改性沥青混合料SMA的工程应用.docx

精品学习资源改性沥青混合料 SMA 的工程应用SMA 全称沥青玛蹄脂碎石混合料， StoneMasic〔Matrix〕Asphalt 的缩写，是 20 世纪 60 岁月中期，德国道路工作者为提高路面的抗滑才能，抗击带钉轮胎对路面破坏而开发的新技术，它能显著地提高沥青混凝土的路用性能，特殊适用于重交通道路；1 SMA 性能介绍1.1 SMA 组成沥青玛蹄脂 〔Mastic〕是由沥青、矿粉、纤维及少量细集料组成的混合物； SMA 路面是依据内摩擦角最大的原就配制间断级配的粗集料，使其形成相互嵌挤锁结的骨架，然后用足量的沥青玛蹄脂 〔细集料、矿粉、沥青和纤维稳固剂组成 〕 填充其骨架间隙的一种路面结构；(1) 5mm 以上的粗集料，用量高达 70％～ 80％；(2) 矿粉填料用量达 8％～ 13％，粉胶比 〔矿粉同沥青比 〕远远超出通常 1.2 的限制；(3) 沥青结合料用量多，高达 6.5％～ 7.0％(4) 细集料：一般 0.075 mm筛孔的通过率高达 10％；(5) 纤维稳固剂占混合料总重的 0.3％～ 4％，用来吸附过量的沥青；1.2 强度组成机理 高温稳固性SMA 的高温稳固性主要取决于内摩擦角 φ值， φ值主要取决于矿质骨料的尺寸匀称度、颗粒外形及表面粗糙度； SMA 作为一种间断欢迎下载精品学习资源级配混合料， 4.75 mm～ 9.5 mm 之间的粗集料占粗集料总量的 40％ 左右，远高于一般密级配混合料，且矿质颗粒粗大、匀称，同时SMA 对集料的扁平或瘦长颗粒有严格的限制，某些情形下对磨光值也有严格的要求；这样， SMA 混合料骨料有棱角且表面粗糙，故内摩阻角 φ 值大；即使在高温条件下，由于粗集料颗粒之间相互良好的嵌挤作用，混合料仍有较好的抗变形才能； 低温抗裂性在低温条件下，混合料收缩变形使集料受拉时，集料之间填充的沥青玛蹄脂 〔Mastic〕可以发挥其良好的粘结作用；此时 SMA 的抗拉才能主要取决于沥青胶结料的粘聚力 C 值；由高含量的矿粉、纤维和沥青组成的 Mastic 具有远高于一般密级配混合料的粘结作用，从而使混合料具有很好的低温抗裂性能；1.3 SMA 的优缺点1.3.1 优点（ 1）在材料组成上， SMA 遵循“三多一少”的原就 〔即粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少 〕，充分发挥粗集料的骨架嵌挤作用，使混合料产生特别好的抗变形才能，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降，但其抗车辙变形的才能仍不减弱；(2) 由于有相当数量的沥青玛蹄脂包裹在粗集料的表面，当气温下降，混合料因收缩变形使集料被拉开时，沥青玛蹄脂仍具有很好的粘结作用，它的韧性和柔性使混合料具有很好的耐久性和低温抗裂才能；欢迎下载精品学习资源(3) 由于 SMA 混合料内部的间隙率小，沥青的耐老化性和混合料的水稳固性都将大大提高，同时由于间断级配在路表面形成大的孔隙，具有较大的构造深度 〔TD 可达 1.5～2.0mm〕，使路面具有很好的抗滑性能，并对降噪音 〔削减 3～5dB〕、防行车水雾等都有益，从而全面提高丁沥青混凝土的路用性能；(4) SMA 可用于铺筑更簿的面层，从而可以降低工程造价；(5) 无论何种气候，无论重交通条件与否， SMA 结构面层均稳固耐久；即使是重交通地区，该结构预估使用寿命为 10～15 年，仍比传统的沥青混合料结构路面延长寿命 20％左右；1.3.2 缺点(1) 约增加 20％投资；(2) 沥青和矿粉用量较多，加工和铺筑温度较高，生产率较低；〔3〕实际使用性能对结合料用量和粉料用量都较敏锐；新路面和路面潮湿时，有过滑危急；2 SMA 混合料设计2.1 设计原就正确的 SMA 混合料的协作比设计是充分发挥 SMA 优点、修筑高质量的 SMA 实体工程的前提，设计的主要内容是确定矿料级配和沥青用量；2.2 材料挑选SMA 混合料的协作比设计首要步骤是材料挑选；正确把握标准、挑选适用的材料是修好 SMA 路面的关键，除了应严格执行现行规范欢迎下载精品学习资源要求外， SMA 混合料对材料仍有一些特殊的要求；2.2.1 粗集料(1) 粗集料除满意现行规范要求外，尚需考虑其表面粗糙度；(2) 粗集料应采纳破裂石料，外形抱负、坚硬、针片状颗粒少、抗滑不吸水；(3) 粗集料宜全部轧制，轧制石料时，建议使用锤式轧石机；(4) 集料多采纳花岗岩、玄武岩、辉长岩、辉绿岩、片麻岩和石英岩等；2.2.2 细集料(1) 细集料宜采纳优质的机制砂；如全部采纳机制砂的确有困难， 可以掺用优质自然砂，自然砂与机制砂的用量最大比例为 1：1；(2) 细集料应干净、干燥、无风化、不含杂质，有适当的级配范畴， 并与沥青有良好的粘结才能；2.2.3 矿粉填料(1) 填料不应含有机物质；(2) 填料用量往往高达 8％～ 13％，应由纯正的磨细石灰岩石粉或其他合适材料组成，不宜使用； 1 收粉尘，石粉的塑性指数不大于 4；(3) 石粉 使用时应 足够干燥 ， 不得成 团， 能 自由流淌； 小于0.075mm 粒径的含量不能太少，但是小于 0.05 mm 部分的含量亦不宜太多；2.2.4 沥青(1) 当确定采纳改性沥青铺筑路面时，第一应依据工程所在地的气欢迎下载精品学习资源候、交通及其他特殊使用要求，挑选相宜的基质沥青、改性剂类型，依据已有体会初步确定改性剂剂量，并制备改性沥青进行试验，再依据试验结果确定改性沥青的相应等级；(2) 沥青应选用针入度小、软化点高、温度稳固性好的沥青 〔最好采纳改性沥青 〕；(3) 国内外的体会说明，施工沥青用量应略小于试验设计的正确沥青用量为好；沥青含量大约比密级配沥青混凝土的沥青含量高 1％ 左右；(4) 沥青含量仍随稳固添加剂的类型而异；假设聚合物纤维稳固的SMA 混合料，设计沥青含量为 6．o％，那么矿质纤维稳固的同样混合料的沥青含量可能是 6.2％～ 6.4％，采纳木质素纤维稳固时，沥青含量可能是 6.5％～ 6.7％；2.2.5 稳固剂(1) 稳固剂可采纳木质素纤维、矿物纤维或聚合物纤维(2) 粒状纤维稳固剂有便于仓储、运输、不易受潮等特点，如采纳人工添加方式，粒状纤维要好一点；(3) SMA 混合料因沥青含量高和矿粉用量大，在贮存、运输和摊铺过程中，沥青和矿粉会产生滴漏和离析，在车辆荷载作用下，易显现泛油现象；为了吸取稳固沥青，防止滴漏和泛油，采纳木质素纤维作为稳固剂性能更优；2.3 设计方法SMA 沥青混合料的协作比设计，国际上尚无公认的成熟方法；混合欢迎下载精品学习资源料设计随国家、承包商不同而不同；2.3.1 国内规范法目前国内对 SMA 混合料的协作比设计主要采纳马歇尔试验方法；要求马歇尔稳固度不宜低于 6.2KN，流值宜为 2mm～ 5 mm，矿料间隙率不应小于 17％，间隙率掌握在 2％～ 4％，油石比不宜小于6.2％，特殊提出必需做车辙试验，动稳固度不应低于1500 次／ mm，同时试验温度相应提高 10℃～ 20℃；然而，越来越多的讨论证明，马歇尔试验得到的性能指标——马歇尔稳固度和流值不仅不能反映一般沥青混合料的使用性能，更不能反映 SMA 混合料的使用性能；用马歇尔试验方法得到的 SMA 混合料的油石比是不是正确值，无法用马歇尔试验性能指标来衡定，在取值上很难界定，有可能满意马歇尔试验指标要求的油石比会显得偏少或偏多；另外，从施工实际情形来说，矿料的级配和沥青混合料的油石比应当是一个合理的范畴，在这个范畴内无论级配和油石比如何变化，都不应引起沥青混合料的性能急剧变化，甚至波动到技术要求的最低值以下；因此用这种方法来进行 SMA 混合料的协作比设计是否合理值得探讨；2.3.2 正交试验方法正交试验方法以动稳固度为掌握指标，进行 SMA 混合料的协作比设计，可以得到满意施工要求的 SMA 混合料的正确协作比，而无需用“肯特保法和谢论保法”分别进行飞散试验和沥青析漏试验；与目前国内外普遍采纳的马歇尔试验方法相比，具有方法简洁、试验欢迎下载精品学习资源次数少、试验结果牢靠等优点；2.3.3 欧洲方法欧洲的方法是基于马歇尔法，依据设计间隙率 〔3％ 〕和最小稳固度值〔6． 2kN〕确定最小沥青用量；2.3.4 体积法美国目前举荐体积法设计，用 VCAo~ ：>VCAmix 来判定粗骨料是否处于嵌挤状态；此方法直观明白，比单纯的马歇尔协作比设计法有许多的优越性，可在今后的生产中采纳；2.3.5 其他一些方法德国和瑞典 SMA 协作比设计只是使用马歇尔严验击实方法，而不使用稳固度和流值作为主要掌握指标，协作比设计是建立在间隙率 和最小胶结料竺量的基础上；芬兰是采纳旋转压实仪的方法，以空 隙率作为掌握指标析漏现象；在工艺流程中增加了改性沥青掺和机以及使用改性沥青生产 SMA 时需要加入稳固剂纤维； SMA 生产流程为：备料.>改性沥青生产一沥青混合料生产一混合料运输一摊铺 一碾压一保养；3.1 备料SMA 对材料要求特别严格，各种材料进场前后都必需有中心试验室的检验报告；场内需设有防尘、防雨设施；3.2 改性沥青生产选配适当的沥青改性设备；制备改性沥青时，应采纳相宜的生产条件和方法进行，通过试验确定合理的改性剂剂量和相宜的加工温欢迎下载精品学习资源度，制订具体的生产工艺和操作规程；使改性剂在基质沥青中分散匀称并达到肯定的细度；3.3 沥青混合料生产SMA 混合料的搅拌循环时间要比一般沥青混合料长，挑选专用纤维添加设备，必需合理支配，不能显现停机现象，影响施工进度；SMA 混合料拌和质量的好坏受生产级配、温度掌握、搅拌时间、操作人员素养等方面的影响较大；一般 SMA 混合料干拌时间 8s，湿拌时间 48s；3.4 混合料运输为防止运输过程中温度下降太快，实行了严格的保温措施，沥青混合料出厂温度采纳上限，沥青混凝土装车后盖一层麻布和一层帆布，实行双层保温，保证沥青混凝土摊铺时温度保持在 170℃以上；混合料的运输虽然是一个中间环节，但组织不好将直接影响路面质量，因此要保证摊铺机不能因缺料停机，同时削减运输车和摊铺机的接触次数；3.5 摊铺SMA 的摊铺是保证路面质量的关键； SMA 混合料铺筑方式为热拌热铺；3.6 碾压碾压是最重要的一环，保证准时碾压特别关键；碾压时严格依据“紧跟、慢压、高频、低幅”的原就进行，防止因温度下降造成压实困难；碾压程序为先稳压 l 遍，再静压 2— 3 遍；与一般沥青混合欢迎下载精品学习资源料碾压时的最大区分是不能使用轮胎压路机，一是由于改性沥青粘度特别大，简洁粘轮；二是轮胎搓揉造成玛蹄脂上浮；在保证粗集料不被压碎的情形下，选用较重的压路机在较高的温度下紧跟在摊铺机后碾压，压实成效正确；由于 SMA 混合料降温特殊快， 120℃ 以下基本处于凝固状态，很难摊铺平整，初压温度掌握在 150℃左右，终了温度不低于 130℃，碾压速度掌握在 5km／ h；静压完成后很长时间后路面弹性仍较大，需要爱护 24h 以上；为了保证碾压成效，有几点应特殊留意；(1) 防止过度碾压；混合料达到肯定的压实度，连续碾压会使玛蹄脂挤压到表面，降低构造深度，因此当发觉构造深度减小、玛蹄脂有上浮迹象时，碾压即应停止；(2) 防止粘轮；每天施工前对压路机的洒水装置进行严格检查，选用纯洁的清水，防止管道堵。