應(yīng)用于城市道路的sma配合比試驗(yàn)研究

1、<p>　　應(yīng)用于城市道路的SMA配合比試驗(yàn)研究</p><p>　　摘要：從級(jí)配選取、最佳瀝青用量的選擇、路用性能三方面對(duì)應(yīng)用于城市道路的SMA混合料進(jìn)行了全面的研究，并確定了符合規(guī)范要求的級(jí)配和瀝青用量。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：城市道路，SMA，路用性能 </p><p>　　中圖分類號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p>

2、<p>　　目前在城市道路中使用最廣泛的路面瀝青混合料為AC型混合料，它具有空隙率小，便于施工等優(yōu)點(diǎn)，但其高溫性能和耐久性差，路面構(gòu)造深度小、抗滑能力低，極易造成滑溜而引發(fā)交通事故。這種現(xiàn)象隨著道路交通流量增大，特別是重型車輛的增多和高壓輪胎的使用越來越嚴(yán)重。 </p><p>　　瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）具有良好的高溫穩(wěn)定性、抗滑性、低噪音和耐久性等特點(diǎn)。由于這些良好的的性能不僅可以大大提高

3、路面使用壽命，還可增加行車安全，減小噪聲污染，所以其在許多國(guó)家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。廣州作為中國(guó)第三大城市、國(guó)家中心城市，研究并推廣SMA的應(yīng)用將有助于提升城市道路行駛條件，具有重要實(shí)踐意義。 </p><p><b>　　1 原材料準(zhǔn)備 </b></p><p>　　本研究采用廈門華特公司生產(chǎn)的星型SBS改性瀝青，以加厚裹覆在粗集料表面上的瀝青膜，減少瀝青析漏，防止SM

4、A路面在重荷載作用下瑪蹄脂的上浮，從而穩(wěn)定粗集料骨架結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)SMA混合料的粘聚力和抗剪強(qiáng)度，保證SMA路面具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性。 </p><p>　　碎石選用的是角閃片麻巖，按照J(rèn)TG E42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中集料密度試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，其技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范要求。 </p><p>　　填料為本地生產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉，表觀相對(duì)密度是2.750，親水系數(shù)是0.75。 </

5、p><p>　　用于 SMA 的纖維穩(wěn)定劑包括木質(zhì)素纖維、礦物纖維、聚合物化學(xué)纖維等，本文配合比設(shè)計(jì)中選用了墾特萊松散木質(zhì)素纖維。 </p><p><b>　　2 配合比設(shè)計(jì) </b></p><p>　　SMA是由瀝青瑪蹄脂填充碎石骨架組成的骨架密實(shí)型瀝青混合料，其特點(diǎn)為：“三多一少”，即瀝青多、粗集料多、礦粉多、細(xì)集料少。SMA 混合料的集料

6、級(jí)配屬間斷級(jí)配，這種級(jí)配的優(yōu)點(diǎn)在于集料組成中既有足夠數(shù)量的粗集料可以形成空間骨架，同時(shí)又有一定數(shù)量的細(xì)集料填充于骨架的間隙，使混合料具有較高的密實(shí)度。細(xì)集料太少，會(huì)不足以填充粗集料的骨架間隙；細(xì)集料過多，就會(huì)產(chǎn)生“干涉”而使粗集料懸浮，使骨架結(jié)構(gòu)減弱。因此SMA混合料中粗細(xì)集料用量要適當(dāng)，這是配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的關(guān)鍵問題。 </p><p><b>　　表1集料篩分結(jié)果 </b></

7、p><p>　　圖1SMA-16各初試級(jí)配曲線圖 </p><p>　　對(duì)于SMA-16瀝青混合料，該 SMA 混合料的公稱最大粒徑為 16mm，故 4.75mm 為粗細(xì)集料的分界篩孔。通過調(diào)整各檔料的比例來調(diào)整礦料級(jí)配，其中礦粉的通過率均在 10%左右。集料篩分結(jié)果與初試級(jí)配如表1和表2所示，級(jí)配曲線見圖1。 </p><p>　　按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程

8、》（TJGE 20-2011）對(duì)初擬的三個(gè)級(jí)配成型馬歇爾試件，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，油石比取6%成型試件?；旌狭习韬凸に嚾缦拢菏紫壤w維與礦料干拌 120s，然后加入瀝青濕拌 90~100s，最后加入礦粉拌和 90~100s，其中拌和溫度控制在 175℃~180℃，擊實(shí)溫度控制在 165℃~170℃。通過測(cè)試試件的毛體積密度，計(jì)算空隙率各種體積指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。 </p><p>　　表3各初試級(jí)配體積指標(biāo)匯總 <

9、;/p><p>　　從表3中數(shù)據(jù)可以看出，七種級(jí)配的粗集料骨架間隙率（VCAmix）均小于粗集料松裝間隙率（VCADRC），說明混合料已經(jīng)形成良好的骨架結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　按照施工技術(shù)規(guī)范的要求，選擇VCAmix < VCADRC同時(shí) VMA≥17%的級(jí)配作為設(shè)計(jì)級(jí)配，級(jí)配 4、5、6、7 均滿足條件，綜合考慮 SMA-16 混合料的空隙率應(yīng)在3%~4%之間，目標(biāo)空隙率為4%，

10、最后選擇空隙率最接近4%的的級(jí)配5 作為目標(biāo)級(jí)配。 </p><p>　　根據(jù)所選的目標(biāo)級(jí)配 5 和初試油石比試驗(yàn)的空隙率結(jié)果，以 0.3%為級(jí)差，調(diào)整3 個(gè)不同的油石比。以油石比分別為5.7%、6.0%、6.3%成型馬歇爾試件，計(jì)算空隙率等體積指標(biāo)并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。 </p><p>　　表 4 設(shè)計(jì)級(jí)配各種指標(biāo)匯總 </p><p>　　根據(jù)

11、期望的設(shè)計(jì)空隙率4.0%，得到級(jí)配5對(duì)應(yīng)的最佳油石比為6.1%。 </p><p>　　表5 謝倫堡試驗(yàn)和肯特堡試驗(yàn)結(jié)果 </p><p>　　以油石比為6.1，對(duì)級(jí)配5進(jìn)行謝倫堡析漏試驗(yàn)和肯特堡飛散試驗(yàn)，結(jié)果如表5所示，滿足規(guī)范要求。 </p><p><b>　　3 性能測(cè)試 </b></p><p><b&g

12、t;　　高溫車轍試驗(yàn) </b></p><p>　　《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（TJGE 20-2011）成型車轍板，進(jìn)而測(cè)定其動(dòng)穩(wěn)定度。 </p><p>　　表6SMA-16車轍試驗(yàn)結(jié)果 </p><p><b>　　水穩(wěn)定性試驗(yàn) </b></p><p>　　按照現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程要求進(jìn)行瀝青混合料

13、殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn)，測(cè)定瀝青混合料殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂殘留強(qiáng)度比，以此來評(píng)價(jià)混合料的水穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果為TSR=91.6%，殘留穩(wěn)定度為94%，符合規(guī)范要求。 </p><p><b>　　低溫彎曲試驗(yàn) </b></p><p>　　按照規(guī)程進(jìn)行-10℃的低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。 </p><p>　　表7SMA-16低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)

14、果 </p><p><b>　　4 結(jié)語 </b></p><p>　　本文對(duì)SMA 混合料的目標(biāo)配合比進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過對(duì)初試級(jí)配的比選、最佳油石比的確定以及混合料路用性能的檢驗(yàn)，最終確定采用 4.75mm篩孔通過率為 26%的級(jí)配，其對(duì)應(yīng)的最佳油石比為 6.1%。經(jīng)檢驗(yàn)，其各項(xiàng)路用性能滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　SMA為骨架密實(shí)結(jié)

15、構(gòu)，瀝青馬蹄脂填充填充了粗集料形成的間隙，因此其具有高溫性能、低溫穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性能均優(yōu)越，故而耐久性良好。此外其還有良好的表面功能（抗滑、車轍小、平整度高、噪音小、能見度好）。 </p><p>　　SMA路面雖然前期投資較大，但是由于其耐久性好，故養(yǎng)護(hù)工作少，使用壽命長(zhǎng)，綜合經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益好后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低，因而從長(zhǎng)期看來具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，在我國(guó)城市道路的大面積應(yīng)有具有良好的發(fā)展前景。 </p&g

16、t;<p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]張登良.瀝青與瀝青混合料.北京:人民交通出版社,1993:156~174 </p><p>　　[2] 沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能.北京:人民交通出版社,2001:185一18 </p><p>　　[3] 沈金安.改性瀝青與SMA路面.北京:人民交通出版