA路面。

六、SMA压实
6.1 SMA施工必须有足够数量的压路机，具体数量由碾压宽度、碾压速度、碾压遍数计算配置。

6.2 混合料摊铺后，必须紧跟着在尽可能高的温度状态下开始碾压（即追随式碾压），不得等候。

除必要的加水等短暂歇息外，压路机在各阶段的碾压过程中应连续不间断地进行。

同时也不得在低温度状态下反复碾压SMA，以防止磨掉石料棱角或压碎石料，破坏集料嵌挤。

6.3 鉴于使用石灰岩，粗集料容易发生破碎，从而影响路面使用性能，因此建议使用较低吨位、低挡位的压路机，且振动时使用弱振模式，以降低集料压碎程度。

建议碾压组合方案为4台双钢双振压路机（11~12T）+2台双钢双振压路机（11~13T）或者3台双钢双振压路机（11~12T）+2台双钢双振压路机（11~13T）。

由于各标段压路机的品牌种类多样，即使同规格的压路机，不同厂家的压路机压实存在比较大的差异，因此，具体碾压组合应根据本标段试验路使用效果确定，总原则：在确保压实的情况下，尽量减少碾压对集料的破坏作用。

建议碾压遍数为初压：静压0.5遍（11~12T双钢双振压路机）+复压3～5遍（11~12T双钢双振压路机）+终压：静压2遍（11~13T双钢双振压路机）。

建议SMA-13碾压时压路机组合见图1、图2。

图1 SMA-13混合料碾压时压路机4+2组合
图2 SMA-13混合料碾压时压路机3+2组合
碾压方式、压路机参数、摊铺机参数等必须经过严格的试验路全面验证，最大限度地满足压实度和残留空隙率指标要求，严防表层SMA-13的路面残留空隙率超标的现象发生，同时必须防止集料的过度破碎，造成SMA路面性能的显著下降，请各施工单位、监理工程师密切关注，这是检验本次SMA路面成功与否的关键！
紧跟摊铺机的钢轮压路机每次碾压都要直抵摊铺机跟前，压实往返行程保持稳定，一般保持在30m左右的等距离，使压路机碾压印迹保持梯形形式，防止在同一横断面折回，影响铺面平整度。

在气温低，风速较大时，压路机行程可缩短到至20m；在气温高，风速小时，压路机行程可延长至 40m。

压路机碾压速度不得超过5m/h。

压路机往返碾压时总是保持与前次钢轮印迹横向重叠至少20cm，以保证压实的均匀性。

不得在同一钢轮印迹上反复碾压，以免造成不平整。

压路机必须紧跟在摊铺机后面碾压，不管摊铺的混合料温度有多高，哪怕在180℃以上都不怕，因为只有在高温条件下碾压才能取得良好的效果。

切忌在较低温度下的翻来覆去地压，压实度不容易达到不说，石灰岩反而容易出现过度的压碎现象，这种事倍功半的做法一定要避免。

6.4 通常情况下SMA不宜采用轮胎压路机碾压，以防搓揉过度造成沥青玛蹄脂挤到表面而达不到压实效果。

在极易造成车辙变形的路段等特殊情况下，由于减少沥青用量必须使用轮胎压路机碾压时，必须通过试验论证，确定压实工艺，但不得发生沥青玛蹄脂上浮或挤出等现象。

6.5针对不同压路机类型必须根据其档位设置合理选择，以英格索兰DD110
为例，频率档位有2个，高频和低频，而振幅档位有8个，应根据试验路结果从振幅2和3档中选择其一。

慢压是针对目前碾压速度过快的现象说的，一般要求的碾压速度不能超过4-5km/h，可以这样检查，如果你跟在压路机旁边按正常的速度走路，感觉压路机比你走的快的话，那多半是压路机的速度快了。

高频和低频是针对SMA这样的薄层沥青面层而言的。

由于SMA层一般才4cm，影响深度不能太深，不能对中面层造成损伤。

振幅小是一次给的力影响浅，但振幅高，使压路机前进过程中每一点都被压实。

这一点对提高SMA的压实度，防止石料损伤，保持石料有良好的棱角性和嵌挤作用很重要。

大振幅碾压很容易造成碾压过度，使石料压碎，或者玛蹄脂上浮。

这也是保证SMA路面的平整度的关键。

6.6 SMA路面应防止过度碾压，在压实度达到98%以上或者现场取样的空隙率不大于6%后，宜中止碾压。

如碾压过程中发现有沥青玛蹄脂部分上浮或石料压碎、棱角明显磨损等过碾压的现象时，碾压即应停止，并分析原因。

6.7 为了防止混合料粘附在轮子上，应适当洒水使轮子保持湿润，水中可掺加少量的清洗剂。

但应该严格控制水量以不粘轮为度，且喷水必须是雾状的，不得采用自流洒水的压路机。

喷水量过大，不仅水分可能渗透到混合料内部，影响混合料质量，而且水分蒸发将吸收大量热能，使混合料温度更快下降，而不利于压实。

6.8 压路机退出施工现场加水应轮流进行。

压路机加水不得停驻在刚竣工的路面上，以免引起永久变形。

压路机加水必须退到距摊铺机100m以外的地方。

6.9 SMA混合料的压实，由于压路机必须紧跟摊铺机，压实往返行程短，并可能实施振动压实，加之在高温下操作，压路机操作手劳动强度很高，容易疲劳，往往发生不能坚持按规定操作，从而直接影响路面压实质量。

由于施工过程中无法对压实度进行适时检测，势必容易形成质量隐患。

为解决这样的问题，除了在施工过程中加强对压实工艺的监督外，有必要一台压路机配备2~3个操作手轮流替换作业，以保证压实质量。

6.10 压路机不得在当天铺筑的路面上长时间停留或过夜。

七、SMA接缝
7.1 SMA混合料的铺筑应避免产生纵向冷接缝，横向施工缝应采用平接缝。

平接缝切缝应在混合料尚未完全冷却结硬之前进行，切缝后必须用水冲洗干净，待干燥后涂刷粘层油，方可铺筑新混合料。

7.2 应特别注意横向接缝处的平整度，注意切除部分应稍长，切缝的位置应通过3m直尺测量确定。

7.3 SMA路面施工结束后，应在路表温度下降到50℃以下，方允许开放交通。

如急需开放交通时，应洒水冷却。

八、施工质量管理和验收
8.1 在确定铺筑SMA面层的工程正式铺筑前，必须针对当地的气候、交通特点和材料情况，铺筑试验段，长度宜为200～500m,验证配合比设计的沥青结合料用量、矿料级配，试验施工工艺，检查SMA表面的均匀性、构造深度和渗水情况。

8.2 铺筑试验段后，应该提出配合比设计及试验段铺筑报告，确定标准配合比及最佳油石比，经主管部门批准，下达开工令后才能正式铺筑。

8.3 对SMA面层，应特别重视材料质量、施工温度和压实工序的管理，使混合料形成充分嵌挤并达到稳定的状态，切忌片面追求平整度而降低压实度。

8.4 SMA路面如出现“油斑”，应分析原因，仔细检查纤维添加的方式、数量、时间，是否漏放及拌和是否均匀等，严重的应予铲除。

8.5 随时在碾压成型的路面上倒少量水，观察水的渗透情况，应基本上不透水（看不出透水或者透水很慢）。

良好的SMA结构在复压成型后，应该是基本上不透水或者透水很慢的，表面具有足够的构造深度，又基本上不透水是鉴别是不是真正的SMA的重要标志。

8.6 拌和厂逐盘打印的打印结果必须保存备查，每天进行总量检验，并作为施工质量管理的依据。

8.7 由于SMA的特定性能是基于坚固的间断级配集料构成，构成集料骨架结构的粗集料与只起填充作用的细集料之间的比例变化，对压实混合料的空隙率具有线性的影响。

因而要求对通过（或保留）在断口上下侧筛孔的材料数量进行比较严格的控制。

实际上意味着SMA混合料的体积特性随着4.75mm筛孔与2.36mm 筛孔的通过率的变化而变化。

而传统密级配沥青混凝土的体积特性受以上筛孔材料通过率的影响则很有限。

因此在SMA混合料生产上必须对集料级配进行比较严格的控制。

表9 施工过程中材料质量检查的项目与频度
注:①表列内容是在材料进场时已按“批”进行了全面检查的基础上，日常施工过程中质量检查的项目与要求。

②“随时”是指需要经常检查的项目，其检查频度可根据材料来源及质量波动情况由业主及监理确定；“必要时”是指施工各方任何一个部门对其质量发生怀疑，提出需要检查时，或是根据需要商定的检查频度。