搜索
SMA技术培训辽宁省交通勘测设计院二OO七年四月主要内容第一部分SMA基本理论及材料要求第一讲SMA的定义第二讲SMA技术的起源和发展第三讲SMA结构的特点及原理第四讲材料质量技术要求第二部分SMA混合料的设计与施工第五讲SMA混合料配合比设计第六讲施工工艺第一部分SMA基本理论及材料要求一、SMA定义SMA为StoneMatrixAsphalt三个英文单词的首写字母，中文意思为沥青玛蹄脂碎石混合料，它是由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的矿粉组成的沥青玛蹄脂，填充在间断级配的粗集料骨架的间隙中，组成一体形成的沥青混合料。沥青结合料机制砂矿粉纤维一、SMA定义沥青玛蹄脂4.75mm以上碎石骨架SMA沥青混合料一、SMA定义密级配沥青混合料SMA混合料二、SMA技术的起源与发展SMA技术是六十年代中期，德国道路工作者为提高路面的抗滑和承载能力而开发的新型沥青混合料结构，从八十年代起SMA技术首先在北欧的瑞典、芬兰等国得到了广泛应用，并很快推广到全欧洲。二、SMA技术的起源与发展1990年9月美国派出了21人的大型代表团到欧洲考察沥青路面技术以后，在全国范围内广泛开展了SMA混合料的试验研究，于1991年在23个州铺筑了试验路段。二、SMA技术的起源与发展1992年交通部公路科研所等单位在建设首都机场高速公路过程中率先提出试用SMA技术，长安街、八达岭高速公路、北京四环等工程都采用了SMA结构。二、SMA技术的起源与发展1994年吉林省交通科学研究所在202国道梅河口段首次采用德国JRS公司生产的木质素纤维稳定剂铺筑SMA试验路，2002年在长春-扶余高速公路160公里路面上面层采用SMA技术。二、SMA技术的起源与发展江苏、辽宁、河北等省先后铺筑了试验路段和实体工程，如今在山西、山东、吉林、黑龙江、广东、内蒙古、湖北等许多省的公路和厦门、桂林、广州、首都机场跑道得到应用。二、SMA技术的起源与发展1997年，交通部重庆公路研究所首次将改性沥青SMA结构应用于广东省虎门大桥钢桥面铺装上，随后汕头海湾大桥、厦门海沧大桥、武汉白沙洲长江大桥以及重庆长江鹅公岩大桥的桥面铺装都应用了SMA结构。二、SMA技术的起源与发展交通部组织了11个省市参加的联合研究推广项目，先后开展了《SMA性能及指标的研究》、《SMA应用技术的研究》课题，在参照国外经验的基础上，提出了符合中国国情的“公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南”，供全国使用。三、SMA结构的特点及原理1、粗集料用量多，占到矿料总量的70％以上；2、矿粉用量多，8%-12%；3、沥青用量多，5.5%-6.5%，比密级配沥青混凝土大1%左右；4、细集料用量少，一般为10%左右。（一）SMA的特点三、SMA结构的特点及原理1、高温抗车辙；2、低温抗开裂；3、抗水损害；4、抗滑性能好；5、耐疲劳，能够延长路面的使用寿命。（二）SMA结构的优点三、SMA结构的特点及原理1、在SMA的组成中，矿料是间断级配，粗集料占到矿料总量的70％以上，粗集料颗粒之间有良好的嵌挤作用，有非常好的抵抗荷载变形的能力，即抗车辙能力。（三）SMA结构的原理三、SMA结构的特点及原理2、SMA使用矿粉多，沥青多，又使用纤维作稳定剂，由此组成的沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面，充分填充在集料间隙，在温度下降、混合料收缩变形时，玛蹄脂有较好的粘结作用，它的柔韧性使混合料有较好的低温变形性能。三、SMA结构的特点及原理3、SMA混合料的内部空隙率很小（4%左右），混合料渗水很少或几乎不渗水，再加上玛蹄脂与集料的粘结力好，混合料的水稳定性也有较多改善。三、SMA结构的特点及原理4、SMA采用间断级配，粗集料含量高，路面压实后表面形成大的孔隙，构造深度大，使雨天高速行车下不易产生水漂，抗滑性能提高，较好地解决了抗滑与耐久的矛盾。同时，雨天交通不会产生大的水雾和溅水，路面噪声降低，从而可以全面提高路面的表面功能。三、SMA结构的特点及原理5、SMA的混合料内部被沥青玛蹄脂充分填充，沥青用量多，因而沥青混合料的耐老化性能好，耐疲劳性能大大优于密级配沥青混凝土。三、SMA结构的特点及原理6、SMA路面密水性好，对下面的沥青层和基层有较强的保护作用和隔水作用，使路面能保持较高的整体强度和稳定性。四、材料质量技术要求SMA之所以有较高的高温稳定性，是由于粗集料之间的嵌挤作用，集料嵌挤作用的好坏在很大程度上取决于集料的坚韧性、颗粒形状和棱角性，粗集料的这些性质是SMA成功与否的关键，因此SMA应使用机制洁净的非吸水性集料，石质坚硬，耐磨耗，外观接近立方体，嵌挤良好。1、粗集料四、材料质量技术要求严格限制扁平颗粒含量，非破碎面颗粒含量5%，石灰石等碳酸盐类集料及任何磨光值不足的集料均不得使用。粗集料施工控制要求分为四档：4.5-9.5mm、9.5-13.5mm、13.5-19mm、7-15mm。SMA表面层对粗集料的质量技术要求见表1。四、材料质量技术要求表1SMA面层用粗集料质量技术要求指标单位技术要求石料压碎值%≤22洛杉矶磨耗损失%≤28视密度t/m3≥2.6吸水率%≤2.0对基质沥青的粘附性级≥4坚固性%≤8细长扁平颗粒含量%≤10水洗法0.075mm颗粒含量%≤1软石含量%≤1石料磨光值BPN≥42四、材料质量技术要求2、细集料细集料在SMA中只占很少的比例，在10%左右，但细集料对SMA性能的影响却不可轻视，SMA应使用机制砂。由于机制砂是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，有利于提高混合料的高温稳定性。四、材料质量技术要求机制砂要求防水、防潮、防污染，3mm以上的筛除，0.075mm以下吹掉。SMA面层用细集料质量技术要求见表2。四、材料质量技术要求表2SMA面层用细集料质量技术要求指标技术要求视密度不小于(t/m3)2.50坚固性（0.3mm部分）不大于（%）不大于8砂当量不小于（%）60四、材料质量技术要求填料必须采用由石灰石磨细的矿粉。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的要求。3、矿粉四、材料质量技术要求表3SMA面层用填料质量技术要求指标技术要求视密度不小于（t/m3）2.50含水量不大于（%）1.0粒度范围0.6mm（%）0.15mm（%）0.075mm（%）10090~10075~100外观无团粒结块亲水系数1.0四、材料质量技术要求纤维的种类很多，大体上可分为木质素纤维、矿物纤维、有机纤维三大类，我们现在使用的是木质素纤维稳定剂。它的作用是：4、纤维稳定剂四、材料质量技术要求（1）分散作用：假如没有纤维，使用大量的沥青和矿粉很可能成为胶团，不能均匀的分散在集料之间，在路面上将出现油斑，纤维可以使胶团适当分散。四、材料质量技术要求（2）吸附及吸收沥青：充分吸附和吸收沥青，从而使沥青用量增加，沥青膜变厚，提高混合料的耐久性。四、材料质量技术要求（3）稳定作用：纤维使沥青膜处于比较稳定的状态，尤其是在夏季高温季节，沥青受热膨胀时，纤维内部的空隙还将成为一个缓冲的余地，不致成为自由沥青而泛油，对高温稳定性很有好处。四、材料质量技术要求（4）增粘作用：增加沥青与矿粉的粘附性，提高集料之间的粘结力。四、材料质量技术要求表4SMA用木质素纤维质量技术要求检测项目纤维长度灰分（%）含水量（%）热损失（%）PH值吸油率（倍）性能指标6mm18±5567.5±1.05方法显微镜5g，575℃2h10g，121℃2h5g，225℃5min5g，100ml水中，30minPH试纸5g，油中浸泡5min，吸滤20min木质素纤维的质量应符合下列要求：四、材料质量技术要求1）用于SMA的沥青结合料必须具有较高的粘度，与集料有良好的粘附性，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性。5、沥青结合料四、材料质量技术要求2）用于改性沥青的基质沥青，应符合重交通道路沥青技术要求。3）用于SMA的改性沥青的质量应符合表5的聚合物改性沥青技术要求。四、材料质量技术要求表5改性沥青质量技术要求试验项目技术要求针入度25℃,100g,5s（0.1mm）最小50针入度指数PI最小-0.2延度5℃，5cm/min（cm）最小30软化点TR&B（℃）最小70运动粘度135℃（Pa·s）最大3闪点（℃）最小230溶解度（%）最小99离析、软化点差（℃）最大2.5弹性恢复25℃（%）最小85RTFOT后残留物质量损失（%）最大针入度比25℃（%）最小延度5℃（cm）最小1.06020第二部分SMA混合料的设计与施工第五讲SMA混合料配合比设计1.1SMA混合料的配合比设计应遵循现行规范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、试铺验证的三个阶段，确定矿料级配及最佳沥青用量。1.2SMA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、设计原则第五讲SMA混合料配合比设计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。对SMA16，SMA的粗集料骨架是4.75mm以上的粗集料。矿料级配的VMA在18%左右，马歇尔试件的VCAmix应该小于粗集料骨架捣实状态下的VCADRC。VCAmix：粗集料间隙率，压实沥青混合料试件内4.75mm以上的粗集料骨架部分以外的体积占试件总体积的百分率。VCADRC：粗集料骨架捣实状态下的粗集料间隙率。第五讲SMA混合料配合比设计目前国外对罩面改建设计方法的研究都是针对于后者，类似于我国的补强设计。我国的罩面厚度较薄，相当于国外的“薄罩面”预防性养护措施，即功能性罩面。主要用于消除破损、完全或部分恢复原有路面平整度、改善路面的性能。第五讲SMA混合料配合比设计VCADRC的测定方法：《公路工程集料试验规程》规定的沥青混合料集料容量筒的规格要求：容量筒容积10L，内径205±2mm，净高305±2mm，底厚5.0mm，筒壁厚度2.5mm。捣棒：直径16mm，长600mm，一端为圆头。第五讲SMA混合料配合比设计试验方法：分三次将试样装入符合要求规格的容器中，每次达1/3的高度，由边至中用捣棒均匀捣实25次，捣实深度约至下层的表面。最后一次使集料与容器口齐平，用合适的集料填充表面的大空隙，用直尺大体刮平，称取容量筒与试样的总质量。用水装满容量筒，测量水温，擦干筒外壁的水分，称取容量筒与水的总质量，由此得出筒的容积，并按水的密度对容量筒的容积作校正。第五讲SMA混合料配合比设计2）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。第五讲SMA混合料配合比设计表6SMA混合料矿料级配范围规格（按公称最大粒径分）通过下列筛孔的百分率（%）SMA16AK1619.016.013.29.54.752.361.180.600.300.150.07510090~10065~8540~6020~3016~2614~2212~1810~158~147~1210090~10060~8245~7025~4515~3510~258~186~134~103~7第五讲SMA混合料配合比设计2、设计标准2.1SMA的矿料级配采用间断级配，其范围应符合表6的要求。铁阜线SMA级配范围第五讲SMA混合料配合比设计筛孔通过量（％）筛孔通过量（％）161002.3615～2311.490～1001.1814～229.570～800.613～198.050～600.311～165.623～310.159～144.7520～280.0758～12表7SMA混合料配合比设计技术要求试验项目技术要求马歇尔试件击实次数两面击实50次空隙率VV（%）3.5～4.5粗集料骨架间隙率VCAmix不大于VCADRC矿料间隙率VMA（%）不小于18.0沥青饱和度VFA（%）75～85稳定度（KN）不小于6.0流值（mm）2～5第五讲SMA混合料配合比设计2.3SMA设计配合比检验应符合表8各项指标的要求。试验方法应遵照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052—2000）的规定进行。第五讲SMA混合料配合比设计