SMA瀝青混合料耐久性研究

1、SMA瀝青混合料耐久性研究【摘要】瀝青路面的使用壽命受到很多因素的影響， 其中一個(gè)關(guān)鍵的影響因素就是瀝青混合料的耐久性。瀝青瑪 蹄脂碎石（Stone Matrix AsPhalt , 簡(jiǎn)稱(chēng)sMA）以其優(yōu)良的 耐久性和抗車(chē)轍性而被廣泛使用在瀝青路面結(jié)構(gòu)中。本文對(duì) SMA瀝青混合料耐久性的一系列影響因素進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn) 分析和探討。【關(guān)鍵詞】SMA瀝青混合料，耐久性能，瀝青瑪蹄脂 本文簡(jiǎn)單介紹了相關(guān)試驗(yàn)方案以及試驗(yàn)方法，在此基礎(chǔ) 上對(duì)SMA瀝青混合料耐久性的眾多影響因素進(jìn)行了一系列 的試驗(yàn)與分析。1試驗(yàn)方案及方法1.1 原材料試驗(yàn)通過(guò)對(duì)瀝青混合料、礦料、纖維、水泥、消石灰以及抗 剝落劑進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)

2、性質(zhì)試驗(yàn)，使之均滿(mǎn)足相關(guān)的技術(shù)要 求。1.2 SMA耐久性的試驗(yàn)1.2.1 SMA瀝青混合料的耐久性與混合材料的水穩(wěn)性相 關(guān)，同時(shí)還與混合材料的抗疲勞能力相關(guān)。因此，應(yīng)該對(duì)其 進(jìn)行相關(guān)的疲勞性試驗(yàn)以及水穩(wěn)定性試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上，在各項(xiàng)性能保持最佳時(shí)確定由瀝青的最佳用量和瀝青的級(jí) 配。1.2.2 通過(guò)對(duì)填料類(lèi)型、粉膠比的分析研究，分析其對(duì) 瑪蹄脂耐老化前后的三大指標(biāo)（延度、軟化點(diǎn)以及針入度） 的影響。試驗(yàn)方案如下。圖1耐老化試驗(yàn)1.2.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn) 對(duì)SMA瀝青混合料水穩(wěn)定性的試驗(yàn) 應(yīng)該通過(guò)凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，另外SMA瀝青混合料水穩(wěn)定 性還應(yīng)該通過(guò)相關(guān)的浸水馬歇爾試驗(yàn)來(lái)測(cè)試。通過(guò)SMA瀝青

3、混合料的填料類(lèi)型、 填料與填料之間不同的空隙率、4.75mm篩孔通過(guò)率、SMA瀝青混合料中的礦粉含量以及不同的瀝青 用量以及采取基質(zhì)瀝青還是改性瀝青等不同的瀝青類(lèi)型的 一系列的試驗(yàn)，全面綜合地分析和探討 SMA瀝青混合料水穩(wěn) 定性因素。1.3 試驗(yàn)方法對(duì)SMA瀝青混合料的耐久性進(jìn)行研究的相關(guān)試驗(yàn)除了 上述的凍融劈裂試驗(yàn)等，還包括車(chē)轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、 肯塔堡飛散試驗(yàn)、疲勞性能試驗(yàn)、謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)、滲 水試驗(yàn)等等。2原材料配合比SMA瀝青混合料同傳統(tǒng)的瀝青相比，其瀝青的含量更高，礦粉的含量也較高，且混合料中的粗集料較多。應(yīng)該嚴(yán)格控制SMA瀝青混合料中粗骨集料與細(xì)骨集料的數(shù)量配合比，如果粗

4、骨集料過(guò)少，則SMA瀝青混合料的結(jié)構(gòu)骨架不能有效形 成，如果細(xì)骨集料過(guò)少，將會(huì)影響SMA瀝青混合料的密實(shí)程 度，從而最終影響 SMA瀝青混合料的耐久性。瀝青混合料的技術(shù)性應(yīng)該符合一定的要求，如能與集料 較好地粘附在一起，粘度較高，與瀝青瑪蹄脂的性能要求相 互適應(yīng)等等。本次試驗(yàn)SMA瀝青混合料中采用 SBS改性瀝青SK90#, 在混合料中共摻入 0.3%含量的墾特萊松散木質(zhì)素纖維， 混合 料的粗集料和細(xì)集料分別選用角閃片麻巖和石灰?guī)r機(jī)制砂。通過(guò)計(jì)算瀝青用量，確定SMA瀝青混合料的級(jí)配以及該級(jí)配 條件下混合料的最佳油石比。3 SMA瀝青混合料的耐久性研究3.1 瑪蹄脂耐老化性研究3.1.1 瀝青材

5、料的老化分主要體現(xiàn)在路面投入使用后的長(zhǎng)期使用過(guò)程中的老化和 SMA瀝青路面的施工過(guò)程中的老 化兩個(gè)階段。預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)SMA瀝青混合料耐久性具有多項(xiàng)指 標(biāo)，其中較為重要的一項(xiàng)指標(biāo)就是瀝青的抗老化性能?，斕?脂是SMA瀝青混合料數(shù)量較多的填料， 它的抗老化性能在很 大程度上決定著瀝青路面的耐久性,對(duì)SMA瀝青混合料的耐 久性影響比較顯著。瀝青瑪蹄脂在混合料中起著膠結(jié)和填充 密實(shí)粗集料和填充骨架空隙的重要作用，它主要由瀝青、礦 粉、細(xì)骨集料、各種纖維組成。瀝青瑪蹄脂同時(shí)還是一種粗 膠泥，成分包括細(xì)膠泥和少量細(xì)集料。其中瀝青、礦粉和穩(wěn) 定劑組成了瀝青瑪蹄脂中的細(xì)膠泥。因?yàn)榇帜z泥的能夠通過(guò) 細(xì)膠泥的特征進(jìn)

6、行推測(cè)判斷，因此可以將細(xì)膠泥作為代表。 通過(guò)對(duì)瑪蹄脂老化前后的三大指標(biāo)（即軟化點(diǎn)、延度以及針 入度）的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行綜合全面的對(duì)比分析可知， 粉膠比與瑪蹄脂老化前后針入度呈現(xiàn)線性關(guān)系，與瑪蹄脂老 化前后的延度也呈現(xiàn)線性關(guān)系，瀝青瑪蹄脂針入度和瀝青瑪 蹄脂的延度均隨著粉膠比的增大而顯著減小，瀝青瑪蹄脂的 軟化點(diǎn)則隨著粉膠比的增大而呈顯著增大。3.1.2 通過(guò)對(duì)瑪蹄脂老化前后的軟化點(diǎn)、延度以及針入度的一系列相關(guān)試驗(yàn)可知，SMA瀝青混合料的不同填料類(lèi)型雖 能在一定程度上影響瀝青瑪蹄脂的軟硬特征，但是不能明顯 影響瀝青瑪蹄脂的針入度。瀝青瑪蹄脂耐老化性能最好的填 料類(lèi)型是消石灰十礦粉。通過(guò)有關(guān)的

7、試驗(yàn)可知混合料的變形 能力受到填料類(lèi)型的影響，消石灰十礦粉的填料類(lèi)型的混合 料具有最差的變形能力，而普通礦粉比水泥十礦粉類(lèi)填料類(lèi) 型的混合料的具有較強(qiáng)的的變形能力。3.2 水穩(wěn)定性研究3.2.1 4.75mm通過(guò)率影響。通過(guò)試驗(yàn)可知，4.75mm篩孔通過(guò)率的越大，則混合料的凍融劈裂強(qiáng)度越小，混合物的 殘留穩(wěn)定度也逐漸減小。3.2.2瀝青用量和類(lèi)型。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比幾種不同類(lèi)型的瀝青可知,SMA混合料的水穩(wěn)定性最好的是SBS改性SKA-90瀝青，最差的是用 SKA-90懶青。在實(shí) 際施工中，應(yīng)該根據(jù)具體的工程情況以及經(jīng)濟(jì)條件選擇使用 改性瀝青或者混合瀝青等。3.2.3 SMA混合料的水穩(wěn)定性受礦粉用

8、量的影響也比較 明顯。其中SMA混合料的水穩(wěn)定性能最好的礦粉用量的粉膠 比為1.82.0。超生 這個(gè)范圍，礦粉用量過(guò)大或者過(guò)小都會(huì) 使混合料水穩(wěn)定性能降低。3.2.4 填料類(lèi)型影響 通過(guò)相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,SMA瀝青混合料中礦料與瀝青之間的粘附作用可以通過(guò)摻加適量 的高質(zhì)消石灰進(jìn)行改善，另外也可以加入一定比例的水泥， 進(jìn)而使SMA瀝青混合料的水穩(wěn)定性及其耐久性均得到有效 的改善和提高。3.2.5 孔隙率影響孔隙率也與SMA瀝青混合料的水穩(wěn) 定性有一定的關(guān)系，試驗(yàn)表明，兩者之間呈線性關(guān)系。在孔 隙率和混合料的水穩(wěn)定性的線性方程中，兩者的相關(guān)系數(shù)非 常之高，達(dá)0.98以上，說(shuō)明孔隙率對(duì) SMA混合

9、料的水穩(wěn)定 性具有十分明顯的影響。3.3 耐疲勞性研究通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng) SMA瀝青混合料混合材料中的 4.75mm篩孔通過(guò)量越大時(shí)，SMA混合料的耐疲勞性越差。 在保持外界條件不變時(shí)，改性瀝青類(lèi)型的SMA混合料的疲勞 壽命比基質(zhì)瀝青的大。瀝青用量與SMA混合料存在一個(gè)最佳 油石比，此時(shí)SMA混合料具有最好的抗疲勞性。 孔隙率越小， 則SMA混合料疲勞壽命越長(zhǎng)，耐疲勞性得到提高。結(jié)語(yǔ)：本文主要對(duì)影響SMA瀝青混合料的耐久性進(jìn)行了 一系列的試驗(yàn)研究和分析，對(duì) 4.75mm篩孔通過(guò)率、瀝青用 量和類(lèi)型、粉膠比、填料類(lèi)型、孔隙率對(duì)SMA瀝青混合料的 耐久性的影響等做了簡(jiǎn)單介紹。在實(shí)際施工中，應(yīng)該進(jìn)行更 加深入的研究和分析，力求全面有效地提高 SMA瀝青混合料 的耐久性。參考文獻(xiàn)：