瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面-1.ppt

1,第 10 講 瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）路面,2,主要內(nèi)容,SMA的起源及在國外的研究與應(yīng)用 SMA在我國的研究與應(yīng)用 SMA混合料的特點(diǎn) 國外SMA配合比設(shè)計(jì)方法簡介 我國SMA配合比設(shè)計(jì)方法,3,一、SMA的起源及在國外的研究與應(yīng)用,定義：SMA是Stone Matrix Asphalt的簡稱，是一種瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量的細(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成的骨架密實(shí)型瀝青混合料。 起源：20世紀(jì)60年代中期的德國 研究與應(yīng)用的主要國家：荷蘭、瑞典、挪威、捷克 ；美國（美國聯(lián)邦公路管理局（FHWA）、美國瀝青路面協(xié)會（NAPA）、高等院校）、日本等。,4,二、SMA在我國的研究與應(yīng)用,最早1993年： 廣佛（廣州佛山）高速公路和北京首都機(jī)場高速公路。 隨后： 八達(dá)嶺高速公路京昌段 1998年后 遼寧、上海、江蘇、山東等許多地方都對SMA技術(shù)進(jìn)行了一些研究和應(yīng)用；但是，其中既有成功的經(jīng)驗(yàn)，又有不少的教訓(xùn)。,5,三、 SMA混合料的特點(diǎn),（一）組成特點(diǎn) 1是一種間斷級配的瀝青混合料 比較4.75mm通過率： SMA-13: 2034 (%) AC-13: 38 68 (%) 比較0.075mm通過率： SMA-13: 812 (%) AC-13: 4 8 (%),6,0.075 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16,7,2.瀝青結(jié)合料用量多 高達(dá)6.5%-7.0%，粘結(jié)性要求高，希望選用針入度小、軟化點(diǎn)高和溫度穩(wěn)定性好的瀝青，選用改性瀝青，以提高低溫變形性能及與礦料的粘結(jié)力。 3.礦粉用量多，同時使用纖維作穩(wěn)定劑 礦粉必須是磨細(xì)石灰石粉，且不使用回收粉塵。纖維通常用木質(zhì)素纖維，用量為瀝青結(jié)合料的0.3%，也可采用礦物纖維，用量為混合料的0.4%。,8,4所用粗集料必須特別堅(jiān)硬，針片狀顆粒少，以便嵌擠良好；細(xì)集料一般不用天然砂，最好用堅(jiān)硬的人工砂。 5與普通瀝青混凝土相比，拌和時間要適當(dāng)延長，施工溫度要適當(dāng)提高，壓實(shí)不宜采用輪胎壓路機(jī)壓。 綜合SMA的組成特點(diǎn)，可以歸納為 三多一少：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少。,9,（二）SMA路面性能特點(diǎn) 1、優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性 粗集料石-石接觸形成骨架結(jié)構(gòu) 2、良好的低溫抗裂性 瀝青瑪蹄脂，使混合料具有良好的柔韌性 3、良好的表面特性 粗集料多，所用石料質(zhì)量好，路面表面構(gòu)造深度大 ；SMA路面具有吸收車輪滾動噪聲的性能。 4、良好的耐久性 密實(shí)結(jié)構(gòu)，空隙率小。,10,四、國外SMA配合比設(shè)計(jì)方法 簡介,德國： 設(shè)計(jì)方法來源于澆筑式瀝青混凝土，再加上德國的氣候特點(diǎn)，夏天不太熱，所以瀝青用量普遍較多。 美國： Superpave 的旋轉(zhuǎn)式揉搓壓實(shí)機(jī)的設(shè)計(jì)方法及馬歇爾設(shè)計(jì)方法兩種。并分成粗集料骨架和瀝青馬蹄脂填料兩個部分設(shè)計(jì) 。,11,五、 我國SMA配合比設(shè)計(jì)方法,（一）一般規(guī)定 除另有規(guī)定外，應(yīng)遵照熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法的規(guī)定執(zhí)行，即采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法/馬歇爾試件體積設(shè)計(jì)方法。 但，馬歇爾試驗(yàn)的穩(wěn)定度和流值不作為配合比設(shè)計(jì)接受或否決的唯一指標(biāo)。,12,（二）材料標(biāo)準(zhǔn)和材料選擇 瀝青結(jié)合料：宜采用改性石油瀝青 粗集料：采用堅(jiān)硬、粗糙的集料 細(xì)集料：最好使用堅(jiān)硬的人工砂 ，必須采用一部分潔凈的石質(zhì)堅(jiān)硬的石屑，不宜全部使用天然砂。粗細(xì)集料常用玄武巖。 礦粉：必須使用磨細(xì)的石灰石粉，石粉的質(zhì)量應(yīng)符合要求。例如通過0.075mm的百分率應(yīng)大于75%。且最好不用回收的粉塵。使用消石灰是容許的，但用量不宜超過2%3%。 纖維： 優(yōu)先采用木質(zhì)素纖維、礦物纖維、聚合物纖維，盡量不使用石棉纖維。,13,（三）礦料級配設(shè)計(jì) 擬定設(shè)計(jì)初始級配 1、工程設(shè)計(jì)級配范圍 粗集料骨架分界篩孔尺寸（見下頁表）： 公稱最大粒徑 9.5mm的混合料，取2.36mm； 公稱最大粒徑 13.2mm的混合料，取4.75mm。 2、設(shè)計(jì)3組不同粗細(xì)的初始級配 在工程設(shè)計(jì)級配范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)3組不同粗細(xì)的初始級配，3組級配的粗集料骨架分界篩孔的通過率處于級配范圍的中值、中值0.3%附近，礦粉數(shù)量均為10%左右。,14,15,參數(shù)的試驗(yàn)獲取與相關(guān)計(jì)算 1、在粗細(xì)集料、礦粉的相對密度測試基礎(chǔ)上，分別計(jì)算3組初始級配的礦料的合成毛體積相對密度、合成表觀相對密度、有效相對密度。 2、把每個合成級配中小于粗集料骨架分界篩孔的集料篩除，按集料試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定，用搗實(shí)法測定粗集料骨架的堆積密度S。 3、計(jì)算粗集料骨架混合料的平均毛體積相對密度和毛體積密度。,16,粗集料骨架部分各種集料在全部礦料級配混合料中的配合比；【因此，它們的和不等于100】,各種粗集料相應(yīng)得毛體積相對密度,17,粗集料骨架混合料的平均毛體積密度由平均毛體積相對密度乘以水的相對密度得到：,注：式中溫度T應(yīng)與搗實(shí)密度試驗(yàn)時標(biāo)定容量筒容積的水的溫度相同。,18,4、計(jì)算各組初始級配的搗實(shí)狀態(tài)下的粗集料骨架的間隙率VCADRC,19,粗集料骨架間隙率示意圖,VCADRC,V a,V b,空隙,粗集料,20,預(yù)估新建工程SMA混合料的適宜的油石比Pa，作為馬歇爾試件的初始油石比（應(yīng)有3個）。 按照預(yù)估的初始油石比和相應(yīng)的礦料級配制作SMA試件。 （1）擊實(shí)次數(shù)雙面50次，根據(jù)需要也可采用雙面75次； （2）一組馬歇爾試件的個數(shù)不得少于46個 （3）SMA馬歇爾試件的毛體積相對密度由表干法測定。,21,計(jì)算不同瀝青用量時SMA混合料的最大理論相對密度，其中纖維部分的比例不得忽略。,纖維用量，以 礦料質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)，（%）,22,計(jì)算3個級配SMA馬歇爾混合料試件中的粗集料骨架間隙率VCA mix。,為礦料級配中4.75mm篩余量，即100減去4.75mm通過率之差，。,23,從3組初始級配的試驗(yàn)結(jié)果中選擇設(shè)計(jì)級配，要求的條件是必須符合下列不等式：,當(dāng)有1組以上的級配同時符合要求時，以粗集料骨架分界集料通過率大且VMA較大的級配為設(shè)計(jì)級配。,24,SMA馬歇爾試件體積指標(biāo)的計(jì)算,25,SMA混合料試件體積組成近似示意圖,VCA mix,VMA,細(xì)集料與礦粉,粗集料,有效瀝青,空隙,V b,纖維,26,（四）確定設(shè)計(jì)瀝青用量 根據(jù)所選擇的設(shè)計(jì)級配和初始油石比試驗(yàn)的空隙率結(jié)果，以0.2%0.4%為間隔，調(diào)整3個不同的油石比，制作馬歇爾試件，計(jì)算空隙率等各項(xiàng)體積指標(biāo)。一組試件數(shù)不宜少于46個。 進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，檢驗(yàn)穩(wěn)定度和流值是否符合要求。 根據(jù)期望的設(shè)計(jì)空隙率（3%4%），確定油石比，作為最佳油石比OAC。所設(shè)計(jì)的SMA混合料應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 如果初始油石比的混合料體積指標(biāo)恰好