SMA上面层沥青砼.docx
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SMA上面层沥青砼
长沙至重庆公路通道
湖南省常德至吉首高速公路
路面P7合同段
（K176+233.68—K197+860）
SMA-13上面层沥青砼
配合比设计报告
编号：
P700035
砼类别：
SMA-13
施工单位：
湖南路桥机械工程有限公司
监理单位：
重庆正大监理咨询工程有限公司
上报日期：
2008年8月15日
附件目录
1．监理处配合比批复
2．承包单位申请报表
3．SMA-13沥青混凝土路面配合比设计说明
4．沥青混凝土配合比组成计算表
5．沥青混合料配合比汇总表
6．SMA-13上面层最佳沥青用量确定图
7．交通科研所目标配合比设计报告
8．监理处平行试验报告
常吉高速公路
第七监理处通用函件
发函单位：
湖南省常吉高速公路第七监理处
关于P7标SMA-13沥青砼上面层
生产配合比设计的批复
P7合同段：
你部申报的SMA-13沥青砼上面层生产配合比设计报告，集料由江苏南京玄武岩石场生产的9.5-13.2mm、4.75-9.5mm、2.36-4.75；机制砂由吉首百通碎石场生产的0-2.36mm；浦市水泥厂矿粉；华中水泥厂P.O42.5水泥=31：
41：
5：
13.5：
7.5：
2。
沥青为交通国合提供的SBS改性沥青（基质沥青为壳牌70＃）。
武汉优呢克工程纤维有限公司提供的木质素纤维，掺量为沥青混合料的4‰；最佳油石比确定为60%。
混合料理论最大计算相对密度为2.583g/cm3、试件毛体积密度为2.480g/cm3、空隙率VV为4.0%、矿料间隙率VMA为16.7%、粗集料骨架间隙率为38.9%，沥青饱和度VFA为76.1%、稳定度MS为10.18KM、流值FL为32.6（0.1mm）。
以上各项指标均满足设计及规范要求。
经我处试验室验证复检，同意你部按照以上生产配合比进行试验路验证。
如有更改应重新设计配合比。
签发人：
日期：
二ОО八年八月十八日
抄报：
吉首工作组中心试验室
发函日期：
二ОО八年八月十八日编号：
529
常德至吉首高速公路
承包单位申请表（通用）
承包单位：
湖南路桥建设集团机械工程公司合同号：
P7
监理单位：
重庆正大监理咨询有限公司编号：
关于SMA上面层生产配合比设计申请报告
致第七监理处试验室：
我部近期在监理处的热心指导和严格监理下，已顺利完成SMA-13沥青砼上面层生产配合比设计。
经试配检验选定6.0%为最佳油石比，集料由江苏南京玄武岩石场生产的9.5-13.2mm、4.75-9.5mm、2.36-4.75；机制砂由吉首百通碎石场生产的0-2.36mm；浦市水泥厂矿粉；华中水泥厂P.O42.5水泥=31：
41：
5：
13.5：
7.5：
2。
经检测混合料各项体积指标、稳定度、流值均能满足设计和施工要求。
望给予批复为盼！
承包人：
二ОО八年八月十五日
附件1、配合比设计书，2、沥青试验资料，3、细集料试验资料，4、粗集料试验资料，5、沥青马歇尔稳定度试验，6、沥青理论密度试验，7、矿粉试验，8、水泥试验
监理处收到日期批复意见：
签名：
年月日
注：
本表用于没有专业表格，根据合同规定和监理要求又必须书面向监理工厂师提出的申请、报审、报批请示和报
告等情况。
上面层SMA-13设计说明
一、依据及参考资料
1、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000
2、《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004
3、《公路工程集料试验规程》JTJ058-2005
4、湖南省常德至吉首高速公路《沥青混凝土面层施工技术指南》
5、湖南省常吉高速公路《路面P7合同段工程招标文件及设计文件》
6、《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006
7、《SMA路面设计与施工》
二、沥青混凝土配合比设计理论浅析
我标段沥青混凝土路面设计为三层结构，下面层为7cm厚AC-25沥青混凝土、中面层为6cm改性沥青混凝土AC-25、上面层为SMA-13改性沥青混凝土。
为满足沥青砼路面热稳定性、不透水性、耐磨耗性、抗滑性、耐久性、抗疲劳破坏等方面的要求。
所以各层沥青砼结构有各层的作用。
面层是直接承受行车荷载作用和大气降水、温度变化影响的路面结构层，应具有足够的结构强度，良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水性。
车辆在高速公路上安全、舒适高速地通行，沥青面层必须具有良好的抗滑性能。
这就要求沥青面层不但要有较大的摩擦系数，而且要有较深的表面构造深度（构造深度是高速行车减低噪音和减少水膜、溅水影响司机视线的主要原因）。
沥青面层的抗滑性能是由面层的级配形式决定。
本工程沥青砼上面层采用SMA-13沥青混合料，其配合比设计重点具有承载性能好、稳定性强，同时还具有良好的耐磨、抗滑、平整和不透水性。
三、目标配合比设计
我部试验室以马歇尔试验为主进行了目标配合比设计。
根据交通厅路面专家组和长吉公司中心试验室意见，SMA-13目标配合比需经省交通建设质量监督试验检测中心试验。
最佳油石比6.0%，冷料配比为1#：
2#：
4#：
水泥：
矿粉=47：
30：
11：
2：
10，结果详见附件。
四、SMA改性沥青混凝土生产配合比设计
1、原材料主要技术指标
按以下各表的试验检测指标对原材料进行检测
表1矿粉质量技术要求指标
指标
技术要求
视密度（g/cm3）
≥2.5
含水量（%）
≤1
粒度范围
<0.6mm（%）
100
<0.15mm（%）
90~100
<0.075mm（%）
75~100
外观
无团粒结块
亲水系数
<1
表2机制砂级配要求
方孔筛（mm）
通过各筛孔的质量百分比（%）
4.75
100
2.36
80~100
1.18
50~80
0.6
25~60
0.3
8~30
0.15
0~25
0.075
0~10
表3上面层粗集料质量指标要求
指标
技术要求
石料压碎值不大于（%）
26
石料强度 不低于（级）
2
洛杉矶磨耗损失不大于（%）
28
视密度不小于（t/m3）
2.6
吸水率 不大于（%）
2
对沥青的粘附性不低于（级）
5
坚固性 不大（%）
12
针片壮颗粒含量不大于（%）
12
小于0.075mm颗粒含量不大于（%）
1
软石含量 不大（%）
3
杂石含量不大（%）
1
石料磨光值不大（BPN）
42
表4常吉高速公路SBS改性沥青技术指标要求
技术指标
规定值
针入度（25℃，100g,5s）（0.1mm）
30~60
针入度指数PI最小[1]
0
延度（5cm/min,5℃）（cm）最小
25
软化点TR＆B（℃）最小
70
运动粘度 135℃（Pa.S）最大[2]
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
85
TFOF后残留物
质量损失（%）最大
±1.0
针入度比 25℃（%）最小
65
2、拟采用施工的主要原材料
（1）沥青:
由交通国际合作公司提供的SBS改性沥青，基质沥青为进口壳牌70#；
（2）粗集料:
由江苏南京毛迪玄武岩碎石场提供的玄武岩，规格为:
9.5~13.2mm、4.75~9.5mm；
（3）机制砂：
吉首百通公司生产石灰岩，0-2.36mm；
（4）填料:
a矿粉：
铺市水泥厂生产石灰岩矿粉；
b水泥：
华中水泥厂PO42.5；
（5）纤维：
武汉优呢克工程纤维有限公司提供的絮状木质素纤维。
按设计要求对以上各种原材料的各项指标进行试验检测,经试验检测，各原材料的技术指标符合设计要求,见附后的原材料试验检测资料。
3、确定矿料的比例
确定矿料级配,拌和场取热料进行筛分,采用图解法计算各种矿料的用量,使合成的矿料级配曲线基本接近规范级配范围中值线,并应接近一条顺滑的曲线,其中特别注意控制好0.075mm、2.36mm、4.75mm的筛孔通过量接近《施工指南》推荐级配的中值。
生产配合比设计考虑到0.075mm以下颗粒含量的控制精度。
为便于精确确定矿粉的掺量，集料级配检查全采用水洗筛分结果，精确确定合成级配的粉料含量。
否则,过量的粉尖颗粒粘附在矿料表面,既影响矿料与沥青的粘结,又增大了沥青用量,使设计配合比的空隙率较目标空隙率降低，形成软弱的混合料,造成路面高温稳定性能降低,引起高温车撤和泛油现象。
SMA-13沥青砼矿料组成级配见表5。
4、确定最佳油石比
用试验确定的矿料级配组成，按0.3％间隔变化，取5个不同的油石比，采用试验室的小型拌和机拌合成沥青混合料，按《施工指南》规定的方法制备五组马歇尔试件。
制件的拌和及成型温度见下表。
常吉高速公路SMA-13混合料拌和与成型温度参考范围
沥青品种
改性沥青
沥青加热温度
165~175℃
矿料加热温度（包括填料）
180~190℃
沥青混合料拌和温度
165~175℃
试摸预热温度
110~130℃
试件开始击实温度
160~165℃
试件成型终料温度
≥145℃
注：
沥青用量的0.4%的木质素纤维在常温条件下掺入。
按规范要求，混合料理论最大相对密度采用计算法计算。
测定试件的密度、空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标进行体积组成分析，进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度及流值等物理力学性质。
5、确定SMA-13改性沥青混凝土生产配合比
表6SMA-13沥青混合料配合比设计指标要求
试验项目
单位
技术要求
马歇尔实件击实次数
两面击实75次
空隙率VV
%
3~4.5
矿料间隙率VMA
%
不小于16.5
粗集料骨架间隙率VCAmix
不大于VCADRC
沥青饱和度VFA
%
75~85
最小油石比，合成集料毛体积相对密度2.9
%
不小于5.6
2.8
%
不小于5.8
2.7
%
不小于6.0
2.6
%
不小于6.2
马歇尔稳定度
KN
不宜小于6.0
流值
0.1mm
20~50
注：
SMA试验粗集料骨架间隙率VCA的关键性筛孔为4.75mm
（1）空隙率是影响路面质量的重要指标，美国Superpave一项调查结果表明，空隙率指标控制在5%左右，路面有良好的路用性能，德国有项试验表明，沥青混合料空隙率从7％降到5％，路面质量可以提高一倍，一些对沥青路面研究结果表明，一旦路面沥青混合料空隙率低于3％就会出现明显的车撤及泛油现象．空隙率过低（混合料软弱）是造成高温车撤的主要原因。
根据《施工指南》的要求，空隙率控制在3％～6％之间。
（２）考虑到本项目处于１-４-１区，属夏天炎热，冬天寒冷、潮湿、多雨的气候特点，沥青用量既不能高也不能低，综合考虑决定采用油石比Pa=6.0%。
根据《公路沥青路面设计规范》对SMA-13沥青砼上面层沥青混合料的各项技术要求,确定本项目的SMA-13沥青砼生产配合比,具体指标见下表。
表7SMA-13上面层最佳沥青用量确定图（生产配合比）
油石比（%）
试件毛体积密度（g/cm3）
理论密度相对密度（g/cm3）
空隙率（%）
矿料间隙率（%）
沥青饱和度（%）
稳定度（KN）
流值（0.1mm）
5.4
2.465
2.606
5.4
16.8
67.9
7.85
27.4
5.7
2.472
2.595
4.7
16.8
72
9.56
29.1
6.0
2.48
2.584
4
16.8
76.2
10.18
32.6
6.3
2.477
2.573
3.7
17.1
78.4
9.12
35.3
6.6
2.475
2.562
3.4
17.4
80.5
7.26
43.7
五、结论
我们通过沥青混合料中矿料级配的具体分析，沥青混合料经过击实、检测认为粗细矿料级配是合理的，它是一种嵌挤紧密骨架型结构。
这种级配无论从结构承重能力、高温稳定性、抗渗水能力和通车后变形性都是有利的。
从下面图表中可以看出，油石比在5.8%~6.2%时空隙率、饱和度、矿料间隙率、流值、稳定度等各项技术指标符合设计要求。
我们确定最佳油石比为6.0%。
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