改性瀝青溷合料SMA的工程應(yīng)用

1、改性瀝青混合料SMA的工程應(yīng)用 黃琦偉摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通量及車輛大型化、重載超載車的比例呈不斷增加的趨勢，現(xiàn)代交通對路面要求隨之越來越高，高溫車轍、低溫脆裂等病害嚴(yán)重影響著瀝青混凝土路面的使用質(zhì)量。SMA路面技術(shù)能顯著提高瀝青混凝土路面的路用性能，延長了使用壽命，尤其是適用于重型車輛的交通道路。關(guān)鍵詞：瀝青混合料；SMA；工程應(yīng)用。一、SMA性能介紹（一）高溫穩(wěn)定性 SMA的高溫穩(wěn)定性主要取決于內(nèi)摩擦角值，值主要取決于礦質(zhì)骨料的尺寸均勻度、顆粒形狀以及表面粗糙度。SMA作為一種間斷級配混合料，4.75mm9.5mm之間的粗集料占粗集料總量的40左右，遠(yuǎn)高于普通密級配混合料，且礦

2、質(zhì)顆粒粗大、均勻，同時SMA對集料的扁平或細(xì)長顆粒有嚴(yán)格的限制，某些情況下對磨光值也有嚴(yán)格的要求。這樣，SMA混合料骨料有棱角且表面粗糙，內(nèi)摩阻角值增大，即使在高溫條件下，由于粗集料顆粒之間相互良好的嵌擠作用，混合料仍有較好的抗變形能力。（二）低溫抗裂性 在低溫條件下，混合料收縮變形使集料受拉時，集料之間填充的瀝青瑪蹄脂(Mastic)可以發(fā)揮其良好的粘結(jié)作用。此時SMA的抗拉能力主要取決于瀝青膠結(jié)料的粘聚力值。由高含量的礦粉、纖維和瀝青組成的Mastic具有遠(yuǎn)高于普通密級配混合料的粘結(jié)作用，從而使混合料具有很好的低溫抗裂性能。二、SMA的優(yōu)缺點(diǎn)（）優(yōu)點(diǎn)1、在材料組成上，SMA遵循“三多一少”

3、的原則（即粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少），充分發(fā)揮粗集料的骨架嵌擠作用，使混合料產(chǎn)生非常好的抗變形能力，即使在高溫條件下，瀝青瑪蹄脂的粘度下降，但其抗車轍變形的能力仍不減弱。2、由于有相當(dāng)數(shù)量的瀝青瑪蹄脂包裹在粗集料的表面，當(dāng)氣溫下降引起混合料因收縮變形使集料被拉開時，瀝青瑪蹄脂仍具有很好的粘結(jié)作用，它的柔韌性使混合料具有很好的耐久性和低溫抗裂能力。3、由于SMA混合料內(nèi)部的空隙率小，瀝青的耐老化性和混合料的水穩(wěn)定性都將大大提高，同時由于間斷級配在道路表面形成大的孔隙，具有較大的構(gòu)造深度（TD可達(dá)1.52.0mm），使路面具有很好的抗滑性能，并對降噪音(減少35dB)、防行車水霧等都比較

4、有利，從而全面提高了瀝青混凝土的路用性能。4、SMA可用于鋪筑更薄的面層，因此可以降低工程造價。（二）缺點(diǎn)1、增加投資約20左右。2、瀝青和礦粉用量較多，加工和鋪筑溫度較高，導(dǎo)致生產(chǎn)率較低。3、實(shí)際使用性能對結(jié)合料用量和粉料用量都較敏感。對于新路面和潮濕路面時，有過滑危險。三、SMA混合料施工技術(shù)SMA混合料的施工生產(chǎn)設(shè)備、運(yùn)輸車輛、攤鋪機(jī)械與壓實(shí)機(jī)具，均與傳統(tǒng)密級配瀝青混凝土相同。但SMA混合料的施工特性與施工工藝具有自身的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)AC混合料不同，在運(yùn)輸和攤鋪過程中，不會出現(xiàn)粗細(xì)集料的離析，卻容易發(fā)生瀝青結(jié)合料的析漏現(xiàn)象。在工藝流程中增加了改性瀝青摻和料以及使用改性瀝青生產(chǎn)SMA時需要加

5、入穩(wěn)定劑纖維。SMA生產(chǎn)流程為：備料改性瀝青生產(chǎn) 瀝青混合料生產(chǎn) 混合料運(yùn)輸 攤鋪 碾壓 保養(yǎng)。（一）備料SMA對材料要求非常嚴(yán)格，各種材料進(jìn)場前后都必須進(jìn)行試驗(yàn)，有試驗(yàn)室的檢驗(yàn)報告數(shù)據(jù)。場內(nèi)需設(shè)有防塵、防雨設(shè)施。（二）改性瀝青生產(chǎn)選配適當(dāng)?shù)臑r青改性設(shè)備。在制備改性瀝青時，應(yīng)采用適宜的生產(chǎn)條件和方法進(jìn)行，通過試驗(yàn)確定合理的改性劑劑量和適宜的加工溫度，制訂詳細(xì)的生產(chǎn)工藝和操作規(guī)程。使改性劑在基質(zhì)瀝青中分散均勻并達(dá)到一定的細(xì)度。（三）瀝青混合料生產(chǎn)SMA混合料的攪拌循環(huán)時間要比普通瀝青混合料長，選擇專用纖維添加設(shè)備，必須合理安排，不能出現(xiàn)停機(jī)現(xiàn)象，影響施工進(jìn)度。SMA混合料拌和質(zhì)量的好壞，受生產(chǎn)級

6、配、溫度控制、攪拌時間、操作人員素質(zhì)等方面的影響較大。一般SMA混合料干拌時間8s，濕拌時間48s。（四）碾壓碾壓是最重要的一環(huán)，保證及時碾壓非常關(guān)鍵。碾壓時嚴(yán)格按照“緊跟、漫壓、高頻、低幅”的原則進(jìn)行，避免因溫度下降造成壓實(shí)困難。碾壓程序?yàn)橄确€(wěn)壓1遍，再靜壓2-3遍。與普通瀝青混合料碾壓時的最大區(qū)別是不能使用輪胎壓路機(jī)，一是因?yàn)楦男詾r青粘度非常大，容易粘輪；二是輪胎揉搓造成瑪蹄脂上浮。在保證粗集料不被壓碎的情況下，應(yīng)選用較重的壓路機(jī)，在較高的溫度下緊跟在攤鋪機(jī)后碾壓，以取得最佳的嚴(yán)實(shí)效果。由于SMA混合料降溫特別快，120以下基本處于凝固狀態(tài)，很難攤鋪平整，初壓溫度控制在150左右，終了溫度

7、不低于130，碾壓速度控制在5kmh。靜壓完成后很長時間內(nèi)路面彈性仍較大，需要保護(hù)24h以上。四、注意事項(xiàng)（一）泛油SMA路面泛油與集料品質(zhì)、纖維穩(wěn)定劑投入方式有很大關(guān)系。1、集料：SMA對材料要求很苛刻，特別是對粗集料的外觀形狀要求應(yīng)是立方體或接近立方體。相對而言，花崗巖幾乎均呈立方體，表面粗糙潔凈，嵌擠能力強(qiáng)，同瀝青能很好地結(jié)合；玄武巖則因受軋制機(jī)械的制約，外觀呈立方體的較少，細(xì)小扁平含量較多，集料間的嵌擠能力差，在行車荷載作用下礦料間隙率VMA降低，空隙率VV變小，導(dǎo)致混合料的穩(wěn)定性不足。當(dāng)?shù)V料表面不是很潔凈時，同瀝青的粘結(jié)力較差，一旦受到水損害，瀝青膜很容易脫落，當(dāng)受到外力作用時，瀝青

8、就會向上遷移乃至泛油。2、纖維穩(wěn)定劑投放方式：纖維穩(wěn)定劑采用人工投料時漏放，也是泛油的重要原因。解決方法是使用專門機(jī)械向拌缸投放纖維包，避免漏放現(xiàn)象的發(fā)生。（二）析漏1、檢測方法：析漏試驗(yàn)?zāi)芎唵?、快速地衡量不同混合料的析漏能力，可用于混合料設(shè)計，控制混合料最大瀝青含量，從而評價混合料的析漏潛力和材料變化對析漏的影響。2、預(yù)防措施（1）首先是降低混合料溫度，一次至少降低5。如降低溫度后析漏繼續(xù)存在，則需要適當(dāng)降低結(jié)合料含量，降低值一般不超過0.20.4。（2）如因纖維穩(wěn)定劑加入不正常而發(fā)生析漏，則應(yīng)設(shè)法加入足量纖維。（三）其他注意事項(xiàng) 為了防止成品料熱量散失并避免滴漏現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)不使用成品儲料倉

9、，而是直接將成品料放入卡車，加蓋蓬布后立即運(yùn)至攤鋪現(xiàn)場。 五、結(jié)論（一）由于在SMA的組成中，粗集料顆粒之間存在相互良好的嵌擠作用，因此具有很好的抵抗荷載變形的能力，有較強(qiáng)的高溫抗車轍性能。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，但SMA粗集料顆粒之間充分利用了集料嵌擠作用，從而提高了高溫抗車轍能力。（二）間斷級配的優(yōu)點(diǎn)為摩擦系數(shù)大，構(gòu)造深度大，缺點(diǎn)為空隙率大，水穩(wěn)定性差，密實(shí)級配優(yōu)點(diǎn)為空隙率小，防水性能好，缺點(diǎn)為抗滑性能差，構(gòu)造深度小。而SMA這種新型材料很好地解決了這對矛盾，既克服2種級配的共同缺點(diǎn)，也保存2種級配的共同優(yōu)點(diǎn)。（三）瀝青與礦粉的比例，是一個非常重要的指標(biāo)，在SMA中，礦粉的比例較普通瀝青混凝土多50左右（1.82.0）。瀝青結(jié)合料主要組成就是瀝青礦粉混合料，而礦粉在瀝青混合料當(dāng)中又是至關(guān)重要的組成部分。SMA是從國外引入的一種新型路面瀝青混