SMA沥青混合料路面特点及参考配合比设计.doc

SMA路面特点 沥青玛蹄脂碎石(SMA)是一个由 沥青、纤维稳定剂、矿粉及少许细 集料组成沥青玛蹄脂填充间断级配 粗集料骨架间隙组成一体沥青混 合料，其混合料含有以下特点： 1)粗集料多 在SMA组成中，矿料是间断级配，粗集 料占到70%以上，粗集料颗料之间有良好嵌 挤作用。沥青混合料产生很好抵御荷载变 形能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂 粘度下降时，这种抵御能力影响也不会减小，所以有较强高温抗车辙能力。AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 4.75mm经过率 3868 3462 2034 20322)矿粉和沥青用量高，采取纤维稳定剂 SMA使用矿粉高达8%12%，沥青用量高 达5.7%6.5%，比通常AC-13/AC-16高1%左 右。同时要使用纤维作稳定剂，由此组成沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面，充足填充集料间隙， 在温度下降、混合料收缩变形时，玛蹄脂有很好 粘结作用，它韧性和柔性使混合料有很好低温变形性能，低温抗裂性能得到大大提升。 2)AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 0.075mm经过率 48 48 812 8123) 空隙率小 SMA混合料内部空隙率很小(3%4%)， 混合料渗水极少或几乎不渗水，混合料内部水属毛细水形态，不易成为大动力水，再加上玛蹄脂和集料粘结力好，混合料水稳定性也有较多改善。 同时因为密水性好，对下面沥青层和基层有较强保护作用和隔水作用，使路面能保持较 高整体强度和稳定性。 3) 路面表面粗糙，结构深度大 SMA首先要求采取坚硬、耐磨优质石料;其次矿料采取间断级配，粗集料含量高，路面压实后表面形成大孔隙，结构深度大 0.81.3mm，使雨天高速行车下不易产生水漂，抗滑性能提升，很好地处理了抗滑和耐久矛盾。同时，雨天交通不会产生大水雾和溅水， 路面噪声降低，从而能够全方面提升路面表面功效。同时，雨天交通不会产生大水雾和溅水， 路面噪音可降低35dB，从而提升路面表面功效。 4)SMA混合料内部被沥青玛蹄脂充足填充， 空隙率小，沥青和空气接触少，沥青老化降低，所以沥青混合料耐久性能良好。综合SMA组成特点，能够归纳为 三多一少：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少。SMA混合料形成机理 a)粗集料骨架；b)沥青玛蹄脂；c)用玛蹄脂填充粗集料骨架SMA是由沥青、矿粉、纤维及少许细集料组成沥青玛蹄脂填充间断级配粗集料碎石骨架间隙混合料。或说 SMA是由相互嵌挤粗集料骨架和沥青玛蹄脂两部分组成。特点和性能、结构类型、空隙率()、沥青用量、475mm、经过率() 、0075mm 经过率()、抗车辙变形、疲惫耐久性、抗裂性能、水稳定性、渗水情况、抗老化性能、特点和性能、结构类型、抗磨损、抗滑性能、路面噪声、反 光、溅水、水雾、施工难易程度 、成本。 ACl6(I)型 悬浮密实 结构 36 中等 4263 中等 (48) 很好 ACl6(II)型 悬浮半密实结构 48 (10) 较少 3050 较少 (25) 很好 ACl6(III)型 悬浮半空隙结构 很好 较差 较差 较低 。SMA-l6 嵌挤密实结构 34 (4.5) 较多 2030 很多 (812) 很好 很好 很好 很好小 很好 SMAl6 嵌挤密实结构 很好 好 好 稍难(温度提 高、纤维) 高 差 易 中抗高温变形能力强； 抗开裂、疲惫性能良好，提升耐久性和早期 裂缝较少； 不透水，抗水损坏性能强； 表面粗糙度大，抗滑性能好，提升行车安全 降低行车噪音 SMA减小灯光反射，减小水雾，提升能见度和一般沥青施工相比较，含有施工复杂、难 度大特点，对施工队伍要求较高，SMA施工工艺要求较高，对施工原因敏感性较强，矿料级配及沥青用量小波动和改变，很轻易造成路面质量大波动，也会造成局部泛油、油 斑、透水等。 同时SMA对集料要求较高，因为同时因为沥青用量和矿粉多，混合料成本会显著增加。早期 每吨增加费用2025. 后期延长使用年限约2530； 可减轻、延缓沥青路面早期破坏； 改善路面行驶质量； 节省大量维修、养护费用，降低5075。 SMA沥青混合料配合比设计一、 概述 沥青玛碲脂碎石（stone mastic asphalt 简称sma）路面 含有优良高温稳定性，良好低温抗裂性，使用耐久性和显著抗滑性和一定降噪声效果。国外已普遍使用，中国也得到了推广应用。不过，必需要确保SMA路面工程质量才能表现SMA路面优越性，确保质量技术关键在于SMA沥青混合料配合比设计。二、材料 （一）粗集料 SMA混合料是依靠粗集料石、石接触和紧密嵌接而形成骨架结构，为预防碎石颗粒在车辆荷载挤压过程中发生破碎，对粗集料质量有严格要求，也可说粗集料是SMA质量控制关键，通常要求使高质量轧制粗集料，其岩石应坚韧，含有较高强度和刚度，而不能使用质地较软石灰石。 SMA混合料性质对集料4.75mm经过率十分敏感，要求针片状颗粒（1：3）含量不超出20%。 依据SMA材料特征，在有条件地方最好现在基础上采取玄武岩、辉绿岩等硬质碱性石料。 （二）细集料 在SMA混合料中细集料（指小于4.75mm颗粒）质量仅为10%-20%，但一样要求石质坚硬、富有棱角，并有一定表面纹理，软质含量少，塑性低，粘土含量不超出1%。细集料宜用机制砂，也称人工砂。天然砂因为颗粒靠近于圆形，磨阻力小，故不宜多用。 （三）矿粉 矿粉在SMA混合料中是关键组成部分，它和沥青混和形成玛蹄脂，从而影响SMA性能。矿粉为混合料产生“加劲”效应。根据中国现在沥青路面施工技术规范生产石灰石矿粉可用于SMA混合料，上海使用石灰石磨细矿粉。 （四）沥青材料 SMA所使用沥青要求有良好粘结性和温度稳定性，通常应采取重交通道路沥青，其指标符合规范要求。中国采取标号应依据道路所在地域气候来确定，但通常宜采取很好沥青，如南方地域可采取50号沥青，长江、黄河流域采取70号沥青，东北地域采取90号沥青。 即使改性沥青种类很多，但现在中国外发展趋势是SBS改性沥青应用日趋广泛，这是因为SBS改性沥青性能确实比PE等改性沥青优越，而且它适应性强，不管在南方还是在北方全部能有效地改善热稳定性和低温性抗裂性。 （五）纤维 为了预防沥青滴漏，绝大部分SMA中全部使用纤维，即使也有SMA项目使用改性剂来增加沥青粘度以预防滴漏。现在大多数情况是，既使用改性沥青，也同时使用纤维材料。 三、玛蹄脂组成和技术要求 SMA结构可分成两个部分：其一，是由粗集料组成空间骨架结构；其二，电沥青、矿粉及纤维等材料所组成玛蹄脂，玛蹄脂填充在SMA混合料骨架空隙中，形成密实骨架结构。这是SMA混合料和传统沥青混合料在结构组成上关键区分。 对于玛蹄脂组成，有些人将细集料（0.075-2.36mm）、矿粉、沥青和纤维组成混合料作为玛蹄脂，而将无细集料玛蹄脂称为细玛蹄脂。美国e ray beown等人对细玛蹄脂和粗玛蹄脂性能，采取动态剪切流变仪（dsh）及直接拉伸试验（dtt）等方法作了试验，结果表明二者性能相关性很好。很显著，细玛蹄脂性能可代表粗玛蹄脂性能。 （一）玛蹄脂配合比 1、矿粉用量：SMA矿粉用量大多控制在8%-12%范围内。中国在SMA-16级用为5.5%-7.5%、SMA-13级时对应降低。高沥青用量是SMA混合料组成设计特点。 2、纤维用量 SMA中纤维掺量以纤维占混合料重量之比表示。现在实际应用中，木质素纤维等有机纤维掺量通常为0.3%-0.4%，玻璃纤维等无机纤维掺量通常为0.4%0.6%。纤维掺量过少会使混合料中沥青增多，易发生滴漏，形成油斑。同时还会造成玛蹄脂有效数量不足，空隙率增大，降低路面耐久性能。纤维掺量过多时，会使分散困难，影响生产率，而且如有结团，还会使混合料粘聚力下降，影响路用性能。另外，纤维较多时，混合料中自由沥青过少，使玛蹄脂过于粘稠。低温性增大，降低混合料抵御低温开裂能力。 四、SMA混合料级配 （一）SMA混合料最大粒径 沥青混合料最大粒径是指这种集料最大公称粒径，如SMA-16最大公称粒径为16mm，实际上整个混合料中还有比16mm大一级集料，即19mm。通常来说，最大公称粒径以上大一级粒料还可能有90%-10%，所以在集料级配中公称尺寸经过率通常为50%100%。 SMA混合料最大公称粒径和路面层次和厚度相关，也和铺设地域相关。通常来说，假如沥青混合料最大粒径大部分，热稳定性就比很好。显然，依据中国大部分地域气候条件，采取过小粒径SMA是不可取。以上海为例，上海七八月份平均气温达成26-27，因为温室效应，近几年气温又有所上升，夏季高温连续时间长，沥青路面轻易出现泛油，SMA最大粒径则可放大至19mm或25mm。依据使用场所和交通组成不一样，能够选择不一样类型SMA。 （二）集料级配 SMA混合料集料级配，和一般沥青混合料有根本区分。为了说明这种差异现以公称尺寸为13mm这多个类型沥青混合料级配作一比较。五、SMA混合料技术指标和要求在设计中规范普遍采取马歇尔试验方法，即锤击成型试件，测试马歇尔稳定度等指标。 （一）试件成型锤击次数 试件成型号密度不仅和锤击次数相关，而且和成型时温度相关在温度偏高时，因为玛蹄脂润滑作用，锤击50次和75次全部可使SMA达成石石接触效果，密度达成最大值，但在温度偏低时，锤击50次就有可能密度显著偏低，达不到石石接触状态。在实际施工时，因为混合料拌和温度高低、运输距离远近、施工现场摊铺速度等原因，使混合料温度偏高或偏低全部是有可能。在温度偏低情况下，按50次锤击密度控制，路面密度就可能偏小，在重车压实下就会出现再次压密，进而有出现轮碾可能。鉴于此，采取高质量轧制碎石铺筑SMA路面，其混合料试件成型锤击次数提议采取75次。 （二）SMA马歇尔技术指标和要求 1、稳定度 马歇尔稳定度不随沥青用量改变而有显著峰值，也就是说马歇尔稳定度对沥青用量改变不敏感，故稳定度通常不能作为判定SMA沥青用量指标。 2、流值 SMA混合料马歇尔试验时，图上变形曲线往往展现较大变形而不下降，有时甚至没有显著峰值，当采取改性沥青时尤其如此。这实际反应了SMA混合料含有很好韧性，说明即使在很大变形时仍有相当高支撑能力，流值控制在2-4mm范围内。 3、空隙率 空隙率是沥青混合料关键指标，它对路面高温稳定性有显著影响，也关系到沥青混合料用量。 空隙率大小影响混合料耐久性，空隙率大，混合料中沥青老化快，耐久性差，但空隙率过小，又影响混合料稳定性。SMA混合料空隙率定在3.5%-5.5%。 （三）SMA混合料其它控制指标 包含析漏、肯塔堡飞散损失、动稳定度ds、冻融劈裂强度比tsr。 结语：SMA混合料设计过程中，往往会出现所测指标不能满足要求情况，这就需要对原设计进行必需调整，重新进行试验和设计。