大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院

本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）

題    目：          SMA混合料分析           

學(xué)習(xí)中心：                    

                 層    次：     ?？破瘘c(diǎn)本科     

專    業(yè)：     土木工程(道橋方向)

年    級：        年  季       

學(xué)    號：                   

學(xué)    生：                   

指導(dǎo)教師：                   

完成日期：                   

內(nèi)容摘要

SMA路面以優(yōu)良的路用性能聞名于世，近年來在我國逐漸得到推廣應(yīng)用。但是由于我國對SMA研究較晚，缺乏使用經(jīng)驗(yàn)，一些工程一味照抄照搬國外的規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)果導(dǎo)致路面在使用初期就出現(xiàn)了一些與水損害相關(guān)的破壞。本文通過研究瀝青與礦料的粘附機(jī)理，分析各種因素對SMA混合料水穩(wěn)定性的影響程度，從而對SMA配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行合理優(yōu)化，以減小SMA路面發(fā)生水損害的幾率，提高瀝青路面的使用性能。本文首先從SMA混合料的特性入手，對SMA材料進(jìn)行系統(tǒng)的分析，最后結(jié)合具體的實(shí)例分析其應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：SMA混合料；高溫耐久性；特性

目     錄

內(nèi)容摘要

引   言

1  SMA混合料的特性

1.1  高溫穩(wěn)定性

1.2  耐久性

1.3  表面特性

1.4  低溫抗裂性

2  SMA材料分析

2.1  瀝青結(jié)合料

2.2  集料與填料

2.3  纖維

3  實(shí)例分析

3.1  工程實(shí)例的具體內(nèi)容

3.2  SMA的應(yīng)用范圍

3.3  SMA的優(yōu)缺點(diǎn)

結(jié)論

參考文獻(xiàn)

引   言

瀝青混合料用于道路建設(shè)已有上百年歷史，至今在世界各國仍為路面結(jié)構(gòu)的主要類型；無疑，瀝青路面為社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮了巨大作用。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通及運(yùn)輸要求路面具有更高的路用性能和良好的服務(wù)水平，因此一種具有優(yōu)良抗車轍效果和抗滑性能的新型路面鋪裝材料——SMA 瀝青混合料在世界各國得到推廣，并被廣泛應(yīng)用到高等級路面及橋面鋪裝工程中。以下，我們將在對 SMA 瀝青混合料的性能進(jìn)行深入研究的同時(shí)，比較多種對其物理參數(shù)進(jìn)行測定的方法，并對 SMA 瀝青混合料在橋面鋪裝工程中的施工工藝進(jìn)行論述，以期為今后 SMA 瀝青混合料在同類工程中的應(yīng)用提供借鑒。

SMA在 20 世紀(jì) 90 年代初期進(jìn)入中國后，從初步的試驗(yàn)路到現(xiàn)在公路、民航、市政大規(guī)模的應(yīng)用推廣，從一開始完全照搬國外技術(shù)到充分結(jié)合國情對SMA技術(shù)進(jìn)行吸收、改進(jìn)，從不成熟到系統(tǒng)、成熟的應(yīng)用，期間經(jīng)歷了一個(gè)曲折的過程。在 1993～1997 年間，吉林省、河北省、遼寧省、江蘇省鋪筑了大量SMA試驗(yàn)段。但是這些試驗(yàn)段有一個(gè)共同的特點(diǎn)，SMA的的設(shè)計(jì)過多參考了德國的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)果產(chǎn)生了泛油等不同程度的問題，個(gè)別甚至是失敗的。有的試驗(yàn)路不僅沒有對SMA的發(fā)展起到推動作用，反而使SMA在這些地方的發(fā)展遭受到挫折或誤解。這說明，學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)，必須緊密考慮我國的實(shí)際情況，不能照搬照抄。國外專家往往局限于本國本地的經(jīng)驗(yàn)，尤其對中國的氣候條件和交通組成不了解，指導(dǎo)生產(chǎn)SMA時(shí)很可能出現(xiàn)瀝青用量偏多、級配偏細(xì)等不良情況。

在吸取了這樣的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后， 中國的道路工作者開始改造SMA，以使SMA技術(shù)更加符合中國的實(shí)際情況。交通部在 20 世紀(jì) 90 年代末對SMA開始了系統(tǒng)的研究工作，組織了交通部聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目“瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA） 性能和指標(biāo)”的研究（承擔(dān)單位為交通部公路科學(xué)研究院），并且在課題結(jié)束后緊接著開始了瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）路面的推廣應(yīng)用工作，這標(biāo)志著SMA的研究、應(yīng)用走上了正軌。在北京，機(jī)場高速公路、1996 年首都國際機(jī)場東跑道和 2000 年西跑道改造工程、八達(dá)嶺高速公路、1997 年北京長安街罩面中， 在交通部公路科學(xué)研究院的技術(shù)指導(dǎo)下均成功采用了改性瀝青和SMA技術(shù)，標(biāo)志著SMA技術(shù)的成熟。其中首都機(jī)場東跑道是我國民航部門機(jī)場跑道首次使用SMA 結(jié)構(gòu)，也是世界上首次使用改性瀝青SMA結(jié)構(gòu)的跑道， 經(jīng)過近年來波音 747 等大型客機(jī)飛行，以及夏季高溫、暴雨及冬季嚴(yán)寒季節(jié)的考驗(yàn)， 至今使用效果良好，受到國內(nèi)外民航部門及道路部門的重視。1998 年起， 交通部組織的SMA技術(shù)推廣工作，首先在北京、遼寧、吉林、黑龍江、河北、山東、山西、江蘇、廣東、四川、青海、湖北、上海、內(nèi)蒙古等省區(qū)開始推廣應(yīng)用。近幾年來，SMA 技術(shù)已經(jīng)在公路、市政、民航等行業(yè)被廣泛使用。在公路部門，許多重要的高速公路，如京哈、京滬、京珠 3 大干線高速公路沿線的一些省份采用了SMA結(jié)構(gòu)。另外在全國眾多省市都采用SMA技術(shù)，在此僅列出一部分如： 山東省在京滬高速公路化臨段、日（照） 東（明） 高速公路、竹（園）曲（阜）等高速公路； 湖北省在黃黃高速公路、武黃高速公路大修工程等；河北省的保津、石黃、京秦、京承等高速公路；遼寧沈大高速公路、盤海高速公路全線、丹本高速公路部分路段；黑龍江長余高速公路、黑龍江哈綏高速公路、哈爾濱機(jī)場高速公路等；安徽省合安高速；廣州新機(jī)場高速公路、廣清高速公路新華至銀盞段；乍嘉蘇高速公路浙江段；重慶 S106 線德陽中江段二級公路 山西省太祁高速公路、山西靈石—霍州高速公路等。

1  SMA混合料的特性

SMA混合料為間斷級配，粗集料多，細(xì)集料少，礦粉用量多，瀝青用量也多。粗集料顆粒石-石接觸，形成骨架結(jié)構(gòu)，由瀝青礦粉和纖維組成的瑪蹄脂填充其空隙，成為一種密實(shí)結(jié)構(gòu)的瀝青混合料。

1.1  高溫穩(wěn)定性

在SMA的組成中，粗集料骨架占到 ７０％以上，混合料中粗集料相互之間的接觸面（或支撐點(diǎn)）很多，細(xì)集料很少，瑪蹄脂部分僅僅填充了粗集料之間的孔隙，交通荷載主要由粗集料骨架承受，由于粗集料顆粒之間互相良好的嵌擠作用，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，對這種抵抗能力的影響也會減小，因而有較強(qiáng)的高溫抗車轍能力。而這一點(diǎn)是極其重要的，即充分利用了集料嵌擠作用提高了高溫抗車轍能力。

1.2  耐久性

延長路面壽命需要瀝青混合料有良好的耐久性。SMA的混合料內(nèi)部被瀝青瑪蹄脂充分填充，且瀝青膜較厚，混合料的空隙率很小，瀝青與空氣的接觸少，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)于密級配瀝青混凝土。因此有良好的耐久性。另外，由于SMA屬于骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)空隙率３％～４％，基本上是不透水的， 對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。SMA和其他瀝青混合料相比：在ＡＣ的組成中，瀝青砂漿已經(jīng)把粗集料撐開，粗集料上是懸浮在瀝青砂漿中，彼此互相并未緊密接觸，因此交通荷載主要是由瀝青砂漿承受著，ＡＣ抵抗荷載變形的能力很大程度上受到礦料級配、礦料間隙率（ＶＭＡ）、空隙率以及瀝青砂漿的比例的影響。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，很容易產(chǎn)生永久變形，造成車轍、推擁等；在和以前我國常用的瀝青碎石混合料（ＡＭ）相比，ＡＭ同樣有相當(dāng)多的粗集料，也有良好的石料嵌擠作用，但使用瀝青太少（因?yàn)榈V粉很少，瀝青想加也加不進(jìn)去），空隙率太大，瀝青與集料的粘結(jié)性不足，集料之間充滿了水分，水分對混合料的浸蝕使瀝青與集料脫開，造成剝落，很容易造成雨季及春融季節(jié)的大面積破壞，而且低溫抗裂性也不好；我國規(guī)范提出的抗滑表層級配（ＡＫ）實(shí)際上也存在同樣的缺點(diǎn)，抗滑與耐久性的矛盾不好解決。

1.3  表面特性

提高瀝青混合料水穩(wěn)性的機(jī)理主要依靠防止水的侵蝕，提高瀝青和集料的粘附性。SMA混合料的空隙率很小，幾乎不透水，混合料受水的影響很小，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。

瀝青路面的表面功能也很重要，除了集料自身性質(zhì)外，表面構(gòu)造是關(guān)鍵因素。SMA一方面要求采用堅(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，一般能超過 0.8～１ｍｍ，必然使抗滑性能提高。同時(shí)，在雨天交通行車不會產(chǎn)生大的水霧和濺水，路面噪音可降低３～5db，從而可以全面提高路面的表面功能。

1.4  低溫抗裂性

在低溫條件下，提高抗裂性能的機(jī)理主要依靠結(jié)合料的拉伸性能。由于SMA的集料之間填充了相當(dāng)數(shù)量的瀝青瑪蹄脂，它包在粗集料表面，隨著溫度的下降，混合料收縮變形使集料被拉開時(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)使用提高瀝青性能的措施，則混合料的低溫抗裂性能更可大幅度提高。

2  SMA材料分析

2.1  瀝青結(jié)合料

SMA混合料要求瀝青具有較高的粘度，與集料有良好的粘附性，以確保瀝青瑪蹄脂有足夠的高溫穩(wěn)定性和低溫柔韌性。美國規(guī)定SMA的瀝青結(jié)合料必須符合AASHTOM226或AASHTO  MPl有關(guān)SHRP瀝青混合料路用性能規(guī)范要求，我國的SMA所用瀝青質(zhì)量必須符合JTG  F40—2004的規(guī)定，同時(shí)由于我國多數(shù)地方以往采用的瀝青普遍偏稀，為了保證瀝青有較高的粘度，一般應(yīng)采用比當(dāng)?shù)爻Ｓ玫臑r青稍硬l一2級的瀝青，如南方炎熱地區(qū)可選用A—70，寒冷地區(qū)可選用A—70或A—90。對于高速公路、承受繁重交通的重大工程道路、夏季特別炎熱或冬季特別寒冷地區(qū)的道路，最好采用改性瀝青SMA混合料，其中聚合物改性瀝青質(zhì)量應(yīng)符合改性瀝青的技術(shù)要求，對于SMA中是否必須采用改性瀝青目前尚無統(tǒng)一的看法，但有一點(diǎn)可以肯定；在特殊路段、特殊環(huán)境下宜于采用改性瀝青SMA，這樣使用效果會更佳。其中改性用的基質(zhì)瀝青標(biāo)號應(yīng)通過試驗(yàn)確定，技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范JTG F40—2004關(guān)于道路石油瀝青的技術(shù)要求，改性后針入度等級南方和中部地區(qū)宜為40-60，北方地區(qū)宜為60-80，東北等寒冷地區(qū)宜為60—l00。一般情況下，改性瀝青改性劑的合理劑量對于SBA及SBR類改性瀝青，按內(nèi)摻法計(jì)算的劑量以3．5％一5％為宜；對EVA或PE類改性瀝青添加劑量宜為4％-6％。如果采用其他材料作為改性劑或采用復(fù)合改性，應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)認(rèn)證后使用。采用湖瀝青、頁巖瀝青等天然瀝青作改性劑，天然瀝青的質(zhì)量應(yīng)符合國家的相關(guān)規(guī)定，其配比也應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

2.2  集料與填料

用于SMA混合料中的粗集料應(yīng)是高質(zhì)量的軋制碎石，其巖石應(yīng)堅(jiān)韌，具有較高的強(qiáng)度和剛度，如玄武巖、砂巖、花崗巖等石料。應(yīng)嚴(yán)格控制集料中的針片狀顆粒含量，集料的顆粒形狀應(yīng)接近立方體，富有棱角，紋理粗糙，必要時(shí)應(yīng)采取有效的抗剝落措施，如采用改性瀝青、摻加消石灰或水泥，或采用實(shí)踐證明具有長期抗水損害性能的抗剝離劑。在有些地區(qū)為了降低SMA初期建設(shè)成本，曾采用石灰?guī)r作為SMA的集料，實(shí)踐表明其使用效果沒有采用玄武巖等堅(jiān)硬巖石的好。用于SMA的組集料在作業(yè)時(shí)不得采用顎式破碎機(jī)加工。細(xì)集料最好使用堅(jiān)硬的機(jī)制砂，也可以從潔凈的石屑中篩取粒徑范圍4.75—0.3 mm 部 分 作為機(jī)制砂使用。當(dāng)采用普通石肩

作為細(xì)集料時(shí)，宜采用石灰?guī)r石屑，石屑中不得含有泥土類雜物，但應(yīng)控制針片狀的含量。當(dāng)與天然砂混用時(shí)，天然砂的含量不宜超過機(jī)制砂或石屑的比例。若采用天然砂，其中水洗法小于0．075mm顆粒含量不得大于5％，還必須測定其粗糙度指標(biāo)，以表示砂粒的棱角性和表面構(gòu)造狀況。一般細(xì)集料質(zhì)量除了滿足普通熱拌瀝青混合料對細(xì)集料的要求外，棱角性最好大于45％。填料必須采用石灰?guī)r等堿性巖石磨細(xì)的礦粉，必須保持干燥，能從石粉倉自由派出。礦粉質(zhì)量應(yīng)滿足普通熱拌瀝青混合料對礦粉的要求，且粉煤灰不得作為SMA混合料的填料使用?；厥辗蹓m的比例不得超過填料總量的25％，混用后0．075mm通過部分的塑性指數(shù)不得大于4。為了改善瀝青結(jié)合料與集料的粘附性，使用消石灰和水泥時(shí)，其用量不得超過礦料總質(zhì)量的2％。

2.3  纖維

SMA混合料中的常用纖維材料有:木質(zhì)素纖維、礦物纖維、腈綸纖維、滌綸纖維、玻璃纖維等聚合物化學(xué)纖維。纖維在SMA混合料中的作用是吸油、穩(wěn)定、增強(qiáng)，并提高SMA混合料高溫下的抗剪強(qiáng)度。選擇纖維時(shí)主要考慮其吸油性、耐熱性、與瀝青的粘附性等指標(biāo)。纖維應(yīng)能承受250℃以上的高溫條件，不變形、不變質(zhì)、不脆化，化學(xué)穩(wěn)定性好，對環(huán)境無污染、無公害。我國參照國外經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)工程實(shí)踐，制定了自己的木質(zhì)素纖維技術(shù)要求。在纖維選擇中，由于SMA初期建設(shè)成本較高，而木質(zhì)素纖維對瀝青的穩(wěn)定性較強(qiáng)，價(jià)格比其他聚合物纖維要便宜得多，因而SMA中一般選擇木質(zhì)素纖維。松散的粱狀木質(zhì)素纖維或預(yù)先與瀝青混合制成的顆粒狀木質(zhì)素纖維均可使用。施工中應(yīng)確保纖維不受潮，拌和中要分散均勻。纖維的運(yùn)輸與存放應(yīng)采取必要措施防潮，以免影響拌和時(shí)的分散均勻性。纖維的摻量一般木質(zhì)纖維不少于0.3%，礦物質(zhì)不少于0.4%。

3  實(shí)例分析

3.1  工程實(shí)例的具體內(nèi)容

瀝青瑪蹄脂碎石混合料是一種以瀝青、礦粉、纖維穩(wěn)定劑及少量的細(xì)集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架間隙而組成的瀝青混合料，瀝青瑪蹄脂碎石混合料的構(gòu)成特性，俗稱“三多一少”，即瀝青用量多為6%左右，礦粉用量多達(dá)8—12%，4.75mm以上粗骨料用量高達(dá)礦料用量的70%—80%，4.75mm以下細(xì)集料僅占礦料總重的20%—30%，其中還含有8%—12%的礦粉，實(shí)際細(xì)集料用量為10%—20%，相當(dāng)少。所以，瀝青瑪蹄脂碎石混合料的強(qiáng)度是依靠粗集料在瀝青混合料中的骨架嵌擠作用和瀝青瑪蹄脂膠結(jié)料的粘結(jié)裹覆作用形成的，因而它更具有很好的耐久性、抗高溫穩(wěn)定性、抗低溫開裂性、抗滑性及較好的排水性能。下面以徐宿高速公路TS21標(biāo)SMA-13上面層（SBS改性瀝青）施工為例來說明SMA的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制。

原材料選取

①粗集料

SMA的粗集料是指在SMA混合料中形成嵌擠起到骨架作用的集料部分，對SMA-13、SMA-16是指粒徑大于4.75  mm的集料，對SMA-10是指粒徑大于2.36   mm的集料，SMA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，粗集料的這些性質(zhì)是SMA成敗與否的關(guān)鍵。所以在選取原材料時(shí)一定要選取壓碎值小、針片狀含量少、表面粗糙有一定棱角性的石料。

②細(xì)集料

對SMA-13粒徑小于4.75mm的集料稱細(xì)集料，細(xì)集料在SMA中的比例雖然很少，但它是形成瀝青瑪蹄脂的重要組成部分，用以填充SMA的粗集料骨架的間隙，增強(qiáng)路面的防滲能力，同時(shí)起到粘結(jié)作用，一定要選取表面粗糙、潔凈、有一定棱角性和嵌擠能力的機(jī)制砂。

③填料

填料必須采用由石灰石等堿性巖石磨細(xì)的礦粉，礦粉的主要作用是和瀝青、纖維組成瀝青瑪蹄脂粘結(jié)劑，提高瀝青混合料的粘結(jié)力?；厥辗壑泻胁簧賶m土，同時(shí)粗細(xì)集料中的石粉經(jīng)過明火燃燒、高溫處理，會變得發(fā)脆，所以回收粉在上面層最好不用，通過改進(jìn)礦粉填加設(shè)備能夠保證0.075mm的通過量。下表是礦粉和回收粉對SMA混合料性能的影響（SBS改性瀝青）。

從上表可以看出，隨著礦粉用量的增加，混合料的空隙率減小，動穩(wěn)定度顯著提高，使用回收粉的動穩(wěn)定度要比使用石灰石礦粉的動穩(wěn)定度低得多，所以要想形成SMA結(jié)構(gòu)，礦粉的數(shù)量不能太少，足夠數(shù)量的礦粉是形成SMA的先決條件。

④瀝青

瀝青材料的性質(zhì)對路面使用性能有多方面的影響，在選取瀝青品種時(shí)主要考慮高溫抗車轍能力和低溫抗裂能力，這兩個(gè)方面在瀝青品種選取時(shí)趨向相反，應(yīng)綜合平衡考慮。國內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)多年來對瀝青的研究表明，改性瀝青抗車轍能力明顯優(yōu)于普通瀝青，針入度低的普通瀝青抗車轍能力優(yōu)于針入度高的普通瀝青，而針入度高的瀝青抗低溫開裂能力又高于針入度低的瀝青，江蘇省高速公路一般選取AH70瀝青（PG64-22），從高溫抗車轍能力和低溫抗開裂能力兩個(gè)角度綜合考慮比較適合江蘇氣候條件，若在同時(shí)使用改性瀝青就更如虎添翼。

⑤纖維穩(wěn)定劑

纖維具有加筋、分散吸附瀝青、穩(wěn)定、增粘等作用，對防止SMA瀝青析漏的功效較好，對于木質(zhì)纖維摻量為瀝青混合料總量的0.3%，目前一般采用風(fēng)送式纖維送料機(jī)填加。

下面是徐宿高速公路TS21標(biāo)各種原材料的情況。

集料：輝綠巖          產(chǎn)地： 江蘇盱眙吳橋采石廠

填料：石灰?guī)r礦粉      產(chǎn)地：  江蘇徐州礦物局水泥廠

瀝青：鎮(zhèn)江科氏SBS改性瀝青（AH70+3%SBS）（PG70-22）

木質(zhì)纖維：進(jìn)口ARBOCEL牌天然木質(zhì)纖維素      產(chǎn)地：德國JRS公司

抗剝落劑：PA—I型     產(chǎn)地：西安（有多年使用經(jīng)驗(yàn)）

礦料試驗(yàn)結(jié)果如下表：（冷料）

瀝青試驗(yàn)結(jié)果如下表：

熱料倉取原材料密度試驗(yàn)結(jié)果：

SMA路面對石料要求非常嚴(yán)，首先石料的壓碎值要低針片狀含量要少，這樣的石料才能經(jīng)的起壓路機(jī)振動碾壓，其次石料一定要致密粗糙成立方體，這樣才能保證混合料中的油膜厚度和粘結(jié)力，提高路面耐久性，然后要求石料的規(guī)格要穩(wěn)定，以保證混合料級配的穩(wěn)定性。

2、設(shè)計(jì)思路

根據(jù)對連徐線CDE-26標(biāo)、AB-24標(biāo)SMA-13路面和汾灌OPQ23標(biāo)SMA-13路面的回訪及考察，發(fā)現(xiàn)兩條高速公路通車后都發(fā)生了不同程度的車轍和泛油現(xiàn)象，因而我們這次配合比設(shè)計(jì)本著三條指導(dǎo)思想，一是降低4.75mm的通過量，加強(qiáng)粗集料在瀝青混合料中的骨架嵌擠作用；二是適當(dāng)降低油石比，努力實(shí)現(xiàn)通過增大壓實(shí)功來減小路面空隙率，提高路面的抗車轍能力；三是通過線外小型試鋪，由實(shí)際鋪筑的路面的質(zhì)量來確定配合比設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和合理性。

下面是連徐線CDE-26標(biāo)、AB-24標(biāo)和汾灌線OPQ23標(biāo)SMA-13配合比設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)：

（1）原材料

（2）施工配合比及合成密度

（3）馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

（4）路面檢測結(jié)果

（5）碾壓方案比較

以上試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)可以看出，無論室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，還是成型路面檢測，均符合《江蘇省高速公路改性瀝青路面SMA-13上面層施工指導(dǎo)意見（SBS改性瀝青）》的要求，但通車后都不同程度地產(chǎn)生了車轍和泛油現(xiàn)象，所以我們在配合比設(shè)計(jì)中重點(diǎn)把握以下幾個(gè)方面：

A、石料高溫狀態(tài)下在拌和、碾壓過程中都會有部分磨耗或破碎，與室內(nèi)試驗(yàn)相比，4.75mm通過量偏細(xì)3%（芯樣和混合料抽提試驗(yàn)對比），因而在配合比設(shè)計(jì)時(shí)4.75mm通過率要控制在25%左右，0.075mm通過率過在10%左右，1#料和2#料比例在75%以上。

B、根據(jù)合成礦料的毛體積相對密度2.834結(jié)合SMA-13上面層SBS改性瀝青施工指導(dǎo)意見暫定油石比為6.0%。

C、進(jìn)行線外小型試鋪來驗(yàn)證配合比的可靠性。

3、級配和油石比的選取

根據(jù)北京已成功的SMA路面的級配，選定4.75mm的通過率為22%、25%和28%三個(gè)檔次，0.075mm的通過率為10%左右，分別按這三種級配測定4.75mm以上粗集料的毛體積相對密度和合成礦料的毛體積相對密度，具體見下表：

從上表可以看出年，三種級配的合成毛體積相對密度均在2.84以上，根據(jù)江蘇省施工指導(dǎo)意見中改性瀝青SMA-13馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求之規(guī)定，合成集料毛體積相對密度在2.8時(shí)油石比不小于6.0%，在2.9時(shí)油石比不小于5.7%，根據(jù)此要求，我們結(jié)合北京和江蘇SMA路面成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，同時(shí)根據(jù)我們的室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)思路，我們選擇B級配為最佳級配、6.0%的油石比為最佳油石比，試驗(yàn)結(jié)果見下表：

從上表可以看出，粗集料的骨架間隙率VCAmix均小于相對應(yīng)的VCADRC，說明該種級配形成了石-石嵌擠結(jié)構(gòu)，礦料間隙率VMA大于17%，說明有足夠的間隙供瑪蹄脂填充，但空隙率和飽和度兩項(xiàng)指標(biāo)不滿足要求，要想降低空隙率提高飽和度，只能是提高油石比或增加4.75mm的通過率，但是油石比需提高到6.3%以上時(shí)才能滿足空隙率在4.5之內(nèi)飽和度到75%以上，這樣無疑會重導(dǎo)以前SMA路面的覆轍，造成路面通車后泛油和車轍。下圖為VMA、VCAmix及VCAdrc之間的關(guān)系圖。

從上圖可以看出，當(dāng)4.75mm通過率達(dá)到29%時(shí)，VCAmix等于VCAdrc，如果4.75m通過量大于29%，VCAmix大于VCAdrc，SMA的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)被破壞，也就不是真正的SMA了。為保證路面有足夠的構(gòu)造深度，我們在生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)使9.5mm的通過率在中值左右并大膽的以6.0%的油石比試拌且在服務(wù)區(qū)匝道上做了試鋪段。

下面是我項(xiàng)目試拌和線外小型試鋪的試驗(yàn)結(jié)果：m

馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

線外小型試鋪檢測結(jié)果：

從以上結(jié)果可以看出，馬歇爾試驗(yàn)空隙率和飽和度不能滿足指導(dǎo)意見要求，但小型試鋪各項(xiàng)指標(biāo)都符合指導(dǎo)意見要求，而且振動壓路機(jī)強(qiáng)振3遍以上無推移現(xiàn)象，無石料壓碎現(xiàn)象，也無瑪蹄脂上浮現(xiàn)象，并且構(gòu)造深度在1.1mm時(shí)路面也不滲水，所以我們認(rèn)為：1#：2#：3#：4#：礦粉=40：40：2：8：10，油石比6%的配合比設(shè)計(jì)合理，可以用于主線試鋪。

4、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)：我們委托江蘇省科研院按上面生產(chǎn)配合比拌和的混合料進(jìn)行了性能檢測。

（1）、水穩(wěn)定性檢驗(yàn)

（2）、高溫性能檢驗(yàn)（60℃）

（3）低溫小梁彎曲試驗(yàn)

SMA-13混合料的拌和

1、拌和溫度：瀝青加熱溫度170℃-175℃，由于大量冷礦粉的摻入，集料加熱溫度在210-220℃，混合料出廠溫度為180-190℃。出廠溫度由試驗(yàn)室安排專人檢測，發(fā)現(xiàn)溫度不在此范圍及時(shí)給拌和樓反饋。

2、拌和時(shí)間和拌和數(shù)量：

骨料進(jìn)入拌缸的同時(shí)，木質(zhì)素也進(jìn)入拌缸，開始干拌，幾秒后，礦粉和瀝青進(jìn)入拌缸，在瀝青放完8秒后，礦粉放完，同時(shí)拌缸計(jì)時(shí)開始，從放骨料到拌缸開始計(jì)時(shí)約23秒，總生產(chǎn)時(shí)間66秒，每小時(shí)拌和產(chǎn)量147t。

3、木質(zhì)素纖維填加方式，人工將木質(zhì)素纖維投入纖維填加設(shè)備中，利用機(jī)械將纖維打碎，再利用空壓機(jī)將打碎的纖維吹入拌缸和骨料、礦粉、瀝青一起攪拌均勻，木質(zhì)素纖維填加數(shù)量為瀝青混合料總重量的0.3%。

4、抗剝落劑填加方式，根據(jù)瀝青儲罐中瀝青的數(shù)量，按瀝青質(zhì)量的0.4%投入熱熔瀝青中，用強(qiáng)制攪拌法使抗剝離劑滲配均勻。

5、由于2#料中含有13%左右的3#料，而SMA-13路面3#料需求量相當(dāng)少，3#料過多會造成路面碾壓過程中推移，所以在生產(chǎn)過程中有40%×13%—2%=3.2%的3#料溢料，由于3#料溢料，就需預(yù)備裝載機(jī)及時(shí)清掉廢料倉中的3#料。

6、細(xì)集料一定要搭棚覆蓋以免受潮，因?yàn)镾MA混合料需要的細(xì)集料非常少，不超過15%，所以冷料倉的斗門開啟度很小，如果細(xì)集料遭雨淋，就會造成集料干濕程度不同，遇到濕料時(shí)下得慢遇到干料時(shí)下得快，這樣會嚴(yán)重影響4.75mm的通過率控制的精度，另外1#料和2#料用量大，我們各設(shè)置兩個(gè)冷料倉供料。

SMA-13混合料的運(yùn)輸

SMA-13混合料的運(yùn)輸應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

1、要采用大噸位的運(yùn)輸車運(yùn)輸，運(yùn)輸前在車廂及重板上噴灑一層油水混合物，使混合物不致與車廂粘結(jié)。

2、在任何情況下，運(yùn)輸車在運(yùn)輸過程中都應(yīng)加蓋蓬布，以防表面混合料降溫結(jié)硬殼，我們采用的是兩層蓬布之間夾一層棉被，并在攤鋪過程中也不揭蓬布，施工效果非常明顯，溫度對照見后。

3、要及時(shí)清掉運(yùn)料車剩余的殘留物。

4、到場溫度要控制在180℃以上，前場安排專人檢測到場溫度，發(fā)現(xiàn)溫度低于此要求也及時(shí)反饋到拌和樓。

SMA-13混合料的攤鋪和碾壓

我項(xiàng)目分別于6月14日、6月16日和6月19日做三次試鋪段，下面簡要介紹一下三次試鋪的情況。

1、K24+680—K24+940右幅

配合比：振動篩1#（12-20mm）：2#（5-12mm）：3#（3-5mm）：4#（0-3mm）：礦粉=41.5：38：2：8：10.5油石比：6.0%，4.75mm通過率25%，攤鋪速度：2.3m/min，混合料到場溫度182℃，采用單層蓬布覆蓋，攤鋪時(shí)揭開蓬布，攤鋪完溫度163℃，松鋪系數(shù)1.15，松鋪厚度4.5cm，熨平板振級5級，夯錘振級4級，縱縫處兩機(jī)搭接寬度35cm,厚度控制采用18m長接觸式平衡梁，碾壓方案：兩臺DD—110成梯隊(duì)來回強(qiáng)振2遍，兩臺酒井來回強(qiáng)振1遍，靜壓1遍，在碾壓一開始，靠中央分隔帶一側(cè)的DD—110先騎縱縫來回強(qiáng)振一遍，并保證縱縫處要多碾壓1遍，使縱縫接縫美觀并且不滲水。

混合料試驗(yàn)結(jié)果:（馬歇爾空隙率范圍放寬為3%-5%）

路面檢測結(jié)果:

存在問題：下面一些部位存在不同程度的滲水現(xiàn)象

（1）兩攤鋪機(jī)接縫左右各50cm范圍內(nèi)。

（2）靠近路緣石50cm范圍內(nèi)直滲

（3）靠近路肩50cm范圍內(nèi)直滲

（4）攤鋪機(jī)中間部位

（5）攤鋪機(jī)攏料攤鋪的部位

分析：（1）、（2）、（3）是因?yàn)槁菪剂掀靼鸦旌狭蠌臄備仚C(jī)中間輸送到兩側(cè)，造成料溫降低較多,.約差8℃,另外由于平衡梁的影響使壓路機(jī)不能及時(shí)碾壓兩方面因素的影響造成該處滲水,（4）是因?yàn)楣潭菪剂掀鞯闹Ъ軗趿显斐杉壟潆x析。（5）是因?yàn)閿n料的料溫低，而且級配也存在離析，造成攤鋪后滲水,另外，由于攤鋪速度慢，溫度散失快，造成整體空隙率高。

2、第二次試鋪K24+010—K24+680

由于路面空隙率5.1%，構(gòu)造深度1.2mm，我們對級配進(jìn)行了微調(diào)，4.75mm通過率在25—26之間，配合比1#：2#：3#：4#：礦粉=42：37：2：9：10，油石比6.1%，另外，上午提高攤鋪速度到3m/min，盡量縮短兩個(gè)攤鋪機(jī)距離以保證縱縫處能盡可能早碾壓，另外又調(diào)來一臺德國產(chǎn)12t戴納派克振動壓路機(jī)增大壓實(shí)功，縮短有效壓實(shí)時(shí)間。

碾壓方案：兩臺DD—110并列強(qiáng)振2遍，戴納派克強(qiáng)振1遍，灑井靜壓1—2遍。

混合料試驗(yàn)結(jié)果:

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