道路材料 第三章第四节.pdf

第四节新型沥青砼路面第四节新型沥青砼路面一、沥青玛蹄脂碎石路面一、沥青玛蹄脂碎石路面沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt， 简称SMA)是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青 用量、低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥 青混合料除这些常用材料种类外，有时，沥青改性 剂、纤维等也是重要的组成成分沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt， 简称SMA)是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青 用量、低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥 青混合料除这些常用材料种类外，有时，沥青改性 剂、纤维等也是重要的组成成分优点: 优点: •在重交通作用下有良好的抗车辙能力抗车辙能力——因为高含 量的粗骨料在混合料中颗粒面与面直接接触、相互锁 结构成的骨架直接承受了荷载的作用这种骨架对温 度敏感性小,而含量较高的矿粉与沥青所形成粘聚力很 高的胶凝状物--玛蹄脂使得混合料的整体力学性质提 高这两方面的作用使混合料具有足够的竖向与侧向 约束，导致在车辆荷载的作用下，不产生或只产生微 小的永久性变形 •耐久性与抗裂性耐久性与抗裂性特别是抗疲劳裂缝的性能高——因 为较高的沥青含量及较多的矿粉，一是减小了空隙 率，使老化的速度、水蚀作用降低；二是可减少微裂 缝，提高柔韧性，使应力集中程度降低，变形特性改 善。

应用:应用:由于沥青玛蹄脂碎石路面良好的性能，30年前 欧洲国家在一些承受重交通的路面上铺筑了沥青玛 蹄脂碎石路面，以提高路面的使用品质 进入90年代，美国开始学习欧洲的经验，结合 考虑美国与欧洲国家的材料、施工工艺方面的差 异，在十几个州铺筑了沥青玛蹄脂碎石试验路面， 以便提出美国自己的设计、施工方法 近几年，我国对沥青玛蹄脂碎石路面的研究、 试用已开始进行；如在广—佛高速公路、首都机场 路的试用沥青玛蹄脂路面设计:沥青玛蹄脂路面设计:1．组成材料要求1)集料 • 集料的级配可按最大粒径分别选择表4-10的 建议级配表4-10中最大粒径19mm，为美国 建议级配值，其范围较德国规范要求要小 间断级配,三级筛分 (4.75mm,2.36mm, 0.074mm)集料的级配可按最大粒径分别选择表4-10的 建议级配表4-10中最大粒径19mm，为美国 建议级配值，其范围较德国规范要求要小 间断级配,三级筛分 (4.75mm,2.36mm, 0.074mm)表4-10 SMA混合料级配范围表4-10 SMA混合料级配范围图4-2 SMA混合料与密级配沥青混凝土AC-16I级配比较图4-2 SMA混合料与密级配沥青混凝土AC-16I级配比较• 集料的力学性质要好:耐磨耗性、压碎性、耐磨光性 等要高于沥青混凝土的要求集料的力学性质要好:耐磨耗性、压碎性、耐磨光性 等要高于沥青混凝土的要求 • 几何性质和表面特性应具有较好的立方体形状和粗 糙的纹理:可更好的发挥其骨架间的锁结摩擦作用及 增强沥青与集料的粘结作用几何性质和表面特性应具有较好的立方体形状和粗 糙的纹理:可更好的发挥其骨架间的锁结摩擦作用及 增强沥青与集料的粘结作用 • 针片状颗粒尽可能的低:影响混合料的密实度、均匀 性，也影响骨架的强度。

针片状颗粒尽可能的低:影响混合料的密实度、均匀 性，也影响骨架的强度 • 对集料的化学性质考虑不是很严格:因较高的沥青、 矿粉用量可完全裹覆集料颗粒、降低水侵蚀剥落的可 能性，所以，某些酸性石料亦可用于沥青玛蹄脂碎石 混合料但矿粉应为石灰岩类碱性石料磨制而成对集料的化学性质考虑不是很严格:因较高的沥青、 矿粉用量可完全裹覆集料颗粒、降低水侵蚀剥落的可 能性，所以，某些酸性石料亦可用于沥青玛蹄脂碎石 混合料但矿粉应为石灰岩类碱性石料磨制而成2）沥青2）沥青• SMA混合料采用的沥青较粘稠：以适应其高 沥青含量的低流淌性一般使用针入度等级 在AH一90以下的道路石油沥青在寒冷地 区，采用此范围内较大针入度的沥青时，还 应考虑其沥青改性在其它地区，应使用较 粘稠的沥青，如AHSMA混合料采用的沥青较粘稠：以适应其高 沥青含量的低流淌性一般使用针入度等级 在AH一90以下的道路石油沥青在寒冷地 区，采用此范围内较大针入度的沥青时，还 应考虑其沥青改性在其它地区，应使用较 粘稠的沥青，如AH—70或A70或A—60• SMA的沥青用量比沥青混凝土的用量要高： 因矿粉含量高，聚合物改性沥青在SMA中的 用量范围为5.0％-6.5％SMA的沥青用量比沥青混凝土的用量要高： 因矿粉含量高，聚合物改性沥青在SMA中的 用量范围为5.0％-6.5％3)稳定剂3)稳定剂——纤维纤维稳定剂在SMA中的作用：一是稳定沥青，二是改 善高低温路面性质和抗滑性。

因若没有纤维，且沥 青含量多、矿粉用量大的情况下，沥青矿粉胶浆在运 输、摊铺过程中会产生流淌离析，或在成型后由于沥 青膜厚而引起路面抗滑性差等现象）有机纤维 -- 木质纤维素 矿质纤维 -- 玻璃纤维和石棉纤维• 在相同用量下，植物纤维对沥青的稳定效果优于 矿质纤维 • 纤维宜短且分散纤维采用让纤维和已加热的集料 一起预先干拌 • 纤维的用量一般为集料重量的0.3％~0.6％其合 理的用量可通过两方面确定：一是通过流淌试验， 建立纤维素用量与流淌损失量的关系；二是进行经 济分析，由此两方面综合定出合理用量 • 纤维在沥青混合料性质改善方面的作用，还需实 验验证但从理论上分析，在纤维与沥青粘结力较 好的前提下，纤维的引入将有助于混合料抗拉强度 的增加和抗滑能力的提高2．SMA混合料设计2．SMA混合料设计 • 马歇尔方法可以部分地用于SMA混合料设计采用 50次击实马歇尔方法可以部分地用于SMA混合料设计采用 50次击实 •测定计算击实试件残留空隙率、马歇尔稳定度、 流值、残留稳定度，最佳沥青用量的选择以残留空 隙率2.0％~4.0％为主要指标在综合分析车辙试 验、疲劳试验等后，可获得更为合理的配合比。

测定计算击实试件残留空隙率、马歇尔稳定度、 流值、残留稳定度，最佳沥青用量的选择以残留空 隙率2.0％~4.0％为主要指标在综合分析车辙试 验、疲劳试验等后，可获得更为合理的配合比 •在SMA中宜引入稳定剂及改性剂改性剂的加入往 往使沥青的粘度提高，从而使产生流淌的最小沥青 用量增加在SMA中宜引入稳定剂及改性剂改性剂的加入往 往使沥青的粘度提高，从而使产生流淌的最小沥青 用量增加 •SMA的拌和、压实温度要高，压实至少在135℃以 上，一般可取l45~150℃SMA的拌和、压实温度要高，压实至少在135℃以 上，一般可取l45~150℃3．SMA混合料的施工3．SMA混合料的施工•SMA混合料的生产基本上与密级配沥青混凝土相 同不同的是，SMA混合料的出料温度稍低于沥青混 凝土，一般温度控制在160℃~170℃•采用间歇式混合料拌和机拌料时，无论是有机纤 维或是无机纤维，都应装在可熔化的塑料袋中，在 干拌开始时投入拌和机中，松散纤维也可通过气压 吹入拌和机内，并适当增加干拌时间和湿拌时间， 以保证纤维在SMA混合料中均匀分散对连续式拌和 机，松散纤维应制成粒状，即含有一定纤维、一定 沥青的颗粒，然后通过拌和机的供料系统加入到拌 和机里，并保证在混合料出料前，这些粒化纤维溶 化并完全分散。

• 混合料应随铺随压SMA混合料试件的击实温度高 于普通沥青混凝土，SMA混合料摊铺后的压实温度也 要 高 ， 一 般 出 料 温 度 l60℃~l70℃ ， 终 压 温 度 为 140℃~150℃摊铺时先用钢轮碾压机静压，尔后在振 动模式下碾压1~2遍，最后用钢轮压路机静压找平，总 碾压遍数大致为4~6遍一般不用轮胎压路机，因较多 的沥青用量可能导致轮胎粘起集料在合适的温度 时，选用哪一种碾压形式，需要实际试验 • 在同样路面厚度情况下，SMA混合料松铺厚度小于 普通沥青混凝土二、透水性沥青路面定义：指用大空隙的沥青混合料铺筑、能迅 速从内部排走路表雨水、具有防滑、抗车辙 及降低噪声的路面又称为低噪声路面属 骨架空隙结构型沥青混合料路面，孔隙率比 普通沥青碎石要高，一般在20％左右1．透水性沥青路面性能特点1)排水和抗滑性 大空隙率 - 空隙呈连通状态 - 水可沿连通 的空隙流动排走二、透水性沥青路面定义：指用大空隙的沥青混合料铺筑、能迅 速从内部排走路表雨水、具有防滑、抗车辙 及降低噪声的路面又称为低噪声路面属 骨架空隙结构型沥青混合料路面，孔隙率比 普通沥青碎石要高，一般在20％左右。

1．透水性沥青路面性能特点1)排水和抗滑性 大空隙率 - 空隙呈连通状态 - 水可沿连通 的空隙流动排走2)降低噪声性能2)降低噪声性能 透水性沥青路面降低噪声的性能主要是由于大 空隙的作用车轮胎在路面上滚动产生的噪声在交 通噪声中所占的比例越来越高，这种轮胎透水性沥青路面降低噪声的性能主要是由于大 空隙的作用车轮胎在路面上滚动产生的噪声在交 通噪声中所占的比例越来越高，这种轮胎—路面噪 声一般由三部分组成：路面噪 声一般由三部分组成： •撞击噪声，由车辆轮胎撞击路面产生，其大小同 轮胎花纹、路表面的纹理有关，而路表面纹理又与 集料几何形状、级配等有关；撞击噪声，由车辆轮胎撞击路面产生，其大小同 轮胎花纹、路表面的纹理有关，而路表面纹理又与 集料几何形状、级配等有关； •气压噪声，由车辆轮胎变形时轮胎沟槽中的空气 受到挤压而振动、喷射所产生的噪声；气压噪声，由车辆轮胎变形时轮胎沟槽中的空气 受到挤压而振动、喷射所产生的噪声； •滑粘噪声，由橡胶轮胎在路表上吸着拖滑而产生 的噪声光滑的表面虽可降低撞击噪声，却会增大 气压噪声和滑粘噪声，而多孔隙的路面可使气流顺 利消散，故降低了这两部分噪声。

滑粘噪声，由橡胶轮胎在路表上吸着拖滑而产生 的噪声光滑的表面虽可降低撞击噪声，却会增大 气压噪声和滑粘噪声，而多孔隙的路面可使气流顺 利消散，故降低了这两部分噪声噪声减少的程度，可按比利时的经验公式估计：噪声减少的程度，可按比利时的经验公式估计：dL=0.005DV式中：式中：dL——降低噪声值降低噪声值(dB)；； D——透水性路面层厚透水性路面层厚(mm)；； V——路面的空隙率路面的空隙率(％％)公式表明，透水性路面的降噪声效果与路面厚 度、空隙率大小有关，即透水路面越厚、空隙率越 大降噪声效果越好一般如透水表层厚度为公式表明，透水性路面的降噪声效果与路面厚 度、空隙率大小有关，即透水路面越厚、空隙率越 大降噪声效果越好一般如透水表层厚度为 40mm，考虑耐久性及可能形成的空隙，空隙率一般 可达，考虑耐久性及可能形成的空隙，空隙率一般 可达20~23%，则噪声降低，则噪声降低4dB表4-11 面层材料的噪声水平71~77透水性沥青面层透水性沥青面层74.5~78.5沥青混凝土沥青混凝土74.5~80.5单层表处单层表处76~83水泥混凝土噪声水平 （水泥混凝土噪声水平 （dB）面层材料种类噪声水平 （）面层材料种类噪声水平 （dB）面层材料种类）面层材料种类3)高温稳定性3)高温稳定性透水性沥青路面高温稳定性的抗车辙能力比一 般沥青混凝土高。

例如用高粘度改性沥青配制的透水 性沥青混合料得到的动稳定度达5000次／mm，因为本 颗粒间的相互直接接触而构成的骨架结构承担了荷载 的作用，所以，在高温下抵抗变形的能力大透水性沥青路面高温稳定性的抗车辙能力比一 般沥青混凝土高例如用高粘度改性沥青配制的透水 性沥青混合料得到的动稳定度达5000次／mm，因为本 颗粒间的相互直接接触而构成的骨架结构承担了荷载 的作用，所以，在高温下抵抗变形的能力大4)耐久性4)耐久性沥青路面的耐久性是指，在自然气候因素及频繁 行车荷载作用下，路面自身特有使用性能保持时间长 短的能力，保持时间长，耐久性高；反之，耐久性 差透水性沥青路面其耐久性比一般沥青混合料类。