SMA瀝青瑪蹄脂混合料分析

葉玉珍

【摘 要】本文從瀝青瑪蹄脂混合料的特性、原材料、配合比設(shè)計、應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點等各方面較為全面的分析和介紹，對SMA瀝青瑪蹄脂碎石路面在我區(qū)的應(yīng)用希望有所幫助。

【關(guān)鍵詞】SMA混合料特性；原材料；配合比設(shè)計；優(yōu)缺點

中圖分類號： U414.75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）21-0201-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.093

【Abstract】this paper analyzes and introduces the characteristics，raw materials，mix ratio design，application range， advantages and disadvantages of SMA asphalt mastic mixture，which is helpful to the application of SMA asphalt mastic pavement in our area.

【Key words】SMA mixture characteristics；Raw materials；Mix ratio design；Advantages and disadvantages

1 SMA混合料的特性

SMA混合料級配為間斷級配，是典型的粗集料嵌擠型混合料?；旌狭系奶匦灾饕袃蓚€方面：一是混合料中粗集料含量較多；二是由瀝青、礦粉和纖維組成的瀝青瑪蹄脂填充了粗集料組成的骨架中的空隙，形成一種密實結(jié)構(gòu)的瀝青混合料。

1.1 SMA混合料的組成原理

1）SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料是以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級配的礦料骨架中所形成的混合料。其組成特征主要包括兩個方面：

（1）因為較多的粗集料互相嵌擠組成穩(wěn)定性較高的結(jié)構(gòu)骨架。

（2）瀝青瑪蹄脂是由細(xì)集料、礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成的，既填充了結(jié)構(gòu)骨架的空隙又很好的將其膠結(jié)在一起，增加了混合料的耐久性。

2）SMA混合料屬于骨架密實結(jié)構(gòu)，粒徑大于4.75mm粗集料含量較大，填料含量10%左右，而細(xì)集料較少。

1.2 SMA路用性能

1.2.1 高溫穩(wěn)定性

路面交通荷載主要由粗集料骨架承擔(dān)，而SMA混合料中粗集料占70%以上，細(xì)集料較少，瑪蹄脂填充了粗集料顆粒之間的空隙，由此形成骨架密實型結(jié)構(gòu)，粗集料顆粒之間的嵌擠作用使得SMA混合料不易產(chǎn)生變形，提高了高溫抗車轍能力。

1.2.2 低溫抗裂性

瀝青混凝土路面溫度降低時其抵抗變形能力也會下降，從而出現(xiàn)路面破損產(chǎn)生裂縫。這就對混合料中瀝青原材的品種等級有所要求。而SMA混合料中的瀝青采用改性瀝青，瀝青瑪蹄脂具有粘結(jié)性能，這就使得混合料具有良好的彈性和韌性，從而大大提高了低溫抗裂性能。

1.2.3 水穩(wěn)定性

SMA混合料空隙率規(guī)范要求3%～4%，空隙率很小幾乎不透水，所以混合料受水的影響小。

1.2.4 耐久性

瀝青混凝土路面的耐久性好可以提高路面的使用壽命。在SMA混合料中，瀝青瑪蹄脂填充了粗集料骨架的空隙，因為SMA混合料是骨架密實結(jié)構(gòu)，混合料內(nèi)部空隙率小幾乎不滲水，水穩(wěn)性好，瀝青在集料表面形成較厚的瀝青膜，瀝青與空氣接觸少，所以其具有良好的耐久性。SMA混合料的水穩(wěn)定性和抗老化性能都比普通瀝青混合料要好。

1.2.5 抗滑性

瀝青混凝土路面的表面構(gòu)造是影響路面抗滑的主要因素，SMA混合料中的碎石選用粗糙、耐磨、強度高的原材石料，礦料級配采用間斷級配，壓實后路表面構(gòu)造深度大，必然會使得SMA混凝土路面具有良好的抗滑性和耐磨性。

2 SMA混合料材料選擇

2.1 集料

2.1.1 粗集料

SMA混合料中粗集料是占絕對的主導(dǎo)地位，所以對其質(zhì)量要求也比較高：潔凈、干燥、表面粗糙、具有良好的嵌擠能力。

2.1.2 細(xì)集料

細(xì)集料在SMA混合料中比例不超過10%，其粗糙度對混合料高溫抗車轍性能影響較大。要求細(xì)集料潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，有適當(dāng)?shù)念w粒級配。

2.1.3 填料

瀝青混合料的填料必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等磨細(xì)得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)除凈。礦粉應(yīng)干燥、潔凈，能自由地從礦粉倉流出，質(zhì)量必須滿足熱拌瀝青混合料對礦粉的技術(shù)要求。

2.2 瀝青結(jié)合料

（1）SMA混合料中的瀝青采用的是改性瀝青具有較高的粘度，與集料具有良好的粘附性，瀝青瑪蹄脂具有粘結(jié)性能，保證了混合料足夠的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能。當(dāng)以抗車轍能力為主要目標(biāo)時，改性瀝青軟化點最好高于當(dāng)?shù)刈罡呗访鏈囟取?/p>

（2）SMA混合料路面工程中選擇瀝青時遵照我國《SMA技術(shù)指南》與《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》。

2.3 纖維穩(wěn)定劑

纖維穩(wěn)定劑的作用是改善瀝青混合料性能，吸附瀝青，減少析漏。

3 SMA混合料配合比設(shè)計

SMA混合料的配合比設(shè)計采用馬歇爾試件的體積設(shè)計方法進(jìn)行，馬歇爾試驗的穩(wěn)定度和流值并不作為配合比設(shè)計接受或者否決的唯一指標(biāo)。

實例分析：下面是河西地區(qū)某單位委托的SMA-13混合料配合比設(shè)計的一個過程。

3.1 原材料檢驗

3.1.1 瀝青

瀝青采用殼牌I-C改性瀝青，其所檢指標(biāo)均均滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》表4.6.3中相應(yīng)技術(shù)要求，其相對密度為1.024。

3.1.2 集料

所用集料其規(guī)格為：10-15mm碎石、5-10mm碎石以及0-5mm石屑。試驗表明集料所檢指標(biāo)均符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》高速公路瀝青混合料集料質(zhì)量要求。

3.1.3 礦粉

礦粉試驗所檢指標(biāo)均符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中表4.10.1瀝青混合料用礦粉質(zhì)量要求。

3.1.4 纖維

纖維采用木質(zhì)素纖維，纖維相對密度由廠家提供為1.10，用量為混合料的0.3%。

3.2 礦料的級配合成及優(yōu)化

3.2.1 各種集料的篩分試驗及密度試驗

本次SMA-13瀝青瑪蹄脂碎石混合料由原材料由10-15mm碎石、5-10mm碎石、石屑和礦粉組成。原材料篩分及密度試驗結(jié)果均符合規(guī)范要求。

3.2.2 級配合成

根據(jù)每種集料的篩分結(jié)和混合料的礦料級配范圍，通過人機對話方式進(jìn)行級配合成試驗，因為混合料的級配范圍較寬，在進(jìn)行級配合成時，不同的人可能會根據(jù)自己的經(jīng)驗或喜好選偏粗、偏細(xì)或選接近中值不同的級配，雖說合成的級配都在級配范圍之內(nèi)，滿足級配范圍的要求，但粗、中、細(xì)三種不同級配的馬歇爾試驗結(jié)果卻相差甚遠(yuǎn)，有的級配的馬歇爾試驗結(jié)果還可能不能滿足規(guī)范的要求，所以，為了保證試驗的成功率和準(zhǔn)確率，級配合成時不能僅僅要求滿足級配范圍就可以了，必須合成三個及以上的級配曲線，分別進(jìn)行各項試驗進(jìn)行級配優(yōu)化，然后根據(jù)結(jié)果初選一個最合理的級配曲線用于最佳油石比選定的試驗。

3.3 確定最佳油石比

3.3.1 馬歇爾試驗

根據(jù)所選擇的的設(shè)計級配和初試油石比試驗的孔隙率結(jié)果，以0.2%-0.4%為間隔，調(diào)整3個不同的油石比，制作馬歇爾試件，計算孔隙率等各項體積指標(biāo)。

3.3.2 最佳油石比的確定

依據(jù)JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》，根據(jù)期望的設(shè)計孔隙率確定油石比，作為最佳油石比OAC。本次配合比設(shè)計通過3個不同的油石比制作馬歇爾試件，最終確定最佳油石比為6.3%空隙率為3.8%，其它指標(biāo)（VMA、VCA、穩(wěn)定度、飽和度等）均滿足SMA混合料馬歇爾試驗配合比設(shè)計技術(shù)要求。

3.4 配合比設(shè)計結(jié)論及建議

本次設(shè)計過程中對0～5mm石屑考慮拌合樓除塵效果進(jìn)行處理，建議施工單位嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量，保證原材料相關(guān)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求?？紤]到送樣與生產(chǎn)現(xiàn)場原材料規(guī)格的波動，建議施工單位對原材料進(jìn)行定期檢查，按照合成級配曲線適當(dāng)調(diào)整礦料比例。

4 SMA瀝青瑪蹄脂路面的優(yōu)缺點

4.1 優(yōu)點

（1）SMA路面比普通瀝青混凝土路面耐磨、強度高、高溫穩(wěn)定性好、抗車轍性能好，使用壽命長、維護(hù)成本低。

（2）SMA混合料是典型的粗集料嵌劑型混合料，是間斷級配，在馬歇爾擊實試驗時相對來說擊實成型比較容易，雙面各擊實50次就達(dá)到密實。

4.2 缺點

（1）SMA的集料之間的接觸力大，石料磨損快，必須使用高質(zhì)量集料。碾壓時要避免過度碾壓，防止振動壓路機壓碎石料。

（2）鋪裝層厚度要合適，在重載路段，層厚通常為集料最大公稱粒徑的2.2倍。

（3）SMA層與下面層之間必須有充分的摩擦，無光滑的滑動面。

（4）集料之間不能填充過滿，最好是使用高粘度的改性瀝青。

（5）造價高，對路基與路面的施工質(zhì)量要求較高。

5 結(jié)論

SMA路面在高溫抗車轍、低溫抗裂、抗水損害、抗滑和耐久性等方面都比傳統(tǒng)的瀝青路面優(yōu)越，增強了路用性能，減少了道路維護(hù)費，因此在道路升級改造工程中廣泛應(yīng)用。從我區(qū)鋪筑的SMA混合料路面來看，混合料攤鋪均勻表面粗糙又不透水，行車舒適，路面平整度未見衰減，也沒有發(fā)生泛油現(xiàn)象，車轍現(xiàn)象明顯比沒有鋪筑SMA的路面好很多。為本地區(qū)的SMA瀝青瑪蹄脂碎石路面積累了一定的經(jīng)驗和起到推廣的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]《公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)指南》.