薄磨耗层SMA_10在南武高速公路上的应用

【中图分类号】U416.217
【文献标识码】A
0 引言
沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt， 简称SMA）具有优良的路用性能和使用功能，SMA沥 青混合料路面在欧美等许多国家得到了广泛的应 用。SMA具有粗集料多、矿粉用量多、沥青用量多和 细集料少（“三多一少”）的混合料组成特点，致 使SMA有较大的内摩擦角和粘聚力。大量的粗集料构 成坚固的骨架结构，即石—石嵌挤结构（粗集料间 相互接触），使其具有良好的高温抗车辙变形的能 力，而由沥青、填料、稳定剂和细集料组成的沥青 玛蹄脂（胶泥）填充粗集料骨架的空隙，混合料密实， 抗水损害能力强，且由于沥青结合料用量的大大提高， 从而保证了沥青路面的耐久性及抗开裂的性能。
混合料质量比）。SMA-10沥青混合料采用双面各击 实 75次 成 型 马 歇 尔 试 件 ， 按 油 石 比 6.0%、 6.3%、 6.6%进行马歇尔试验，测试相关的马歇尔试验指标 和混合料体积指标如表4所示。
油石比(%) 6.0 6.3 6.6
设计要求
表4 2号级配的混合料马歇尔试验参数(“/”后面的为生产配合比实测数据,下同)
≯0.1 0.1/0.04
肯塔堡飞散试验的混合料损失或浸水飞散试验(20℃)(%) ≯15 1.6/1.3
冻融劈裂强度比(%)
≮80 94.1
动稳定度(次/mm)
-10℃弯曲试验破坏应变( m e )
≮3000 4642 ≮2500 2526
构造深度(mm)
≮0.8 0.85/0.98
渗水系数(ml/min)
2011年第1期
西南公路XINANGONGLU
薄磨耗层SMA-10在南武高速公路上的应用
毛 成1 许金华2 张晓华1 骆 燕1 张光勇1
(1.四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 成都 610041； 2. 四川广甘高速公路有限责任公司 成都 610042)
【摘 要】在SMA-10骨架密实型混合料生产配合比设计的基础上，根据现场施工情况，在施工中严
2.463
4.2
76.2
17.6
35.95
41.07
级配2#
2.577
2.410
6.5
67.0
19.6
35.17
42.07
级配3#
设计要求
/
/
3～4
75～85
≥17.0
VCAmix≯VCADRC
/
2.3 SMA-10混合料马歇尔试验 根据选定的2#级配曲线，设计采用的SMA-10配
合 比 为 :玄 武 岩 (4.75-9.5mm):灰 岩 机 制 砂 (0-2.36mm): 矿粉=69:23:8；采用的木质纤维掺量为0.3%（与沥青
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验段研究工作。
1 南武高速工程概况
1.1 气候特点
南充至武胜（川渝界）高速公路所经地区属于
亚热带温湿气候区，气候温暖湿润，雨量充沛。具
有春早夏长，秋雨连绵。区内多年平均气温17.3℃
~17.6℃，极端最高气温40.5~41.3℃，南充、武胜两
地平均7月最高温度为31.2℃，平均8月最高温度为
32.1℃，平均7天最高温度为35.0℃；一月份最低，
在铺筑SMA之前摊铺表面应清扫干净，对路面缺 陷应及时进行处理后才能进行SMA表面层施工。由于 SMA-10为 断 级 配 ， 且 沥 青 面 层 厚 度 薄 ， 降 温 速 度 快，压实困难，因而要求沥青混合料在高温下完成 压实，高速公路路面沥青混合料的摊铺宜采用两台 摊铺机成梯队作业，相邻两幅的摊铺应有3～5cm的 摊铺重叠，相邻两台摊铺机距离宜控制在5～15m之 间。摊铺速度必须均匀、连续不断，摊铺过程中不 得随意停顿。摊铺速度应根据拌和机产量、施工机 械 配 套 情 况 和 摊 铺 厚 度 、 宽 度 确 定 ， 并 符 合 2～3 m/min的要求。摊铺机应在摊铺前要进行预热，使熨 平机温度不低于100℃，摊铺时熨平板应采用中强夯 等级，使铺面的初始压实度不小于85%。熨平板必须 拼接紧密，不许存有缝隙，防止卡入粒料将铺面拉出 条痕。
20cm 水泥稳定碎石
20cm 水泥稳定碎石
30cm 水泥稳定碎石 全线路面结构
30cm 水泥稳定碎石 科研段路面结构
图1 科研试验段路面结构
毛成,许金华,张晓华等 :薄磨耗层SMA-10在南武高速公路上的应用
2 薄磨耗层SMA-10配合比设计
2.1 原材料 （1）粗集料：采用玄武岩，试验结果为：压碎
2.4 SMA-10混合料最佳油石比验证 按初选的油石比6.3%成型试件，分别进行肯塔
堡飞散试验、谢伦堡沥青析漏试验、浸水马歇尔试 验车辙试验、渗水试验及表面构造深度试验。试验
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西南公路
验证结果见表5。
表5 SMA-10混合料验证指标
试验项目
要求 实测
残留稳定度(48h)(%)
≮80 96.8
谢伦堡沥青析漏试验结合料损失(%)
理论最大
实测毛体积(表干法)
空隙率(%)
有效沥青饱和度(%) 矿料间隙率(%) 稳定度(kN) 流值(mm)
2.578/2.571 2.567/2.560
2.451/2.458 2.468/2.471
4.9/4.4 3.9/3.5
72.4/74.4 78.0/79.6
17.9/17.2 17.5/17.2
为确保混合料的拌和质量，必须对搅拌设备的 参数进行适当的调整，严格控制搅拌时间，同时加 强试验检测工作。搅拌设备的标定和操作以及对搅 拌设备进行定期检验，主要有以下内容：
（1）加强对冷料的控制，拌和前，根据试验提 供的生产配合比及集料的松装容重，冷料出料口横 断面的平均值，计算出不同产量对应的各种集料的 调速电机速度值，并制定出数据表格和曲线图，供 生产使用。
1.2 路面结构设计
根据《国道212线南充至武胜（川渝界）公路工
程可行性研究报告》的交通量，采用弹性多层体系
程序设计的路面结构及科研路段路面结构见图1，主
线沥青路面：Ld=26.7（0.01mm）。
4cm SMA-13 6cm AC-20 6cm AC-20 6cm 稀浆封层
3cm SMA-20 6.5cm SUP-19 6.5cm SUP-19 6cm 稀浆封层
≯80 不渗水
2.5 SMA-10混合料生产配合比 根据目标配合比设计，在施工现场由中心实验
室和监理进行了生产配合比的调试和验证试验。测 试的数据见表表4和表5。与目标配合比混合料参数 有很好的一致性，可用于科研试验路的铺筑。
3 SMA-10施工质量控制要点
在现场施工中，笔者总结了要摊铺出优良的沥 青混凝土面层，必须在沥青混凝土的施工中加强 “四个度”的过程控制，即沥青混合料各环节的温 度（混合料生产温度、运输温度、摊铺温度和碾压 温度）、油面层的厚度、压实度和平整度。 3.1 拌和控制
（2）机制砂：采用硬质石灰岩由专用设备加工 的机制砂。原材料相对密度试验结果见表1。
表1 原材料相对密度试验结果
玄武岩
玄武岩 灰岩机制砂
材料名称 4.75～9.5mm 2.36～4.75mm 0～2.36mm
矿粉
SBS改性 沥青
木质纤维
毛体积相
对密度2.869Fra bibliotek2.820
2.698 2.711 1.036 0.8
表3 SMA-10的粗、中、细三组级配马歇尔试验指标 油石比(%) 理论最大 实测毛体积(表干法) 空隙率(%) 有效沥青饱和度(%) 矿料间隙率(%) 粗集料间隙率VCAmix(%) VCADRC(%) 采用矿料级配
2.564
2.486
3.0
81.8
16.6
37.99
40.84
级配1#
6.2
2.571
表观相对
密度
2.941
2.930
（3）矿粉：采用石灰岩等碱性岩石磨细得到的 矿粉。
（4）沥青：壳牌SBS改性沥青；其技术指标满
足规范要求，性能分级为PG76-22。 （5）抗剥落剂：卡洛胺；掺量0.4%（与沥青质
量比） 2.2 SMA-10混合料组成设计
目标配合比由四川省交通厅公路规划勘察设计 研 究 院 道 桥 试 验 所 设 计 ， 确 定 SMA-10的 三 种 配 合 比，混合料试选级配如表2所示，选择粗、中、细三 组级配进行配合试验，SMA-10沥青混合料采用双面 各击实75次成型马歇尔试件，按油石比6.2%进行马 歇尔试验，测试相关的马歇尔试验指标和混合料体 积指标如表3所示。通过对表3试验结果的分析，选 择级配2作为目标配合比设计级配。
8.97/9.5
2.56
9.05/10.3
3.22
2.556/2.551
2.468/2.472
3.5/3.1
80.5/82.3
17.8/17.4
8.62/10.3
3.47
/
/
3～4
75～85
≥17.0
≥6
/
通 过 对 表 4的 试 验 数 据 进 行 分 析 ， 选 定 SMA10配合比设计检验采用油石比：6.3%；对应参数： γ t=2.567；γf=2.468；VV（ %）=3.9；VMA（%） =17.5；VFA（%）=78.0。
极 端 最 低 气 温 -2.3~-3.8℃ 。 多 年 年 平 均 降 雨 量
998.5~1059.8mm，主 要 集 中 在 6~10月 ， 最 大 日 降 雨
量182.7mm。多年平均日照时数1231.5小时，多年相
对平均湿度76~82%。根据四川省沥青及沥青混合料
路用性能气候分区，属1-4-1夏炎热冬温潮湿区。
（ 2）对 集 料 、 沥 青 、 粉 料 的 计 量 系 统 进 行 标 定，以保证各种材料的计量精度。温度的计量系统 也进行必要的校正。