改性沥青混合料SMA的工程应用.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流改性沥青混合料SMA的工程应用.精品文档.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年代中期,德国道路工作者为提高路面的抗滑能力,抵抗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,特别适用于重交通道路。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路面是按照内摩擦角最大的原则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
2、粉、沥青和纤维稳定剂组成)填充其骨架空隙的一种路面结构。 (1)5mm以上的粗集料,用量高达7080; (2)矿粉填料用量达813,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6.57.0(4)细集料:一般0.075 mm筛孔的通过率高达10;(5)纤维稳定剂占混合料总重的0.34,用来吸附过量的沥青。1.2 强度组成机理1.2.1 高温稳定性 SMA的高温稳定性主要取决于内摩擦角值,值主要取决于矿质骨料的尺寸均匀度、颗粒形状及表面粗糙度。SMA作为一种间断级配混合料,4.75 mm9.5 mm之间的粗集料占粗集料总量的40左右,远高于普通密级配混合料,且矿质颗
3、粒粗大、均匀,同时SMA对集料的扁平或细长颗粒有严格的限制,某些情况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能力。l.2.2 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的抗拉能力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具有远高于普通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,SM
4、A遵循“三多一少”的原则(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,使混合料产生非常好的抗变形能力,即使在高温条件下,沥青玛蹄脂的粘度下降,但其抗车辙变形的能力仍不减弱。(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能力。(3)由于SMA混合料内部的空隙率小,沥青的耐老化性和混合料的水稳定性都将大大提高,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1.52.0mm),使路面具有很好的抗滑性能,并对降噪音(减少35dB
5、)、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结构面层均稳定耐久。即使是重交通地区,该结构预估使用寿命为1015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感。新路面和路面潮湿时,有过滑危险。2 SMA混合料设计2.1 设计原则 正确的SMA混合料的配合比设计是充分发挥SMA优点、修筑高质量的SMA实体工程的前提,设计的主要内
6、容是确定矿料级配和沥青用量。2.2 材料选择 SMA混合料的配合比设计首要步骤是材料选择。正确把握标准、选择适用的材料是修好SMA路面的关键,除了应严格执行现行规范要求外,SMA混合料对材料还有一些特别的要求。2.2.1 粗集料(1)粗集料除满足现行规范要求外,尚需考虑其表面粗糙度。(2)粗集料应采用破碎石料,形状理想、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)集料多采用花岗岩、玄武岩、辉长岩、辉绿岩、片麻岩和石英岩等。2.2.2 细集料 (1)细集料宜采用优质的机制砂。若全部采用机制砂确实有困难,可以掺用优质天然砂,天然砂与机制砂的用量最大
7、比例为1:1。(2)细集料应洁净、干燥、无风化、不含杂质,有适当的级配范围,并与沥青有良好的粘结能力。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813,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,能自由流动。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)当确定采用改性沥青铺筑路面时,首先应根据工程所在地的气候、交通及其他特殊使用要求,选择适宜的基质沥青、改性剂类型,根据已有经验初步确定改性剂剂量,并制备改性沥青进行试验,再根
8、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、温度稳定性好的沥青(最好采用改性沥青)。 (3)国内外的经验表明,施工沥青用量应略小于试验设计的最佳沥青用量为好。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)沥青含量还随稳定添加剂的类型而异。假设聚合物纤维稳定的SMA混合料,设计沥青含量为6o,那么矿质纤维稳定的同样混合料的沥青含量可能是6.26.4,采用木质素纤维稳定时,沥青含量可能是6.56.7。2.2.5 稳定剂(1)稳定剂可采用木质素纤维、矿物纤维或聚合物纤维(2)粒状纤维稳定剂有便于仓储、运输、不易受潮等特点,若采用人工添加方式,粒状纤维要好一点。
9、(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,易出现泛油现象。为了吸收稳定沥青,防止滴漏和泛油,采用木质素纤维作为稳定剂性能更优。2.3 设计方法SMA沥青混合料的配合比设计,国际上尚无公认的成熟方法。混合料设计随国家、承包商不同而不同。2.3.1 国内规范法 目前国内对SMA混合料的配合比设计主要采用马歇尔试验方法。要求马歇尔稳定度不宜低于6.2KN,流值宜为2mm5 mm,矿料间隙率不应小于17,空隙率控制在24,油石比不宜小于6.2,特别提出必须做车辙试验,动稳定度不应低于 1500次mm,同时试验温度相应提高1020
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