浅析高速公路SMA路面

浅析高速公路SMA路面SMA介绍SMA，全称沥青玛蹄脂碎石混合料，由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体形成的沥青混合料。由于SMA路面具有良好的温度稳定性、抗疲劳性能、密水性、耐久性等使用性能，具有抗滑性好、噪音较低等表面功能，因而路面使用寿命延长、维修成本低且方便。进入二十一世纪后，在国内逐步得到了推广应用。目前江苏省高速公路沥青路面表面层已普遍采用SMA路面。SMA路面的使用概况SMA路面的使用概况沿江高速公路SZ21标、宿淮高速公路HA23标、宁淮高速公路HA21标、宁常高速公路NC21标路面等都采用SMA13S型沥青玛蹄脂碎石表面层。SMA混合料的材料特性1、材料组成粗集料细集料矿粉填料沥青结合料纤维稳定剂SMA混合料的材料特性2、强度理论与其他沥青混合料一样，SMA一般倾向于用库仑内摩擦理论来分析其强度。：为材料的内摩阻力：为材料的内摩擦角力：为该界面上的法向应聚力）：为材料的粘聚力（内抗剪强度：为材料某一界面上的tgCtgC00SMA混合料的材料特性粘聚力C来源于沥青膜的粘度：SMA混合料的材料特性内摩阻力来源于集料的机械咬合：02468101214161805001000150020002500贯入深度/0.01mm贯入阻力/kN19mm9.5mm4.75mm2.36mm1.18mm9.5mm'13.2mm16mmSMA混合料的材料特性3、技术特性高温稳定性高温稳定性主要取决于内摩擦角φ值，SMA混合料集料有棱角且表面粗糙，故内摩阻角φ值大。即使在高温条件下，由于粗集料颗粒之间相互良好的嵌挤作用，混合料仍有较好的抗变形能力。SMA混合料的材料特性低温抗裂性低温抗裂性主要取决于抗拉能力，抗拉能力主要取决于沥青胶结料的粘聚力c值。SMA混合料集料之间填充的沥青玛蹄脂是由高含量的矿粉、纤维和沥青组成，粘结作用远高于普通密级配混合料,从而使混合料具有很好的低温抗裂性能。SMA混合料的材料特性耐久性在SMA混合料中，粗集料骨架空隙被富含沥青的玛蹄脂密实填充，并将集料颗粒粘结在一起，沥青在集料表面形成较厚的沥青膜。此外，SMA混合料空隙率较小，沥青与水或空气的接触较少，因而SMA混合料的水稳定性和抗老化性较普通沥青混合料为好；又由于SMA混合料基本是不透水的，对中、下面层和基层有着较好的保护作用和隔水作用，使沥青路面保持较高的整体强度和稳定性。SMA混合料的材料特性表面特征SMA混合料一方面要求使用坚硬、粗糙、耐磨的高质量碎石，另一方面采用间断级配的矿料，压实后表面形成的构造深度大，一般超过1mm，这时对沥青面层具有良好的抗滑性和耐磨性能，还能减少溅水，减少噪声，提高道路行驶质量。SMA混合料的材料特性4、优缺点优点（1）高温抗车辙。（“三多一少”原则）（2）很好的耐久性和低温抗裂能力。（高韧性和柔性）（3）良好的耐老化性和水稳定性。（小空隙率）（4）很好的抗滑性能，降噪音、防水雾性能。（间断级配形成的大孔隙和大构造深度）（5）可用于超薄面层，降低造价。SMA混合料的材料特性缺点(1)前期约增加20%的投资。(2)沥青和矿粉用量较多,加工和铺筑温度较高,生产率较低。(3)实际使用性能对结合料用量和粉料用量都较敏感。新路面和路面潮湿时,有过滑危险。我国SMA混合料的配合比设计1、级配的确定选择初试级配时，应在标准级配范围内，选择三个不同的4.75mm通过率实验，结果以20～30％为宜，并根据粗集料的毛体积密度估算沥青用量，并使混合料满足如下要求：试验项目技术要求马歇尔击实次数两面各50次粗集料骨架间隙率VCAmix不大于VCADRC矿料间隙率VMA不小于16.5％我国SMA混合料的配合比设计2、根据空隙率VV确定最佳油石比OAC在级配确定后，选择3个不同油石比，间隔0.2-0.4%，进行马歇尔试验，要求满足如下技术要求：试验项目普通沥青改性沥青空隙率3～4％沥青饱和度VFA75～85％马歇尔稳定度MS不宜小于5.5kN不宜小于6.0kN流值FL2～4mm2～5mm最小油石比不小于，粗集料毛体积相对密度2.95.5%5.7%2.85.8%6.0%2.76.16.3%我国SMA混合料的配合比设计3、性能检验SMA混合料在确定级配和沥青用量后，还必须进行严格的试验检验，其内容如下：试验项目普通沥青改性沥青动稳定度（次/mm）600～15003000～6000浸水马歇尔残留稳定度（％）7580冻融劈裂残留稳定度（％）7080谢伦堡析漏损失（％）0.20.1渗水系数基本不透水构造深度（mm）1.0SMA混合料施工SMA混合料施工所用的生产装置、运输车辆、摊铺机与压实机具,均与传统密级配沥青混凝土相同。但SMA混合料的施工特性与施工工艺具有自身的特点,与传统AC混合料不同,在运输和摊铺过程中,不会出现粗细集料的离析,却容易发生沥青结合料的析漏现象。在工艺流程中增加了改性沥青掺和机以及使用改性沥青生产SMA时需要加入稳定剂纤维。SMA混合料施工施工流程：备料→改性沥青生产→沥青混合料生产→混合料运输→摊铺→碾压→养护注意事项1、泛油SMA路面泛油与集料品质、纤维稳定剂投入方式有很大关系。2、析漏3、其他为了防止成品料热量散失并避免滴漏现象发生,应不使用成品储料仓,而是直接将成品料放入卡车,加盖篷布后立即运至摊铺现场。总结SMA是从国外引入的一种新型路面沥青混合料结构,虽然SMA路面在高温抗车辙、低温抗裂、疲劳抗裂、抗老化、抗水损害、抗滑及耐久性等方面都比传统的AC路面优越,在材料品质和质量控制方面也比AC路面要求高一些,但SMA结构的使用应结合各个国家各自的特点。我国的气候条件比较恶劣,各个地区之间的差别也比较大,加之施工机械、材料、经济条件的限制,完全照搬国外的经验,显然是行不通的,这一点在国内有些地区的试验路上已经表现出来。因此我们必须用科学的态度,从本地区的实际情况出发,探索一条SMA路面应用的新路子。