沥青玛蹄脂碎石混合料路面.ppt

1 第10讲沥青玛蹄脂碎石混合料 SMA 路面 2 主要内容 SMA的起源及在国外的研究与应用SMA在我国的研究与应用SMA混合料的特点国外SMA配合比设计方法简介我国SMA配合比设计方法 3 一 SMA的起源及在国外的研究与应用 定义 SMA是StoneMatrixAsphalt的简称 是一种沥青 纤维稳定剂 矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而成的骨架密实型沥青混合料 起源 20世纪60年代中期的德国研究与应用的主要国家 荷兰 瑞典 挪威 捷克 美国 美国联邦公路管理局 FHWA 美国沥青路面协会 NAPA 高等院校 日本等 4 二 SMA在我国的研究与应用 最早1993年 广佛 广州 佛山 高速公路和北京首都机场高速公路 随后 八达岭高速公路京昌段1998年后辽宁 上海 江苏 山东等许多地方都对SMA技术进行了一些研究和应用 但是 其中既有成功的经验 又有不少的教训 5 三 SMA混合料的特点 一 组成特点1 是一种间断级配的沥青混合料比较4 75mm通过率 SMA 13 20 34 AC 13 38 68 比较0 075mm通过率 SMA 13 8 12 AC 13 4 8 6 0 0750 30 61 182 364 759 513 216 7 2 沥青结合料用量多高达6 5 7 0 粘结性要求高 希望选用针入度小 软化点高和温度稳定性好的沥青 选用改性沥青 以提高低温变形性能及与矿料的粘结力 3 矿粉用量多 同时使用纤维作稳定剂矿粉必须是磨细石灰石粉 且不使用回收粉尘 纤维通常用木质素纤维 用量为沥青结合料的0 3 也可采用矿物纤维 用量为混合料的0 4 8 4 所用粗集料必须特别坚硬 针片状颗粒少 以便嵌挤良好 细集料一般不用天然砂 最好用坚硬的人工砂 5 与普通沥青混凝土相比 拌和时间要适当延长 施工温度要适当提高 压实不宜采用轮胎压路机压 综合SMA的组成特点 可以归纳为三多一少 粗集料多 矿粉多 沥青多 细集料少 9 二 SMA路面性能特点1 优良的高温稳定性粗集料石 石接触形成骨架结构2 良好的低温抗裂性沥青玛蹄脂 使混合料具有良好的柔韧性3 良好的表面特性粗集料多 所用石料质量好 路面表面构造深度大 SMA路面具有吸收车轮滚动噪声的性能 4 良好的耐久性密实结构 空隙率小 10 四 国外SMA配合比设计方法简介 德国 设计方法来源于浇筑式沥青混凝土 再加上德国的气候特点 夏天不太热 所以沥青用量普遍较多 美国 Superpave的旋转式揉搓压实机的设计方法及马歇尔设计方法两种 并分成粗集料骨架和沥青马蹄脂填料两个部分设计 11 五 我国SMA配合比设计方法 一 一般规定除另有规定外 应遵照热拌沥青混合料配合比设计方法的规定执行 即采用马歇尔试验配合比设计方法 马歇尔试件体积设计方法 但 马歇尔试验的稳定度和流值不作为配合比设计接受或否决的唯一指标 12 二 材料标准和材料选择沥青结合料 宜采用改性石油沥青粗集料 采用坚硬 粗糙的集料细集料 最好使用坚硬的人工砂 必须采用一部分洁净的石质坚硬的石屑 不宜全部使用天然砂 粗细集料常用玄武岩 矿粉 必须使用磨细的石灰石粉 石粉的质量应符合要求 例如通过0 075mm的百分率应大于75 且最好不用回收的粉尘 使用消石灰是容许的 但用量不宜超过2 3 纤维 优先采用木质素纤维 矿物纤维 聚合物纤维 尽量不使用石棉纤维 13 三 矿料级配设计拟定设计初始级配1 工程设计级配范围粗集料骨架分界筛孔尺寸 见下页表 公称最大粒径 9 5mm的混合料 取2 36mm 公称最大粒径 13 2mm的混合料 取4 75mm 2 设计3组不同粗细的初始级配在工程设计级配范围内 设计3组不同粗细的初始级配 3组级配的粗集料骨架分界筛孔的通过率处于级配范围的中值 中值 0 3 附近 矿粉数量均为10 左右 14 15 参数的试验获取与相关计算1 在粗细集料 矿粉的相对密度测试基础上 分别计算3组初始级配的矿料的合成毛体积相对密度 合成表观相对密度 有效相对密度 2 把每个合成级配中小于粗集料骨架分界筛孔的集料筛除 按集料试验规程的规定 用捣实法测定粗集料骨架的堆积密度 S 3 计算粗集料骨架混合料的平均毛体积相对密度和毛体积密度 16 粗集料骨架部分各种集料在全部矿料级配混合料中的配合比 因此 它们的和不等于100 各种粗集料相应得毛体积相对密度 17 粗集料骨架混合料的平均毛体积密度由平均毛体积相对密度乘以水的相对密度得到 注 式中温度T应与捣实密度试验时标定容量筒容积的水的温度相同 18 4 计算各组初始级配的捣实状态下的粗集料骨架的间隙率VCADRC 19 粗集料骨架间隙率示意图 VCADRC Va Vb 空隙 粗集料 20 预估新建工程SMA混合料的适宜的油石比Pa 作为马歇尔试件的初始油石比 应有3个 按照预估的初始油石比和相应的矿料级配制作SMA试件 1 击实次数双面50次 根据需要也可采用双面75次 2 一组马歇尔试件的个数不得少于4 6个 3 SMA马歇尔试件的毛体积相对密度由表干法测定 21 计算不同沥青用量时SMA混合料的最大理论相对密度 其中纤维部分的比例不得忽略 纤维用量 以矿料质量的百分数计 22 计算3个级配SMA马歇尔混合料试件中的粗集料骨架间隙率VCAmix 为矿料级配中4 75mm筛余量 即100减去4 75mm通过率之差 23 从3组初始级配的试验结果中选择设计级配 要求的条件是必须符合下列不等式 当有1组以上的级配同时符合要求时 以粗集料骨架分界集料通过率大且VMA较大的级配为设计级配 24 SMA马歇尔试件体积指标的计算 25 SMA混合料试件体积组成近似示意图 VCAmix VMA 细集料与矿粉 粗集料 有效沥青 空隙 Vb 纤维 26 四 确定设计沥青用量根据所选择的设计级配和初始油石比试验的空隙率结果 以0 2 0 4 为间隔 调整3个不同的油石比 制作马歇尔试件 计算空隙率等各项体积指标 一组试件数不宜少于4 6个 进行马歇尔稳定度试验 检验稳定度和流值是否符合要求 根据期望的设计空隙率 3 4 确定油石比 作为最佳油石比OAC 所设计的SMA混合料应符合规范规定的各项技术标准 如果初始油石比的混