SMA瀝青混合料路面特點及配合比設計

1、SMA 路面特點瀝青瑪蹄脂碎石 (SMA) 是一種由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙組成一體的瀝青混合料，其混合料具有以下特點：1)粗集料多 在 SMA 的組成中，礦料是間斷級配,粗集 料占到 70%以上，粗集料顆料之間有良好的嵌 擠作用。瀝青混合料產(chǎn)生非常好的抵抗荷AC-13 AC-16載變 形的能力,即使在高溫條件下,瀝青瑪蹄脂的 粘度下降時,這種抵抗 能力的影響也不會減小，因而有較強的高溫抗車轍能力。SMA-13 SMA-16 4.75mm 通過率 3868 3462 2034 20322)礦粉和瀝青用量高，采用纖維穩(wěn)定劑SMA使用礦粉高達

2、8%12%,瀝青用量高 達5.7%6.5%，比一般 AC-13/AC-16 高 1%左 右。同時要使用纖維作穩(wěn)定劑，由此組 成的瀝青瑪蹄脂包裹在粗集料表面, 充分填充集料間隙, 在溫度下降、 混合 料收縮變形時, 瑪蹄脂有較好 的粘結(jié)作用, 它的韌性和柔性使混合料有較好 的低溫變形性能,低溫抗裂性能得到大大提高。2) AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 0.075mm 通過率 48 48 812 8123)空隙率小 SMA 混合料的內(nèi)部空隙率很小 (3%4%), 混合料滲水很少或幾 乎不滲水,混合料內(nèi)部的水屬毛細水形態(tài),不易成為大的動力水,再加上瑪 蹄脂與集料的粘結(jié)力好, 混合

3、料的水穩(wěn)定性也有較多改善。 同時由于密水性 好,對下面的瀝青層和基層有較強的保護作用和隔水作用,使路面能保持較 高的整體強度和穩(wěn)定性。3) 路面表面粗糙,構(gòu)造深度大 SMA 一方面要求采用堅硬的、耐磨的優(yōu)質(zhì)石料 ;另一方面礦料采用間斷級配,粗集料含量高,路面壓實后表面形成大的孔隙，構(gòu)造深度大 0.81.3mm,使雨天咼速行車下不易產(chǎn)生水漂，抗滑性能提高，較好地解決了抗滑與耐久的矛盾。同時，雨天交通不會產(chǎn)生大的 水霧和濺水， 路面噪聲降低，從而可以全面提咼路面的表面功能。同時，雨天交通不會產(chǎn)生大的水霧和濺水，路面噪音可降低35dB，從而提高路面 的表面功能。4) SMA 的混合料內(nèi)部被瀝青瑪蹄脂

4、充分填充， 空隙率小，瀝青與空氣接觸少，瀝青老化降低，因而瀝青混合料的耐久性能良好。綜合 SMA 的組 成特點，可以歸納為 三多一少：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少。SMA混合料形成機理a)粗集料骨架；b)瀝青瑪蹄脂；C)用瑪蹄脂填充的粗集料骨架 SMA 是由瀝青、礦粉、纖維及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級 配的粗集料碎石骨架間隙的混合料?；蛘哒f SMA 是由互相嵌擠的粗集料骨架和瀝青瑪蹄脂兩部分組成。特點和性能、結(jié)構(gòu)類型、空隙率( )、瀝青用量、4. 75mm、通過率()、0. 075mm通過率()、抗車轍變形、疲勞耐久性、抗裂性能、水穩(wěn)定性、滲水情況、抗老化性能、特點和性能、結(jié)構(gòu)

5、類 型、抗磨損、抗滑性能、路面噪聲、反 光、濺水、水霧、施工難易程度成本。ACl6(I) 型 懸浮密實 結(jié)構(gòu) 36 中等 4263 中等 (48) 很好ACl6(II) 型 懸浮半 密實結(jié)構(gòu) 48 (10) 較 少 3050 較 少 (25) 較好ACl6(III) 型 懸浮半空隙結(jié)構(gòu) 較好 較差 較差 較低 。 SMA-l6 嵌擠密實結(jié) 構(gòu) 34 (4.5) 較多 2030 很多 (812) 很好 很好 很好 很好小 很好SMAl6 嵌擠密實結(jié)構(gòu) 很好 好 好 稍難(溫度提 咼、纖維 ) 咼 差 易 中 抗咼溫變形能力強； 抗開裂、疲勞性能良好，提咼耐久性和早期 裂縫 較少； 不透水，抗水損

6、壞性能強； 表面粗糙度大，抗滑性能好，提咼 行車安全 降低行車噪音 SMA減小燈光反射，減小水霧，提高能見度與普通瀝青施工相比較，具有施工復雜、難 度大的特點，對施工隊伍的要求較 高，SMA的施工工藝要求較高，對施工因素的敏感性較強，礦料級配及瀝青 用量的小的波動和變化，很容易造成路面質(zhì)量的大的波動，也會造成局部泛 油、油 斑、透水等。 同時SMA對集料要求較高，由于同時由于瀝青用量 和礦粉多，混合料的成本會顯著增加。初期 每噸增加費用20%25% .后期延長使用年限約25%30%;可減輕、延緩瀝青路面的早期破壞；改善路 面行駛質(zhì)量； 節(jié)約大量維修、養(yǎng)護費用，降低 50%75%。SMA

7、4;青混合料的配合比設計、概述瀝青瑪碲脂碎石（st one mastic asp halt 簡稱sma）路面具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性，良好的低溫抗裂性，使用的耐久性以及明顯的抗滑性和一定的 降噪聲的效果。國外已普遍使用，國內(nèi)也得到了推廣應用。但是，必須要保 證SMA路面的工程質(zhì)量才能體現(xiàn) SMA路面的優(yōu)越性，保證質(zhì)量的技術(shù)關鍵在于SMA瀝青混合料的配合比設計。二、材料（一）粗集料SMA混合料是依靠粗集料石、石接觸和緊密嵌接而形成骨架結(jié)構(gòu)， 為防 止碎石顆粒在車輛荷載的擠壓過程中發(fā)生破碎，對粗集料的質(zhì)量有嚴格的要 求，也可說粗集料是 SMA質(zhì)量控制的關鍵，一般要求使高質(zhì)量的軋制粗集料，其巖石應堅韌，

8、具有較高的強度和剛度，而不能使用質(zhì)地較軟的石灰石。SMA混合料的性質(zhì)對集料4.75mm通過率十分敏感，要求針片狀顆粒（1:3）含量不超過20%根據(jù)SMA材料的特性，在有條件的地方最好目前基本上采用玄武巖、 輝綠巖等硬質(zhì)的堿性石料。（二）細集料在SMA混合料中細集料（指小于4.75mm顆粒）的質(zhì)量僅為10%-20% 但同樣要求石質(zhì)堅硬、富有棱角，并有一定的表面紋理，軟質(zhì)含量少，塑性 低，粘土含量不超過1%細集料宜用機制砂，也稱人工砂。天然砂由于顆粒 接近于圓形，磨阻力小，故不宜多用。（三）礦粉礦粉在SMA混合料中是重要的組成部分，它與瀝青混和形成瑪蹄脂, 從而影響SMA的性能。礦粉為混合料產(chǎn)生“

9、加勁”效應。按照我國目前瀝 青路面施工技術(shù)規(guī)范生產(chǎn)的石灰石礦粉可用于 SMA混合料，上海使用的石灰石磨細礦粉。（四）瀝青材料SMA所使用的瀝青要求有良好的粘結(jié)性和溫度穩(wěn)定性， 一般應采用重交 通道路瀝青，其指標符合規(guī)范要求。我國采用的標號應根據(jù)道路所在地區(qū)氣候來確定，但一般宜采用較好的瀝青，如南方地區(qū)可采用50號瀝青，長江、黃河流域采用70號瀝青，東北地區(qū)采用90號瀝青。雖然改性瀝青種類很多，但現(xiàn)在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢是SBS改性瀝青應用日趨廣泛，這是因為SBS改性瀝青性能確實比PE等改性瀝青優(yōu)越，而且它的適應性強，無論在南方還是在北方都能有效地改善熱穩(wěn)定性和低溫性抗裂性。（五）纖維為了防止瀝青滴

10、漏，絕大部分SMA中都使用纖維，雖然也有的SMA項目使用改性劑來增加瀝青粘度以防止滴漏?，F(xiàn)在大多數(shù)情況是，既使用改性瀝青，也同時使用纖維材料。三、瑪蹄脂的組成與技術(shù)要求SMA的結(jié)構(gòu)可分成兩個部分：其一，是由粗集料構(gòu)成的空間骨架結(jié)構(gòu);其二，電瀝青、礦粉及纖維等材料所組成的瑪蹄脂，瑪蹄脂填充在SMA混合料骨架空隙中，形成密實骨架結(jié)構(gòu)。這是 SMA混合料與傳統(tǒng)瀝青混合料在結(jié)構(gòu)組成上的主要區(qū)別。對于瑪蹄脂的組成，有人將細集料（0.075-2.36mm）、礦粉、瀝青和纖維組成的混合料作為瑪蹄脂，而將無細集料的瑪蹄脂稱為細瑪蹄脂。美國e raybeow n等人對細瑪蹄脂和粗瑪蹄脂的性能，采用動態(tài)剪切流變儀

11、（dsh）及直接拉伸試驗（dtt ）等方法作了試驗，結(jié)果表明二者的性能相關性非常好。很明顯，細瑪蹄脂的性能可代表粗瑪蹄脂性能。（一）瑪蹄脂的配合比1 、礦粉用量：SMA礦粉的用量大多控制在8%-12%£圍內(nèi)。我國在SMA-16級用為5.5%-7.5%、SMA-13級時相應降低。高的瀝青用量是 SMA混合料組成設計的特點。2 、纖維用量SMA中纖維摻量以纖維占混合料重量之比表示。目前實際應用中，木質(zhì)素纖維等有機纖維的摻量一般為0.3%-0.4%，玻璃纖維等無機纖維摻量一般為0.4%0.6%纖維摻量過少會使混合料中瀝青增多，易發(fā)生滴漏，形成油 斑。同時還會造成瑪蹄脂有效數(shù)量不足， 空隙率

12、增大，降低路面的耐久性能。纖維摻量過多時，會使分散困難，影響生產(chǎn)率，而且如有結(jié)團，還會使混合 料粘聚力下降，影響路用性能。此外，纖維較多時，混合料中自由瀝青過少, 使瑪蹄脂過于粘稠。低溫性增大，降低混合料抵抗低溫開裂能力。四、SMA混合料級配（一）SMA混合料的最大粒徑瀝青混合料的最大粒徑是指這種集料的最大公稱粒徑，如SMA-16的最大公稱粒徑為16mm實際上整個混合料中還有比16mr大一級的集料，即19mm般來說，最大公稱粒徑以上大一級的粒料還可能有90%-10%所以在集料級配中公稱尺寸的通過率一般為 50%-100%SMA混合料的最大公稱粒徑與路面的層次和厚度有關， 也與鋪設的地區(qū) 有關。

13、一般來說，如果瀝青混合料的最大粒徑大一些，熱穩(wěn)定性就比較好。顯然，根據(jù)我國大部分地區(qū)的氣候條件，采用過小粒徑的 SMA是不可取的。以上海為例，上海七八月份的平均氣溫達到26-27C，由于溫室效應，近幾年的氣溫又有所上升，夏季高溫持續(xù)時間長，瀝青路面容易出現(xiàn)泛油，SMA的最大粒徑則可放大至19mm或 25mm根據(jù)使用場合和交通組成的不同，可以選擇不同的類型的SMA。（二）集料級配SMA混合料的集料級配，與普通瀝青混合料有根本的區(qū)別。 為了說明這 種差別現(xiàn)以公稱尺寸為13mm的這幾種類型的瀝青混合料級配作一比較。五、SMA混合料技術(shù)指標與要求在設計中規(guī)范普遍采用馬歇爾試驗方法，即錘擊成型試件，測試

14、馬歇爾穩(wěn)定 度等指標。（一）試件成型的錘擊次數(shù)試件成型號的密度不僅與錘擊次數(shù)有關，而且與成型時的溫度有關在溫度偏高時，由于瑪蹄脂的潤滑作用，錘擊 50次和75次都可使SMA達到石石接觸的效果，密度達到最大值，但在溫度偏低時，錘擊50次就有可能密度 明顯偏低，達不到石石接觸的狀態(tài)。在實際施工時，由于混合料拌和溫度的 高低、運輸距離的遠近、施工現(xiàn)場的攤鋪速度等因素，使混合料溫度偏高或 偏低都是有可能的。在溫度偏低的情況下，按50次錘擊的密度控制，路面的 密度就可能偏小，在重車壓實下就會出現(xiàn)再次壓密， 進而有出現(xiàn)輪碾的可能。鑒于此，采用高質(zhì)量軋制碎石鋪筑 SMA路面，其混合料試件成型的錘擊次數(shù)建議采用75次。（二） SMA馬歇爾技術(shù)指標與要求1 、穩(wěn)定度馬歇爾穩(wěn)定度不隨瀝青用量的變化而有明顯的峰值，也就是說馬歇爾穩(wěn)定度對瀝青用量的變化不敏感，故穩(wěn)定度一般不能作為判斷SMA瀝青用量的指標。2 、流值SMA混合料馬歇爾試驗時，圖上的變形曲線往往呈現(xiàn)較大的變形而不下降，有時甚至沒有明顯的峰值，當采用改性瀝青時尤其如此。這實際反映了SMA混合料具有很好的韌性，說明即使在很大變形時仍有相當高的支撐能力，流值控制在2-4mm范圍內(nèi)。3 、空隙率