瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)講義總結(jié)

瀝青瑪瑪蹄脂脂碎石石混合合料路路面(SMA)一、基基本概概念SMA（StoneMastic(Matrix)Asphalt））.1.SMA在德國國誕生生SMA以其優(yōu)優(yōu)良的的抗車車轍性性能和和抗滑滑性能能而聞聞名于于世。。第一一條SMA路面始始建于于60年代代中期期的德德國。。SMA是一種種由瀝瀝青、、纖維維穩(wěn)定定劑、、礦粉粉及少少量的的細(xì)集集料組組成的的瀝青青瑪蹄蹄脂填填充間間斷級(jí)級(jí)配的的粗集集料骨骨架間間隙而而組成成的瀝瀝青混混合料料。它它的最最基本本的組組成是是碎石石骨架架和瀝瀝青瑪瑪蹄脂脂結(jié)合合料兩兩大部部分。。在60年代代，德德國在在研究究能抵抵抗新新型埋埋釘輪輪胎磨磨損的的新鋪鋪罩面面層時(shí)時(shí)，發(fā)發(fā)現(xiàn)采采用木木質(zhì)素素纖維維或礦礦物纖纖維穩(wěn)穩(wěn)定劑劑，增增加礦礦粉用用量，，使用用改性性瀝青青，組組成的的瀝青青瑪蹄蹄脂可可以減減輕釘釘子對對路面面的磨磨損，，同時(shí)時(shí)使瀝瀝青感感溫性性變小小。混混合料料中瀝瀝青用用量增增加，，由它它來填填充基基本上上是由由單一一粒徑徑碎石石組成成的集集料骨骨架的的大孔孔隙，，從而而使混混合料料既保保持OGFC表面功功能好好的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，，又克克服耐耐久性性差的的缺點(diǎn)點(diǎn)，尤尤其是是使高溫抗抗車轍轍能力力、低低溫抗抗裂性性能、、耐疲疲勞性性能、、水穩(wěn)穩(wěn)定性性等各各種路路用性性能大大幅度度提高高。這種種新型型的瀝瀝青混混合料料就是是瀝青青瑪蹄蹄脂碎碎石混混合料料(SMA)。。70年年代初初，歐歐洲經(jīng)經(jīng)歷了了兩個(gè)個(gè)罕見見的炎炎熱的的夏季季，發(fā)發(fā)現(xiàn)許許多密密級(jí)配配瀝青青混凝凝土路路面出出現(xiàn)了了嚴(yán)重重的車車轍變變形，，唯有有鋪筑筑SMA的路面面幾乎乎沒有有車轍轍變形形。從從此在在歐洲洲很多多國家家．開開始將將SMA用于承承受重重交通通荷載載及高高輪胎胎壓力力的道道路和和機(jī)場場道面面。二、SMA的組成成特點(diǎn)點(diǎn)和形形成機(jī)機(jī)理1、SMA的組成特點(diǎn)點(diǎn)目前通用的的瀝青混合合料按照各各種成分的的比例和排排列的不同同，可以有有兩種類型型：⑴一種是根根據(jù)連續(xù)級(jí)級(jí)配的原理理組成的密密級(jí)配瀝青青混合料，，礦料級(jí)配配基本上是是按照富勒勒曲線的指指數(shù)原理構(gòu)構(gòu)成的，即即0.45次方的規(guī)規(guī)律。我國的AC型密級(jí)配瀝瀝青混凝土土基本上符符合此規(guī)律律，這種級(jí)級(jí)配的混合合料屬于懸浮式密實(shí)實(shí)結(jié)構(gòu)。懸浮式密實(shí)實(shí)瀝青混合合料的結(jié)構(gòu)構(gòu)源于粗細(xì)細(xì)集料之間間的嵌擠(內(nèi)摩擦力力)和瀝青青礦粉結(jié)合合料的粘結(jié)結(jié)力的支撐撐。(2)另另一種是基基本上依靠靠集料嵌擠作用的的混合料，我國以前前常用的貫貫入式瀝青青碎石、瀝瀝青表面處處治，以及及拌和式瀝瀝青碎石混混合料都屬屬于此類型型。這種混合料料實(shí)際上是是一種骨架空隙結(jié)結(jié)構(gòu)。SMA則是一種全全新意義上上的瀝青混混合料，它它是由瀝青青瑪蹄脂填填充碎石骨骨架組成的的骨架嵌擠型型密實(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)混合料．接近于我我國的瀝青青碎石混合合料的空隙隙中用豐富富的瀝青瑪瑪蹄脂填充充的情況。。顧名思義義，SMA的組成有以以下特點(diǎn)。。（1）SMA是一種間斷斷級(jí)配的瀝瀝青混合料料，以SMA—16為例例，4.75mm以上的粗集集料，顆粒粒的比例高高達(dá)70~80%，，其中9.5mm以上的占一一半，礦粉粉的用量達(dá)達(dá)8~13%，0.075mm篩的通過率率一般高達(dá)達(dá)10％，，粉膠比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出通常常的1.2的限制值值，由此形形成間斷級(jí)級(jí)配，很少少使用細(xì)集集料。AC瀝青混凝土土，4.75mm以上的一般般僅占30~50%。SMA級(jí)配與AC、AM級(jí)配的比較較類型通過下列篩孔（mm）百分率（%）191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC1610090~10076~9260~8034~6220~4813~369~267~185~144~8AM1610090~10060~8545~6818~406~253~181~140~100~80~5SMA1610090~10065~8545~6520~3215~2414~2212~1810~159~148~12SMA-13與AC-13級(jí)配曲線比比較密級(jí)配瀝青青混凝土與與SMA剖面圖比較較AC，SMASMA(2)為加加入較多的的瀝青，一一方面增加加礦粉用量量，同時(shí)使使用纖維作作為穩(wěn)定劑劑，通常采采用木質(zhì)素纖維維，用量為為瀝青混合合料的0.3％，也可采用礦礦物纖維，，用量為混混合料的0.4％。(3)瀝青結(jié)合料料用量多，，比普通混混合料要多多1％以上上，粘結(jié)性性要求高，，希望選用用針入度小小，軟化點(diǎn)點(diǎn)高，溫度度穩(wěn)定性好好的瀝青。。最好采用用改性瀝青青，以改善善高低溫變變形性能及及與礦料的的粘附性；；(4)SMA的配合比不不能完全依依靠馬歇爾爾配合比設(shè)設(shè)計(jì)方法，，主要由體體積指標(biāo)確確定，馬歇歇爾試件成成型雙面擊擊實(shí)50次次，目標(biāo)空空隙率2％％~4％，，穩(wěn)定度和和流值不是是主要指標(biāo)標(biāo)，瀝青用用量還可參參考高溫析析漏試驗(yàn)確確定。車轍轍試驗(yàn)是重重要的設(shè)計(jì)計(jì)手段。(5)SMA的材料要求求：粗集料料必須特別別堅(jiān)硬、表表面粗糙，，針片狀顆顆粒少，以以便嵌擠良良好；細(xì)集料一般不不用天然砂砂，宜采用用堅(jiān)硬的人工砂；礦粉必須須是磨細(xì)石石灰石粉，，最好不使用用回收粉塵塵。(6)SMA的施工與普普通瀝青混混凝土相比比，拌和時(shí)間要要適當(dāng)延長長，施工溫度要要提高，壓壓實(shí)不宜采采用輪胎碾碾。綜合SMA的特點(diǎn)，可可以歸納為為三多一少少：粗集料多、、礦粉多、、瀝青結(jié)合合料多、細(xì)細(xì)集料少，，摻纖維增增強(qiáng)劑，材材料要求同同，使用性性能全面提提高。5。纖維穩(wěn)穩(wěn)定劑（1）纖維維穩(wěn)定劑在在SMA中的作用在瀝青混凝凝土中使用用增強(qiáng)纖維維，已有二二十多年歷歷史。早期期在水庫的的瀝青襯砌砌中摻加石石棉纖維，，曾經(jīng)取得得過良好的的防止開裂裂滲水的效效果，現(xiàn)在在纖維的種種類已經(jīng)很很多，主要要有木質(zhì)素纖維維、礦物纖纖維、有機(jī)機(jī)纖維三大類，另另外還有玻玻璃纖維，，不過很少少使用。制造瀝青瑪瑪蹄脂碎石石混合料時(shí)時(shí)必須采用用纖維穩(wěn)定定劑,在缺缺乏纖維的的情況下，，可使用改改性瀝青代代替，但不不能完全起起到纖維的的作用。最最早在德國國發(fā)現(xiàn)加了了纖維以后后可以有效效地提高混混合料的高高溫穩(wěn)定性性和抵抗埋埋釘輪胎的的磨耗,后后來纖維逐逐步成為SMA的必須成分分，其原因因與SMA使用較多的的礦粉與瀝瀝青結(jié)合料料有關(guān)。纖纖維有以下下作用。①加筋作用用:在SMA混合料中摻摻加纖維，，纖維在混混合料中以以一種三維維的分散相相存在，猶猶如農(nóng)民蓋蓋土坯房時(shí)時(shí)向抹墻的的灰泥小摻摻加草筋一一樣，也象象各種鋼纖纖維混凝土土、土工格格柵、土工工布等等加加筋材料一一樣，可以以起到加筋筋作用。②分散作用：：如果沒有纖纖維，用量量頗大的瀝瀝青礦粉很很可能成為為膠團(tuán)，不不能均勻地地分散在集集料之間，，鋪筑在路路面上將清清楚地看見見“油斑””存在，纖纖維可以使使膠團(tuán)適當(dāng)當(dāng)分散。③吸附及吸吸收瀝青的的作用：在SMA混合料中加加入纖維穩(wěn)穩(wěn)定劑的作作用在于充充分吸附(表面)及及吸收(內(nèi)內(nèi)部)瀝青青，從而使使瀝青用量量增加，瀝瀝青油膜變變厚，提高混合料料的耐久性性。④穩(wěn)定作用用：纖維使瀝青青膜處于比比較穩(wěn)定的的狀態(tài)，尤尤其是在夏夏天高溫季季節(jié)，瀝青青受熱膨脹脹時(shí)，纖維維內(nèi)部的空空隙還將成成為一種緩緩沖的余地地，不致成成為自由瀝瀝青而泛油油，對高溫溫穩(wěn)定性也也有好處。。⑤增粘作用用，提高粘粘結(jié)力：纖維將增加加瀝青與礦礦料的粘附附性，通過過油膜的粘粘結(jié)，提高高集料之間間的粘結(jié)力力。（2）木質(zhì)質(zhì)素纖維木質(zhì)素纖維維是天然木木材經(jīng)過化化學(xué)處理得得到的有機(jī)機(jī)纖維。由由于處理溫溫度高達(dá)250℃以上，在通通常條件下下是化學(xué)上上非常穩(wěn)定定的物質(zhì)，，不為—般般的溶劑、、酸、堿腐腐蝕。未經(jīng)經(jīng)處理的木木質(zhì)素纖維維也用作食食品添加劑劑，是減肥肥食品，所所以對人體體無害，不不影響環(huán)境境，不造成成公害。木質(zhì)素纖維維要求項(xiàng)目單位指標(biāo)纖維長度，不大于mm6灰分含量%18±5PH值-7.5±1.0吸油率，不小于-纖維質(zhì)量的5倍含水率，不大于%5路用木質(zhì)素素纖維顆粒狀（3）礦物物纖維在礦物纖維維中，最早早使用的是是石棉纖維維，北京市市公路局在在修建首都都機(jī)場高速速公路、八八達(dá)嶺高速速公路和東東西長安街街時(shí)，由于于缺乏合適適的纖維，，一直使用用國產(chǎn)的石石棉纖維。。據(jù)了解，，國外一開開始也曾使使用過石棉棉纖維，現(xiàn)現(xiàn)在已經(jīng)很很少使用了了，一些工工業(yè)發(fā)達(dá)國國家已經(jīng)禁禁止使用石石棉纖維。。為了環(huán)保保及保護(hù)人人體健康，，將來，石石棉纖維終終將為其他他纖維所代代替。位于美國佛佛羅里達(dá)州州邁阿密的的斐伯蘭德德公司（fiberandTM)是北美及南南美最大的的生產(chǎn)礦物物纖維的公公司，所使使用的礦物物是玄武巖巖、如圖是是礦物纖維維的形態(tài)。。玄武巖礦物物纖維據(jù)美國FHWA的建議，礦礦物纖維的的用量要求求為混合料料的0.4％，木質(zhì)素纖維維的用量要要求為混合合料的0.3％。按按規(guī)定加入入纖維后，，混合料的的干拌時(shí)間間需延長5s~10s，濕拌時(shí)間需需增加5s(木質(zhì)素纖維維)或5s以上(礦物物纖維)。。從放大的的照片可以以看出，礦礦物纖維表表面直而光光，而木質(zhì)質(zhì)素表面柔柔曲且有絨絨毛，可吸吸附瀝青的的比表面較較礦物纖維維大得多。。美國SMA設(shè)計(jì)時(shí)礦物物纖維標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試驗(yàn)指標(biāo)纖維長度<6mm纖維厚度<0.005mm球狀顆粒含量:通過0.25mm篩通過0.063mm篩（95±5）%（70±10）%（4）聚合合物有機(jī)纖纖維在有機(jī)化學(xué)學(xué)纖維中，，聚脂纖維維(滌綸)和丙烯酸酸纖維(腈腈綸)是最最