沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)讲义总结

沥青玛玛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在德国国诞生生SMA以其优优良的的抗车车辙性性能和和抗滑滑性能能而闻闻名于于世。。第一一条SMA路面始始建于于60年代代中期期的德德国。。SMA是一种种由沥沥青、、纤维维稳定定剂、、矿粉粉及少少量的的细集集料组组成的的沥青青玛蹄蹄脂填填充间间断级级配的的粗集集料骨骨架间间隙而而组成成的沥沥青混混合料料。它它的最最基本本的组组成是是碎石石骨架架和沥沥青玛玛蹄脂脂结合合料两两大部部分。。在60年代代，德德国在在研究究能抵抵抗新新型埋埋钉轮轮胎磨磨损的的新铺铺罩面面层时时，发发现采采用木木质素素纤维维或矿矿物纤纤维稳稳定剂剂，增增加矿矿粉用用量，，使用用改性性沥青青，组组成的的沥青青玛蹄蹄脂可可以减减轻钉钉子对对路面面的磨磨损，，同时时使沥沥青感感温性性变小小。混混合料料中沥沥青用用量增增加，，由它它来填填充基基本上上是由由单一一粒径径碎石石组成成的集集料骨骨架的的大孔孔隙，，从而而使混混合料料既保保持OGFC表面功功能好好的优优点，，又克克服耐耐久性性差的的缺点点，尤尤其是是使高温抗抗车辙辙能力力、低低温抗抗裂性性能、、耐疲疲劳性性能、、水稳稳定性性等各各种路路用性性能大大幅度度提高高。这种种新型型的沥沥青混混合料料就是是沥青青玛蹄蹄脂碎碎石混混合料料(SMA)。。70年年代初初，欧欧洲经经历了了两个个罕见见的炎炎热的的夏季季，发发现许许多密密级配配沥青青混凝凝土路路面出出现了了严重重的车车辙变变形，，唯有有铺筑筑SMA的路面面几乎乎没有有车辙辙变形形。从从此在在欧洲洲很多多国家家．开开始将将SMA用于承承受重重交通通荷载载及高高轮胎胎压力力的道道路和和机场场道面面。二、SMA的组成成特点点和形形成机机理1、SMA的组成特点点目前通用的的沥青混合合料按照各各种成分的的比例和排排列的不同同，可以有有两种类型型：⑴一种是根根据连续级级配的原理理组成的密密级配沥青青混合料，，矿料级配配基本上是是按照富勒勒曲线的指指数原理构构成的，即即0.45次方的规规律。我国的AC型密级配沥沥青混凝土土基本上符符合此规律律，这种级级配的混合合料属于悬浮式密实实结构。悬浮式密实实沥青混合合料的结构构源于粗细细集料之间间的嵌挤(内摩擦力力)和沥青青矿粉结合合料的粘结结力的支撑撑。(2)另另一种是基基本上依靠靠集料嵌挤作用的的混合料，我国以前前常用的贯贯入式沥青青碎石、沥沥青表面处处治，以及及拌和式沥沥青碎石混混合料都属属于此类型型。这种混合料料实际上是是一种骨架空隙结结构。SMA则是一种全全新意义上上的沥青混混合料，它它是由沥青青玛蹄脂填填充碎石骨骨架组成的的骨架嵌挤型型密实结构构混合料．接近于我我国的沥青青碎石混合合料的空隙隙中用丰富富的沥青玛玛蹄脂填充充的情况。。顾名思义义，SMA的组成有以以下特点。。（1）SMA是一种间断断级配的沥沥青混合料料，以SMA—16为例例，4.75mm以上的粗集集料，颗粒粒的比例高高达70~80%，，其中9.5mm以上的占一一半，矿粉粉的用量达达8~13%，0.075mm筛的通过率率一般高达达10％，，粉胶比远远超出通常常的1.2的限制值值，由此形形成间断级级配，很少少使用细集集料。AC沥青混凝土土，4.75mm以上的一般般仅占30~50%。SMA级配与AC、AM级配的比较较类型通过下列筛孔（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与AC-13级配曲线比比较密级配沥青青混凝土与与SMA剖面图比较较AC，SMASMA(2)为加加入较多的的沥青，一一方面增加加矿粉用量量，同时使使用纤维作作为稳定剂剂，通常采采用木质素纤维维，用量为为沥青混合合料的0.3％，也可采用矿矿物纤维，，用量为混混合料的0.4％。(3)沥青结合料料用量多，，比普通混混合料要多多1％以上上，粘结性性要求高，，希望选用用针入度小小，软化点点高，温度度稳定性好好的沥青。。最好采用用改性沥青青，以改善善高低温变变形性能及及与矿料的的粘附性；；(4)SMA的配合比不不能完全依依靠马歇尔尔配合比设设计方法，，主要由体体积指标确确定，马歇歇尔试件成成型双面击击实50次次，目标空空隙率2％％~4％，，稳定度和和流值不是是主要指标标，沥青用用量还可参参考高温析析漏试验确确定。车辙辙试验是重重要的设计计手段。(5)SMA的材料要求求：粗集料料必须特别别坚硬、表表面粗糙，，针片状颗颗粒少，以以便嵌挤良良好；细集料一般不不用天然砂砂，宜采用用坚硬的人工砂；矿粉必须须是磨细石石灰石粉，，最好不使用用回收粉尘尘。(6)SMA的施工与普普通沥青混混凝土相比比，拌和时间要要适当延长长，施工温度要要提高，压压实不宜采采用轮胎碾碾。综合SMA的特点，可可以归纳为为三多一少少：粗集料多、、矿粉多、、沥青结合合料多、细细集料少，，掺纤维增增强剂，材材料要求同同，使用性性能全面提提高。5。纤维稳稳定剂（1）纤维维稳定剂在在SMA中的作用在沥青混凝凝土中使用用增强纤维维，已有二二十多年历历史。早期期在水库的的沥青衬砌砌中掺加石石棉纤维，，曾经取得得过良好的的防止开裂裂渗水的效效果，现在在纤维的种种类已经很很多，主要要有木质素纤维维、矿物纤纤维、有机机纤维三大类，另另外还有玻玻璃纤维，，不过很少少使用。制造沥青玛玛蹄脂碎石石混合料时时必须采用用纤维稳定定剂,在缺缺乏纤维的的情况下，，可使用改改性沥青代代替，但不不能完全起起到纤维的的作用。最最早在德国国发现加了了纤维以后后可以有效效地提高混混合料的高高温稳定性性和抵抗埋埋钉轮胎的的磨耗,后后来纤维逐逐步成为SMA的必须成分分，其原因因与SMA使用较多的的矿粉与沥沥青结合料料有关。纤纤维有以下下作用。①加筋作用用:在SMA混合料中掺掺加纤维，，纤维在混混合料中以以一种三维维的分散相相存在，犹犹如农民盖盖土坯房时时向抹墙的的灰泥小掺掺加草筋一一样，也象象各种钢纤纤维混凝土土、土工格格栅、土工工布等等加加筋材料一一样，可以以起到加筋筋作用。②分散作用：：如果没有纤纤维，用量量颇大的沥沥青矿粉很很可能成为为胶团，不不能均匀地地分散在集集料之间，，铺筑在路路面上将清清楚地看见见“油斑””存在，纤纤维可以使使胶团适当当分散。③吸附及吸吸收沥青的的作用：在SMA混合料中加加入纤维稳稳定剂的作作用在于充充分吸附(表面)及及吸收(内内部)沥青青，从而使使沥青用量量增加，沥沥青油膜变变厚，提高混合料料的耐久性性。④稳定作用用：纤维使沥青青膜处于比比较稳定的的状态，尤尤其是在夏夏天高温季季节，沥青青受热膨胀胀时，纤维维内部的空空隙还将成成为一种缓缓冲的余地地，不致成成为自由沥沥青而泛油油，对高温温稳定性也也有好处。。⑤增粘作用用，提高粘粘结力：纤维将增加加沥青与矿矿料的粘附附性，通过过油膜的粘粘结，提高高集料之间间的粘结力力。（2）木质质素纤维木质素纤维维是天然木木材经过化化学处理得得到的有机机纤维。由由于处理温温度高达250℃以上，在通通常条件下下是化学上上非常稳定定的物质，，不为—般般的溶剂、、酸、碱腐腐蚀。未经经处理的木木质素纤维维也用作食食品添加剂剂，是减肥肥食品，所所以对人体体无害，不不影响环境境，不造成成公害。木质素纤维维要求项目单位指标纤维长度，不大于mm6灰分含量%18±5PH值-7.5±1.0吸油率，不小于-纤维质量的5倍含水率，不大于%5路用木质素素纤维颗粒状（3）矿物物纤维在矿物纤维维中，最早早使用的是是石棉纤维维，北京市市公路局在在修建首都都机场高速速公路、八八达岭高速速公路和东东西长安街街时，由于于缺乏合适适的纤维，，一直使用用国产的石石棉纤维。。据了解，，国外一开开始也曾使使用过石棉棉纤维，现现在已经很很少使用了了，一些工工业发达国国家已经禁禁止使用石石棉纤维。。为了环保保及保护人人体健康，，将来，石石棉纤维终终将为其他他纤维所代代替。位于美国佛佛罗里达州州迈阿密的的斐伯兰德德公司（fiberandTM)是北美及南南美最大的的生产矿物物纤维的公公司，所使使用的矿物物是玄武岩岩、如图是是矿物纤维维的形态。。玄武岩矿物物纤维据美国FHWA的建议，矿矿物纤维的的用量要求求为混合料料的0.4％，木质素纤维维的用量要要求为混合合料的0.3％。按按规定加入入纤维后，，混合料的的干拌时间间需延长5s~10s，湿拌时间需需增加5s(木质素纤维维)或5s以上(矿物物纤维)。。从放大的的照片可以以看出，矿矿物纤维表表面直而光光，而木质质素表面柔柔曲且有绒绒毛，可吸吸附沥青的的比表面较较矿物纤维维大得多。。美国SMA设计时矿物物纤维标准准试验指标纤维长度<6mm纤维厚度<0.005mm球状颗粒含量:通过0.25mm筛通过0.063mm筛（95±5）%（70±10）%（4）聚合合物有机纤纤维在有机化学学纤维中，，聚脂纤维维(涤纶)和丙烯酸酸纤维(腈腈纶)是最最