第3章沥青混合料—SMA.ppt

1、道路建筑材料之间断级配SMA混合料,河北工业大学 肖庆一,SMA：是沥青马蹄脂碎石（Stone Matrix Asphalt）的缩写，是一种以沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多的细集料（矿粉）组成的沥青马蹄脂，填充与间断级配的粗集料骨架间隙中组成一体所形成的沥青混合料，简称SMA。 SMA材料组成特点： “三多一少”粗级料多（4.75mm，粗集料7080）、沥青多、矿粉多（约10）、细集料少。,1.概述,SMA沥青混合料的技术特性 优良的高温稳定性 较好的低温抗裂性能 较好的耐久性 优良的抗滑性能 降低交通噪音 减小雨天路面水雾，提高能见度,1.概述,1.概述,欧洲发展历史 SMA产

2、生于20世纪60年代中期的德国，由浇注式沥青混凝土（Gussasphalt）发展而来。 从80年代起，SMA首先在北欧的瑞典、芬兰等国得到广泛应用 丹麦1982年开始在重载道路、厂矿道路、机场应用SMA结构，哥本哈根机场跑道是世界上最早使用SMA道面的机场。 荷兰自1987年起开始使用SMA路面。 意大利自1991年起将SMA使用于高等级公路的磨耗层 英国从1994年开始在干线公路上使用SMA，打破了原来使用嵌压式沥青混合料（HRA）千篇一律的局面。,1.概述,欧洲发展历史 SMA1990年美国AASHTO、FHWA、NAPA、SHRP、TA、TRB派出联合代表团赴欧洲考察。 1991年有23

3、个州采用SMA铺筑了高速公路表层试验段。 1994年FHWA提出SMA设计施工指南。 1997年陆续提出SMA设计、美国SMA路用性能评估等报告。 1998年提出关于SMA混合料配合比设计等一系列规范的建议稿 2003年NCAT提出关于4.75mmNMAS的SMA性能报告。,1.概述,我国发展历史 我国1992年首都机场高速路首次使用SMA路面。 1993-1996年全国许多省份铺筑了试验路。 1996年首都机场东跑道沥青加盖层采用改性沥青SMA表面层。 1997年东西长安街沥青面层整修采用SMA-10表面层。 2002年发布公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南（SHC F40-01-2002）。

4、2004年发布公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004），将技术指南内容并入规范，并作了部分调整。,1.概述,2. SMA对材料的要求沥青结合料,质量要符合F40规范相应的技术要求 比普通沥青混凝土要求要高，要求要有较高的粘度 一般要求采用稠度较大的沥青，比当地常用的沥青，针入度要小一个等级,（1）沥青结合料,要求沥青具有较高的粘度，与集料具有较好的粘附性。除满足相关规范要求外，应采用比当地常用普通沥青混合料所用沥青硬一级的沥青。对于高等级公路、交通量特别大以及气候环境严酷时，最好采用改性沥青制备沥青混合料。,改性沥青 、 普通沥青？,国外大多使用改性沥青铺筑SMA，有些国家规定必须

5、使用改性沥青铺筑SMA路面 对高速公路等承受繁重交通的重大工程，夏季特别炎热或冬季特别寒冷的地区，宜采用改性沥青SMA指南 除已有成功经验证明使用非改性的普通沥青能符合使用要求外，SMA宜采用改性石油沥青F40规范,SMA路面的病害,SMA路面的病害,2. SMA对材料的要求粗集料,Good Rock Bad Rock,高质量的轧制碎石，其岩石应坚韧，具有较高的强度和刚度。 形状接近立方体，有棱角，针片状含量低 LA、抗压碎要求较高 一般不使用石灰岩，可以使用酸性岩石，但应检验与沥青粘附性，不满足要求时，应采取有效的抗剥落措施。,2.SMA对材料的要求细集料,SMA的细集料含量很小，只有10左

6、右，但作用不可小视 最好使用坚硬的机制砂，也可以采用优质石屑部分替代机制砂使用，且应选择石灰岩石屑，严格控制实现中土的含量。 细集料的棱角性最好大于45%。 SMA和OGFC混合料不宜使用天然砂 F40规范,2. SMA对材料的要求矿粉,尽量采用磨细的石灰石粉。 少量使用消石灰粉和水泥可改善水稳定性，但要限制用量。 玄武岩粉与沥青粘附性比石灰石粉差很多，不宜用作SMA的填料。 不宜采用粉煤灰做填料。 回收粉用量不得超过填料总量的25%。,2.SMA对材料的要求纤维稳定剂,纤维稳定剂 在SMA中的作用,加筋作用 分散作用 吸附及吸收沥青 稳定作用 增粘作用，提高粘结力,SMA对材料的要求纤维,纤

7、维种类,木质素纤维,矿物纤维,有机纤维,木质素纤维,木质素纤维：天然木材经过化学处理得到的有机纤维，有松散纤维和颗粒纤维两种。 特点：吸油性能好，加筋作用小。 掺量：欧洲一般采用0.3； F40规范要求：掺量不小于0.3,矿物纤维,矿物纤维：由玄武岩或石灰岩经高温热熔、编纺等步骤制成。 易影响环境及造成人体伤害的石棉纤维不宜直接使用；掺量，不宜低于0.4% F40规范,（1）SMA混合料体积结构参数 捣实状态下粗集料骨架间隙率 捣实状态下粗集料骨架间隙率是将4.75mm（或2.36mm）以上的干燥粗集料按照规定的条件在容量筒中捣实，所形成的粗集料骨架实体以外的空间体积占容量筒体积的百分率，以V

8、CADRC表示。 式中： VCADRC粗集料骨架的松装间隙率()； CA粗集料骨架的毛体积相对密度； S 粗集料骨架的松方毛体积相对密度（g/cm3）。,3 SMA配合比设计指标,（1）SMA混合料体积结构参数 沥青混合料试件的粗集料骨架间隙率 压实沥青混合料试件内粗集料骨架以外的体积占整个试件体积的百分率，以VCAmix表示。 式中：PCA 沥青混合料中粗集料的比例，即大于4.75mm的颗粒含量（）； ca 粗集料骨架部分的平均毛体积相对密度，由式C.3.3确定； f 沥青混合料试件的毛体积相对密度，由表干法测定。,3 SMA配合比设计指标,（1）SMA混合料体积结构参数 SMA骨架嵌挤形成

9、的判断 SMA沥青混合料是按照嵌挤原则设计的，为了充分发挥SMA混合料中粗集料石-石骨架嵌挤的作用，在压实状态下，沥青混合料中的粗集料间隙率VCAmix必须小于粗集料骨架间隙率VCADRC，这是检验嵌挤骨架形成的关键。若不满足，则表明混合料的粗集料骨架实际上被所填充沥青马蹄脂撑开了，说明在混合料中沥青马蹄脂过多或者粗集料骨架间隙过小。,3 SMA配合比设计指标,（1）SMA混合料体积结构参数 马歇尔试件的体积参数 矿料间隙率VMA：足够大是保证加入足量沥青的前提。 沥青饱和度VFA：反映沥青混合料中的沥青用量是否合适。 混合料的空隙率VV：对沥青路面的使用性能和耐久性有着较大的影响。,3 SM

10、A配合比设计指标,（2）SMA混合料力学性能参数 由于马歇尔试验的局限性，在相同的试验条件下，与密级配AC型沥青混合料相比，SMA混合料通常表现为马歇尔稳定度低，而流值高，试验结果与这两种混合料在实际路面中的表现不相符，所以马歇尔试验的稳定度和流值不是SMA混合料配合比设计的主要指标。马歇尔试验的目的是检测试件的各项体积指标，以确定SMA混合料的水稳定性。,3 SMA配合比设计指标,（3）析漏试验和飞散试验 析漏试验：用以检测沥青结合料在高温状态下从沥青混合料中析出的数量，是确定SMA混合料中沥青用量的一种重要试验方法。谢伦堡沥青析漏试验在施工做高温度下进行，一般非改性沥青混合料的试验温度为170，聚合物改