摘 要:本文针对SMA沥青混合料目标配合比设计这一试验检测技术,从SMA沥青混合料定义、组成原理及特点;沥青路面的使用性能;SMA沥青混合料目标配合比设计要点;SMA沥青混合料目标配合比设计步骤;共四个方面对其进行阐述。
关键词:SMA;目标配合比;设计方法
1 概 述
路面结构是高速公路的重要主成部分,其工程造价也占据公路工程总造价的大部分。一般高速公路路面结构层占公路工程总造价的37%左右,其中沥青路面结构层又占据路面结构层总造价的86%左右,而沥青路面上面层又占沥青路面结构总造价的20%左右。由此可见,铺筑一条既能满足交通量日益增长、车辆不断大型化、重载超载车不断的性能优良的沥青路面,是极其重要的。这就给路面沥青混合料目标配合比设计及施工工艺提出了更高的要求,突出了解决此类问题的重要性。
2 SMA沥青混合料定义、组成原理及特点
2.1 SMA定义
沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Matrix Asphalt,简称SMA)是由高含量粗集料、高含量矿粉、纤维稳定剂、较大沥青用量,低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。高含量的粗骨料在混合料中颗粒面与面直接接触、相互嵌锁构成的骨架直接承受了荷载作用,这种骨架对温度敏感性小。含量较高的矿粉与沥青形成粘聚力很高的胶凝状物――玛蹄脂,使得混合料的整体力学性质提高。这两方面的作用使混合料具有足够的竖向与侧向约束,在车辆荷载的作用下,不产生或只产生微小的永久性变形。
2.2 SMA组成原理
沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料,填充于间断级配的矿料骨架中,所形成的混合料。其组成特征主要包括两个方面:①含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性(抗变形能力强)的结构骨架;②细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结一起,并填充骨架空隙,使混合料有较好的柔性及耐久性。SMA的结构组成可概括为“三多一少,即:粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少”。具体讲:①SMA是一种间断级配的沥青混合料,5mm以上的粗集料比例高达70~80%,矿粉的用量达7~13%,(“粉胶比”超出通常值1.2的限制)。由此形成的间断级配,很少使用细集料;②为加入较多的沥青,一方面增加矿粉用量,同时使用纤维作为稳定剂;③沥青用量较多,高达6.5~7%,粘结性要求高,并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青(最好采用改性沥青)。
2.3 SMA特点
沥青玛蹄脂碎石混合料是当前国际上公认(使用较多)的一种抗变形能力强,耐久性较好的沥青面层混合料。由于粗集料的良好嵌挤,混合料有非常好的高温抗车辙能力,同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用,低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。添加纤维稳定剂,使沥青结合料保持高粘度,其摊铺和压实效果较好。间断级配在表面形成大孔隙,构造深度大,抗滑性能好。同时混合料的空隙又很小,耐老化性能及耐久性都很好,从而全面提高了沥青混合料的路面性能。
3 沥青路面的使用性能