瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)

瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)班級(jí)：土木C093 姓名：聶浩 學(xué)號(hào)：097273摘要：關(guān)鍵字：一、 概述：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(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級(jí)配的粗集料骨架間隙組成一體的瀝青混合料。具有高含量粗集料、高含量礦粉、較大瀝青用量、低含量中間粒徑顆粒的組成特點(diǎn)。高含量的粗骨料在混合料中顆粒面與面直接接觸、相互嵌鎖構(gòu)成的骨架直接承受了荷載作用，這種骨架對(duì)溫度敏感性小。含量較高的礦粉與瀝青形成粘聚力很高的膠凝狀物一一瑪蹄脂，使得混合料的整體力學(xué)性質(zhì)提高。這兩方面的作用使混合料具有足夠的豎向與側(cè)向約束，在車(chē)輛荷載的作用下，不產(chǎn)生或只產(chǎn)生微小的永久性變形二、 發(fā)展歷程：60年代的德國(guó)交通十分發(fā)達(dá)，根據(jù)本國(guó)的氣候特點(diǎn)（夏季氣溫20°C左右，冬季不太冷），習(xí)慣修筑“澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結(jié)構(gòu)中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使用中發(fā)現(xiàn)路面的車(chē)轍十分嚴(yán)重，另外當(dāng)時(shí)該國(guó)家的汽車(chē)為了防滑的需要，經(jīng)常使用帶釘?shù)妮喬ィòW洲一些國(guó)家亦如此），其結(jié)果是路面磨耗十分嚴(yán)重（1年可減薄4cm左右）。為了克服日益嚴(yán)重的車(chē)轍，減少路面的磨耗，公路工作者對(duì)瀝青混合料的配合比進(jìn)行調(diào)整，增大粗集料的比例，添加纖維穩(wěn)定劑，形成了SMA結(jié)構(gòu)的初形。1984年德國(guó)交通部門(mén)正式制定了一個(gè)SMA路面的設(shè)計(jì)及施工規(guī)范，SMA路面結(jié)構(gòu)形式基本得以完善。這種新型的路面結(jié)構(gòu)先后在德國(guó)、歐洲一些國(guó)家逐漸被推廣、運(yùn)用。90年代初，美國(guó)公路界認(rèn)為其公路路面質(zhì)量不如歐洲國(guó)家的路面質(zhì)量好。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)方面的差距：①在改性瀝青的運(yùn)用上；②在路面的結(jié)構(gòu)形式上（即SMA）。1991、1992年開(kāi)始加以研究、推廣SMA這種結(jié)構(gòu)形式，最典型的是：1995年亞特蘭大市為舉辦奧運(yùn)會(huì)對(duì)公路網(wǎng)進(jìn)行改建和新建，全部采用了SMA這種結(jié)構(gòu)形式做路面。我國(guó)首次試用SMA技術(shù)是交通部專(zhuān)家對(duì)歐洲進(jìn)行技術(shù)考察后，于1992年修建首都機(jī)場(chǎng)高速公路過(guò)程中提出，后又在首都機(jī)場(chǎng)東跑道、八達(dá)嶺高速公路修建以及北京長(zhǎng)安街舊瀝青路面層整修不同程度上采用SMA技術(shù)，標(biāo)志我國(guó)采用SMA路面結(jié)構(gòu)技術(shù)逐步走向成熟階段。三、 特性：1、 具有高的抗車(chē)轍能力和溫度穩(wěn)定性；2、 優(yōu)良的抗裂性能；3、 良好的耐久性能，與傳統(tǒng)的瀝青混凝土相比，SMA的使用壽命增加40%左右。若使用改性后的瀝青，可進(jìn)一步提高其性能；4、 較好的抗滑性能；5、 初期投入較高，但考慮使用壽命后年平均投入較低。SMA主要用于重交通道路、等高級(jí)公路、一級(jí)公路面層。四、 優(yōu)勢(shì)及原因普通的密級(jí)配瀝青混凝土（以I型為代表）的空隙率小，耐久性、水穩(wěn)性、抗老化性能好。但其組成中細(xì)集料以下的部分大體上占到一半，粗集料實(shí)際上是懸浮在瀝青砂槳中，故而交通荷載主要是由瀝青砂漿承受著，在高溫條件下，瀝青砂漿的粘度變小，承受變形的能力急劇降低，容易產(chǎn)生永久變形，造成車(chē)轍、推擁，且表面構(gòu)造深度小，抗滑等表面功能較差。而以前我國(guó)常用的瀝青碎石混合料(AM)，雖然石料嵌擠甚好，有較好的抗車(chē)轍變形能力，但使用瀝青和礦粉太少，空隙率太大，滲水嚴(yán)重，瀝青與集料的粘結(jié)性不足，水分對(duì)混合料的浸蝕很容易造成破壞，低溫抗裂性也不好，耐久性很差，所以規(guī)范已經(jīng)不容許在高速公路中應(yīng)用。我國(guó)通過(guò)對(duì)瀝青路面表面層結(jié)構(gòu)的研究，提出了AK型抗滑表層結(jié)構(gòu)，近年來(lái)又有了各種變化和新的發(fā)展。AK型抗滑表層注重抗滑性能，尤其是提高表面的構(gòu)造深度，致使混合料的空隙率偏大，并伴隨著離析，也有較嚴(yán)重的滲水或局部滲水，耐久性不足成了現(xiàn)在難以克服的缺點(diǎn)，此問(wèn)題在多雨潮濕地區(qū)更為突出，往拄成為早期損壞的根源。SMA則充分考慮了現(xiàn)在普遍使用的AC和AM、AK等級(jí)配的缺點(diǎn)，又力求利用他們的優(yōu)點(diǎn)，企圖達(dá)到完美的組合。例如SMA具有AC的空隙率小，水穩(wěn)定性及耐久性好，AM的集料嵌擠作用好、高溫抗車(chē)轍能力強(qiáng)，AK的抗滑性能好等各種特點(diǎn)，同時(shí)又克服了AC的高溫穩(wěn)定性能不足，AM及AK的不耐抗裂、抗老化、抗水損害性能差的缺點(diǎn)，因而是一種比較理想的混合料結(jié)構(gòu)改善瀝青混合料的性能的機(jī)理：在SMA的組成中，礦料是間斷級(jí)配，粗集料占到70%以上，粗集料顆粒之間有良好的嵌擠作用，瀝青混合料產(chǎn)生非常好的抵抗荷載變形的能力，即使在高溫條件下，瀝青瑪蹄脂的粘度下降，對(duì)這種抵抗能力的影響也不會(huì)減小，因而有較強(qiáng)的高溫抗車(chē)轍能力。SMA使用礦粉多(8%—12%)，瀝青多(5.5%?6.5%)，比密級(jí)配瀝青混凝土大1%左右)，又使用纖維作穩(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(shí)，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。如果再同時(shí)使用改性瀝青的措施，則混合料的低溫抗裂性能更有大幅度提高。SMA混合料的內(nèi)部空隙率很小(4%左右)，混合料滲水很少或幾乎不滲水，混合料內(nèi)部的水屬毛細(xì)水形態(tài)，不易成為大的動(dòng)力水，再加上瑪蹄脂與集料的粘結(jié)力好，混合料的水穩(wěn)定性也有較多改善。SMA一方面要求來(lái)用堅(jiān)硬的、耐磨的優(yōu)質(zhì)石料；另一方面礦料采用間斷級(jí)配，粗集料含量高，路面壓實(shí)后表面形成大的孔隙，構(gòu)造深度大，使雨天高速行車(chē)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(shí)，雨天交通不會(huì)產(chǎn)生大的水霧和濺水，路面噪聲降低，從而可以全面提高路面的表面功能。SMA的混合料內(nèi)部被瀝青瑪蹄脂充分填充，空隙率小，瀝青與空氣接觸少，因而瀝青混合料的耐老化性能好。實(shí)驗(yàn)證明，這種混合料的耐疲勞性能大大優(yōu)于密級(jí)配瀝青混凝土，因此有良好的耐久性。SMA路面密水性好，對(duì)下面的瀝青層和基層有較強(qiáng)的保護(hù)作用和隔水作用，使路面能保持較高的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。五、結(jié)構(gòu)組成以及其技術(shù)要求1.粗集料用于SMA的粗集料應(yīng)采用質(zhì)地堅(jiān)硬，表面粗糙，形狀接近立方體，有良好的嵌擠能力的破碎集料SMA表面層用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求，石料壓碎值＜25%,洛杉磯磨耗損失＜28%，視密度32.6t/m3,吸水率＜2%,與瀝青粘附性34級(jí)，堅(jiān)固性＜12%,針片狀顆粒含量＜15%,水洗法＜0.015mm顆粒含量＜1%,軟石含量＜1%，石料磨光值342BPNSMA的高溫穩(wěn)定性是基于含量甚多的粗集料之間的嵌擠作用，在很大程度上取決于集料石質(zhì)的堅(jiān)韌性、顆粒形狀和棱角性。可以說(shuō)，粗集料的這些性質(zhì)是SMA成敗與否的關(guān)鍵。因此，用于SMA的粗集料必須符合現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于抗滑表層集料的技術(shù)要求SMA對(duì)粗集料抗壓碎的質(zhì)量要求應(yīng)高，必須使用堅(jiān)韌的、有棱角的優(yōu)質(zhì)石料，嚴(yán)格限制集料的針片狀顆拉含量.石料不僅要致密，而且一定要粗糙，二者不可缺一，這是相當(dāng)重要的。表面不粗糙的石料吸附瀝青的能力很差，油膜太薄，粘結(jié)力受到影響，不足以抵抗外力使粗集料發(fā)生相對(duì)變形，瀝青混合料的試驗(yàn)指標(biāo)達(dá)不到滿(mǎn)意的要求。細(xì)集料細(xì)集料宜采用專(zhuān)用的細(xì)料破碎機(jī)(制砂機(jī))生產(chǎn)的機(jī)制砂。當(dāng)采用普通石屑代替時(shí)，宜采用與瀝青粘附性好的石灰?guī)r石屑，且不得含有泥土、雜物。與天然砂混用時(shí)，天然砂的用量不宜超過(guò)機(jī)制砂或石屑的用量。細(xì)集料的質(zhì)量，應(yīng)符合表4的技術(shù)要求。天然砂中水洗法小于0.07Smm顆粒含量不得大于5%。當(dāng)采用砂作為細(xì)集料使用時(shí)，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。SMA面層用細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)要求，視密度32.50t/m3,堅(jiān)固性<12%,砂當(dāng)量W55%,粗糙度要實(shí)測(cè)，關(guān)于細(xì)集料的粗糙度，我國(guó)采用測(cè)定砂的流值方法來(lái)測(cè)定粗糙度，作為細(xì)集料的指標(biāo)。細(xì)集料的純凈程度，對(duì)瀝青混合料的性能有極為重要的影響，所以必須嚴(yán)格控制含泥量(以砂當(dāng)量指標(biāo)來(lái)控制含泥量指標(biāo))。填料填料必須采用由石灰石等堿性巖石磨細(xì)的礦粉。礦粉必須保持干燥，能從石粉倉(cāng)自由流出。SMA面層用填料質(zhì)量技術(shù)要求,視密度32.50t/m3,含水量<1%,粒度范圍<0.6mm100%,<0.15mm90?100%<0.075mm75?100%,外觀無(wú)團(tuán)粒,不結(jié)塊，親水系數(shù)1,塑性指數(shù)4。瀝青結(jié)合料用于SMA的瀝青結(jié)合料必須具有較高的粘度，與集料有良好的粘附性，以保證有足夠的高溫穩(wěn)定性和低溫韌性。對(duì)高速公路等承受繁重交通的重大工程，夏季特別炎熱或冬季特別寒冷的地區(qū)，宜采用改性瀝青.纖維穩(wěn)定劑制造SMA必須采用穩(wěn)定劑，用于SMA的纖維穩(wěn)定劑包括木質(zhì)素纖維、礦物纖維、聚合物化學(xué)纖維等，以改善瀝青混合料性能，吸附瀝青，減少析漏。纖維應(yīng)能承受250r以上的環(huán)境溫度不變質(zhì)，且對(duì)環(huán)境不造成公害，不危害身體健康。纖維可采用松散的絮狀纖維或預(yù)先與瀝青混合制成的顆粒狀纖維。施工過(guò)程中應(yīng)保證纖維不受潮結(jié)塊，并確認(rèn)纖維能在瀝青混合料拌和過(guò)程中均勻地分散開(kāi)。纖維穩(wěn)定劑的摻加比例，以瀝青混合料總量的質(zhì)量百分率計(jì)算，用量根據(jù)瀝青混合料的種類(lèi)由試驗(yàn)確定。通常情況下用于SMA路面的木質(zhì)素纖維不宜少于0.3%，礦物纖維不宜少于0.4%，必要時(shí)可適當(dāng)增加。摻加纖維的質(zhì)量允許誤差為士5%。六、施工工藝1.施工溫度SMA路面宜在較高的溫度條件下施工，當(dāng)氣溫或下臥層表面溫度低于10°C時(shí)不得鋪筑SMA路面。通常對(duì)非改性瀝青混合料應(yīng)通過(guò)瀝青結(jié)合料在135C及175C條件下測(cè)定的粘度一溫度曲線(xiàn)按表12的規(guī)定確定。非改性瀝青結(jié)合料缺乏粘溫曲線(xiàn)數(shù)據(jù)或采用改性瀝青結(jié)合料時(shí)，可按表13規(guī)定的范圍選擇。但經(jīng)試驗(yàn)段或施工實(shí)踐證明表中規(guī)定溫度不符合實(shí)際情況時(shí)，容許作適當(dāng)調(diào)整。較稠的瀝青、改性劑劑量高、厚度較薄時(shí)，選用高值，反之選低值。氣溫或下臥層溫度較低時(shí)，施工溫度應(yīng)適當(dāng)提高。瀝青結(jié)合料(含改性瀝青)的加熱溫度或改性瀝青的加工溫度不得超過(guò)175C。瀝青混合料的溫度應(yīng)采用具有金屬探測(cè)針的插入式數(shù)顯溫度計(jì)測(cè)量，不得采用玻璃溫度計(jì)測(cè)量。在運(yùn)料車(chē)上測(cè)量時(shí)宜在車(chē)廂側(cè)板下方打一個(gè)小孔插人不少于15cm量取。碾壓溫度可借助于金屬改錐在路面上打洞后迅速插人溫度計(jì)測(cè)量得到(必要時(shí)應(yīng)移動(dòng)位置)。SMA與普通瀝青混合料相比，施工難度要大一些，尤其是同時(shí)使用改性瀝青時(shí)，施工時(shí)應(yīng)特別應(yīng)注意施工溫度。拌合生產(chǎn)SMA應(yīng)采用間隙式瀝青拌和機(jī)拌和，且必須配備有材料配比和施工溫度的自動(dòng)檢測(cè)和記錄設(shè)備，逐盤(pán)打印各傳感器的數(shù)據(jù)，每個(gè)臺(tái)班作出統(tǒng)計(jì)，計(jì)算礦料級(jí)配、油石比、施工溫度、鋪裝層厚度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，進(jìn)行總量檢驗(yàn)，并作為施工質(zhì)量檢測(cè)的依據(jù)。拌和機(jī)應(yīng)配備專(zhuān)用的纖維穩(wěn)定劑投料裝置，直接將纖維自動(dòng)投入拌和機(jī)的拌和鍋或稱(chēng)量斗中。根據(jù)纖維的品種和形狀的不同，可采取不同的添加方式。添加纖維應(yīng)與拌和機(jī)的拌和周期同步進(jìn)行。松散的絮狀纖維應(yīng)采用風(fēng)送設(shè)備自動(dòng)打散上料，并在礦料投入后干拌及噴人瀝青的同時(shí)一次性噴人拌和機(jī)內(nèi)。顆粒纖維宜在集料投入后立即投入，經(jīng)5?8s的干拌，再投入礦粉，總的干拌時(shí)間應(yīng)比普通瀝青混合料增加5?10s。噴人瀝青后的濕拌時(shí)間，應(yīng)根據(jù)拌和情況適當(dāng)增加，通常不得少于5s，保證纖維能充分均勻地分散在混合料中。由于增加拌和時(shí)間，投放礦粉時(shí)間加長(zhǎng)，廢棄回收粉塵等等原因而降低拌和機(jī)生產(chǎn)率，應(yīng)在計(jì)算拌和能力時(shí)充分考慮到，以保證不影響攤鋪速度，造成停頓。各種原材料都必須堆放在硬質(zhì)地面上，在多雨潮濕地區(qū)，細(xì)集料(含石屑)應(yīng)堆放在有棚蓋的干燥條件下，當(dāng)細(xì)集料潮濕使冷料倉(cāng)供料困難時(shí)，應(yīng)采取措施。礦粉必須存放在室內(nèi)，保持干燥，不結(jié)塊，能自由流動(dòng)。拌和時(shí)，礦粉投入能力應(yīng)符合配合比設(shè)計(jì)數(shù)量的需要，原有礦粉倉(cāng)不敷使用時(shí)，宜增加投入礦粉的設(shè)備，或?qū)⒌V粉投料口擴(kuò)大，以減少礦粉投入時(shí)間。拌和過(guò)程中，回收粉塵的用量不得超過(guò)礦粉總用量的25%。對(duì)逸出及廢棄的粉塵，應(yīng)添加礦粉補(bǔ)足，使0.075mm通過(guò)率達(dá)到配合比設(shè)計(jì)要求。拌和的SMA混合料應(yīng)立即使用，需在儲(chǔ)料倉(cāng)中存放時(shí)，以不發(fā)生瀝青析漏為度，且不得儲(chǔ)存至第二天使用。瀝青拌和廠宜設(shè)置專(zhuān)用的取樣臺(tái)，供在運(yùn)料車(chē)上對(duì)混合料取樣、測(cè)量溫度、蓋苫布使用。運(yùn)輸SMA宜采用大噸位運(yùn)料車(chē)運(yùn)輸。運(yùn)料車(chē)在開(kāi)始運(yùn)輸前，應(yīng)在車(chē)廂及底板上涂刷一層油水混合物，使混合料不致與車(chē)廂粘結(jié)。任何情況下，運(yùn)料車(chē)在運(yùn)輸過(guò)程中都應(yīng)加蓋苫布，以防表面混合料降溫結(jié)成硬殼。由于SMA混合料，尤其是改性瀝青SMA混合料的粘度大，如果在運(yùn)輸過(guò)程中被風(fēng)吹、間隙時(shí)間長(zhǎng)，混合料勢(shì)必結(jié)成硬殼，造成鋪筑困難或路面不均勻，影響質(zhì)量。所以規(guī)定任何情況下，運(yùn)料車(chē)在運(yùn)輸過(guò)程中都必須加蓋苫布，以防表面混合料降溫結(jié)成硬殼。運(yùn)料車(chē)在運(yùn)輸途中，不得隨意停歇。運(yùn)料車(chē)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)嚴(yán)格檢查SMA混合料的溫度，不得低于攤鋪溫度的要求攤鋪(1)在鋪筑SMA之前應(yīng)對(duì)下層表面作以下處理：用硬掃帚或電動(dòng)工具清掃路面，有泥土等不潔物沾污時(shí)，應(yīng)一邊清掃一邊用高壓水沖洗干凈，并待進(jìn)入路面中水分蒸發(fā)后鋪筑。若舊路面表面不平整，應(yīng)銑刨或用熱拌瀝青混合料鋪筑整平層，恢復(fù)橫斷面。必須噴灑符合要求的粘層油，用量宜為0.3?0.4L/m2。攤鋪機(jī)開(kāi)始鋪筑前應(yīng)對(duì)熨平板預(yù)熱至100°C以上，鋪筑過(guò)程中應(yīng)開(kāi)動(dòng)熨平板的振動(dòng)或捶擊等夯實(shí)裝置。SMA混合料的攤鋪速度應(yīng)調(diào)正到與供料速度平衡，必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備?。攤鋪過(guò)程中不得隨意變換速度或中途停頓。由于改性瀝青或SMA生產(chǎn)影響拌和機(jī)生產(chǎn)率，攤鋪機(jī)的攤鋪速度應(yīng)放慢，通常不超過(guò)3?4m/min，容許放慢到1?2m/min。當(dāng)供料不足時(shí)，宜采用運(yùn)料車(chē)集中等候，集中攤鋪的方式，盡量減少攤鋪機(jī)的停頓次數(shù)。此時(shí)攤鋪機(jī)每次均應(yīng)將剩余的混合料鋪完，做好臨時(shí)接頭。改性瀝青SMA混合料的攤鋪溫度應(yīng)比普通瀝青混合料的攤鋪溫度高10?15C，混合料溫度在卸料到攤鋪機(jī)上時(shí)測(cè)量。當(dāng)氣溫低于15C時(shí)，不得攤鋪改性瀝青SMA混合料。壓實(shí)壓實(shí)作業(yè)要注意并滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)：SMA施工必須有足夠數(shù)量的壓路機(jī)，壓路機(jī)的最少數(shù)量根據(jù)與鋪筑速度匹配的原則，由壓路機(jī)的碾壓寬度、碾壓速度、要求的碾壓遍數(shù)計(jì)算配置。鋪筑雙車(chē)道瀝青路面時(shí)，用于初壓、復(fù)壓和終壓的各種壓路機(jī)數(shù)量不得少于4?5臺(tái)?；旌狭蠑備伜螅仨毦o跟著在盡可能高的溫度狀態(tài)下開(kāi)始碾壓，不得等候。除必要的加水等短暫歇息外，壓路機(jī)在各階段的碾壓過(guò)程中應(yīng)連續(xù)不間斷地進(jìn)行。同時(shí)也不得在低溫度狀態(tài)下反復(fù)碾壓SMA，以防止磨掉石料棱角或壓碎石料，破壞集料嵌擠。SMA路面的初壓宜采用剛性碾靜壓。每次碾壓應(yīng)直至攤鋪機(jī)跟前，初壓區(qū)的長(zhǎng)度通過(guò)計(jì)算確定以便與攤鋪機(jī)的速度匹配，一般不宜大于20m。高等級(jí)路面宜采用兩臺(tái)壓路機(jī)同時(shí)進(jìn)行，初壓遍數(shù)一般為1遍，以保證盡快進(jìn)入復(fù)壓。攤鋪