SMA混合料的材料組成及技術(shù)要求分析

【摘 要】結(jié)合國(guó)內(nèi)外ＳＭＡ研究現(xiàn)狀，對(duì)ＳＭＡ混合料的組成以及技術(shù)要求進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究。

【關(guān)鍵詞】SMA混合料；材料組成；技術(shù)要求；分析

一、SMA混合料的材料組成

由于SMA混合料的骨架結(jié)構(gòu)特性以及較高的性能要求，其組成材料的質(zhì)量除了應(yīng)滿足普通熱拌瀝青混合料組成材料的基本要求外，還應(yīng)滿足一些特殊的要求。

1．瀝青結(jié)合料

SMA混合料要求瀝青具有較高的粘度，與集料有良好的粘附性，以確保瀝青瑪蹄脂有足夠的高溫穩(wěn)定性和低溫柔韌性。美國(guó)規(guī)定SMA的瀝青結(jié)合料必須符合AASHTO M 226或AASHTO MPl有關(guān)SHRP瀝青混合料路用性能規(guī)范要求，我國(guó)的SMA所用瀝青質(zhì)量必須符合JTG F40—2004的規(guī)定，同時(shí)由于我國(guó)多數(shù)地方以往采用的瀝青普遍偏稀，為了保證瀝青有較高的粘度，一般應(yīng)采用比當(dāng)?shù)爻Ｓ玫臑r青稍硬l一2級(jí)的瀝青，如南方炎熱地區(qū)可選用A—70，寒冷地區(qū)可選用A—70或A—90。

對(duì)于高速公路、承受繁重交通的重大工程道路、夏季特別炎熱或冬季特別寒冷地區(qū)的道路，最好采用改性瀝青SMA混合料，其中聚合物改性瀝青質(zhì)量應(yīng)符合改性瀝青的技術(shù)要求，對(duì)于SMA中是否必須采用改性瀝青目前尚無(wú)統(tǒng)一的看法，但有一點(diǎn)可以肯定；在特殊路段、特殊環(huán)境下宜于采用改性瀝青SMA，這樣使用效果會(huì)更佳。其中改性用的基質(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范JTG F40—2004關(guān)于道路石油瀝青的技術(shù)要求，改性后針入度等級(jí)南方和中部地區(qū)宜為40一60，北方地區(qū)宜為60一80，東北等寒冷地區(qū)宜為60—l00。一般情況下，改性瀝青改性劑的合理劑量對(duì)于SBA及SBR類改性瀝青，按內(nèi)摻法計(jì)算的劑量以3．5％一5％為宜；對(duì)EVA或PE類改性瀝青添加劑量宜為4％一6％。

如果采用其他材料作為改性劑或采用復(fù)合改性，應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)認(rèn)證后使用。采用湖瀝青、頁(yè)巖瀝青等天然瀝青作改性劑，天然瀝青的質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，其配比也應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。

2．集料與填料

用于SMA混合料中的粗集料應(yīng)是高質(zhì)量的軋制碎石，其巖石應(yīng)堅(jiān)韌，具有較高的強(qiáng)度和剛度，如玄武巖、砂巖、花崗巖等石料。應(yīng)嚴(yán)格控制集料中的針片狀顆粒含量，集料的顆粒形狀應(yīng)接近立方體，富有棱角，紋理粗糙，其他技術(shù)要求如表1所示，必要時(shí)應(yīng)采取有效的抗剝落措施，如采用改性瀝青、摻加消石灰或水泥，或采用實(shí)踐證明具有長(zhǎng)期抗水損害性能的抗剝離劑。在有些地區(qū)為了降低SMA初期建設(shè)成本，曾采用石灰?guī)r作為SMA的集料，實(shí)踐表明其使用效果沒(méi)有采用玄武巖等堅(jiān)硬巖石的好。用于SMA的組集料在作業(yè)時(shí)不得采用顎式破碎機(jī)加工。

細(xì)集料最好使用堅(jiān)硬的機(jī)制砂，也可以從潔凈的石屑中篩取粒徑范圍4.75—0．3mm部分作為機(jī)制砂使用。當(dāng)采用普通石肩作為細(xì)集料時(shí)，宜采用石灰?guī)r石屑，石屑中不得含有泥土類雜物，但應(yīng)控制針片狀的含量。當(dāng)與天然砂混用時(shí)，天然砂的含量不宜超過(guò)機(jī)制砂或石屑的比例。若采用天然砂，其中水洗法小于0．075mm顆粒含量不得大于5％，還必須測(cè)定其粗糙度指標(biāo)，以表示砂粒的棱角性和表面構(gòu)造狀況。一般細(xì)集料質(zhì)量除了滿足普通熱拌瀝青混合料對(duì)細(xì)集料的要求外，棱角性最好大于45％。

填料必須采用石灰?guī)r等堿性巖石磨細(xì)的礦粉，必須保持干燥，能從石粉倉(cāng)自由派出。礦粉質(zhì)量應(yīng)滿足普通熱拌瀝青混合料對(duì)礦粉的要求，且粉煤灰不得作為SMA混合料的填料使用?；厥辗蹓m的比例不得超過(guò)填料總量的25％，混用后0．075mm通過(guò)部分的塑性指數(shù)不得大于4。為了改善瀝青結(jié)合料與集料的粘附性，使用消石灰和水泥時(shí)，其用量不得超過(guò)礦料總質(zhì)量的2％。

3.纖維

SMA混合料中的常用纖維材料有:木質(zhì)素纖維、礦物纖維、腈綸纖維、滌綸纖維、玻璃纖維等聚合物化學(xué)纖維。纖維在SMA混合料中的作用是吸油、穩(wěn)定、增強(qiáng)，并提高SMA混合料高溫下的抗剪強(qiáng)度。選擇纖維時(shí)主要考慮其吸油性、耐熱性、與瀝青的粘附性等指標(biāo)。纖維應(yīng)能承受250℃以上的高溫條件，不變形、不變質(zhì)、不脆化，化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)環(huán)境無(wú)污染、無(wú)公害。我國(guó)參照國(guó)外經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)工程實(shí)踐，制定了自己的木質(zhì)素纖維技術(shù)要求。

在纖維選擇中，由于SMA初期建設(shè)成本較高，而木質(zhì)素纖維對(duì)瀝青的穩(wěn)定性較強(qiáng)，價(jià)格比其他聚合物纖維要便宜得多，因而SMA中一般選擇木質(zhì)素纖維。松散的粱狀木質(zhì)素纖維或預(yù)先與瀝青混合制成的顆粒狀木質(zhì)素纖維均可使用。施工中應(yīng)確保纖維不受潮，拌和中要分散均勻。纖維的運(yùn)輸與存放應(yīng)采取必要措施防潮，以免影響拌和時(shí)的分散均勻性。纖維的摻量一般木質(zhì)纖維不少于0.3%，礦物質(zhì)不少于0.4%。

二、SMA混合料的技術(shù)要求

將上述SMA混合料配合比設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)及其相應(yīng)的要求列入表2。

①對(duì)于高溫穩(wěn)定要求較高的重交通路段或炎熱地區(qū)，設(shè)計(jì)空隙率取高限，也可放寬到4.5%；VFA允許放寬到70%；VMA可放寬到16.5%或16%；②試驗(yàn)粗集料骨架間隙率VCA時(shí)的關(guān)鍵篩孔，SMA-19、SMA-16是指4.75mm，SMA-13、SMA-10為2.36mm；③穩(wěn)定度難以達(dá)到要求時(shí)，容許放寬到5.0kN或5.5kN，但動(dòng)穩(wěn)定度必須合格；④對(duì)集料堅(jiān)硬不易擊碎，通行重載交通的路段，也可將擊實(shí)次數(shù)增加到75次；⑤當(dāng)采用改性瀝青時(shí)，車轍試件成型后，在常溫下養(yǎng)生時(shí)間不少于48h，且不得超過(guò)1周，車轍試驗(yàn)不得采用取樣后冷卻在經(jīng)過(guò)二次加熱重塑成型的試件；⑥滲水系數(shù)僅適用于配合比設(shè)計(jì)時(shí)室內(nèi)試驗(yàn)的壓實(shí)試件檢驗(yàn)，不適用于施工現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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