论文部分内容阅读
摘要：近年来，随着交通量的持续增加，超载重载、交通渠化等对高等级公路沥青路面提出了越来越高的要求。为了提高沥青路面质量，延长沥青路面使用寿命，SMA路面在公路工程建设中使用越来越频繁，在此浅析SMA材料特点及质量控制要点。
关键词：SMA 组成 特点 质量 控制 要点
中图分类号： O213 文献标识码： A
一、SMA材料组成特点
如图所示SMA是一种间断级配骨架密实结构，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，该种混合料组成的显著特点是“三多一少”，即粗料多（通常70%以上）、矿粉用量多（通常10%左右）、沥青用量多（通常达到6%以上）、中间粒径的集料用量很少或者几乎没有。
1、较多的粗集料颗粒相互嵌挤形成稳定的骨架结构，一方面混合料内摩擦力很大，产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降，对这种抵抗能力的影响也不会减小，因而有较强的高温抗车辙能力，另一方面由于粗集料較多，摊铺后，表面的粗集料也较多，经过碾压表面形成较大的构造深度，因而SMA路面具有良好的抗磨损及抗滑性能。
2、沥青及矿粉使用多，与添加的纤维组成的沥青玛蹄脂，填充在粗集料中，内部空隙率很小(3-4%)，几乎不透水，一方面提高了混合料本身的低温抗裂性、水稳定性及耐久性，另一方面又对下面的沥青层及基层有较强的保护作用和隔水作用，使路面能保持较高的整体强度和稳定性。
二、SMA原材料特殊要求
1、SMA混合料是依靠粗集料石、石接触和紧密嵌接而形成骨架结构，为防止碎石颗粒在车辆荷载的挤压过程中发生破碎，对粗集料的质量有严格的要求，也可说粗集料是SMA 质量控制的关键，一般要求使用高质量的轧制粗集料，其岩石应坚韧，具有较高的强度和刚度，而不能使用质地较软的石灰石。SMA混合料的性质对集料4.75mm 通过率十分敏感，要求针片状颗粒含量不超过20%。根据SMA材料的特性，在有条件的地方最好采用玄武岩、辉绿岩等硬质的碱性石料。
2、细集料在SMA混合料中细集料(指小于4.75mm 颗粒)的质量仅为10%-20%，但同样要求石质坚硬、富有棱角，并有一定的表面纹理，软质含量少，塑性低，粘土含量不超过1%。细集料宜用机制砂，也称人工砂。天然砂由于颗粒接近于圆形，磨阻力小，故不宜多用。
3、矿粉在SMA混合料中是重要的组成部分，它与沥青混和形成玛蹄脂，从而影响SMA的性能，矿粉为混合料产生"加劲"效应。按照我国目前沥青路面施工技术规范生产的石灰石磨细矿粉可用于SMA混合料
4、SMA所使用的沥青要求有良好的粘结性和温度稳定性，一般应采用重交通道路沥青，其指标应符合规范要求。我国采用的标号应根据道路所在地区气候来确定，但一般宜采用较好的沥青，如SBS改性沥青，能有效地改善热稳定性和低温性抗裂性。
5、木质纤维在SMA中对沥青具有吸附作用，增大了结构沥青的比例，减少了自由沥青，使玛蹄脂的粘滞性增强，软化点提高，从而使混合料的高温稳定性提高，同时对混合料的低温开裂也起到了阻滞地作用。因而纤维是SMA混合料不可缺少的组成材料。
三、SMA施工技术要点
基于以上SMA材料组成特点，使得SMA沥青混合料可压缩性很小，一般不及AC混合料的一半。当SMA混合料的温度过低时，就会变的稠硬，有发涩感，给混合料的拌和、摊铺、碾压带来很大的困难，若温度过高 ，又会加速沥青的老化，缩短了路面的使用寿命。因此，SMA混合料的施工和普通沥青混合料的施工有很大的区别，其控制要点可归纳为以下几个方面：
1、温度控制，由于改性沥青的粘度较大，保证较高的施工温度成了施工的最关键环节，适宜的施工温度应根据粘温曲线确定。改性沥青宜随配随用，不能长时间存放，以防止离析。在满足施工的前提下，沥青的加热温度尽可能不要太高，通常情况下，改性沥青的加热温度需控制在170℃～180℃以下，才不过分担心沥青的老化影响。SMA拌和时，集料温度加热应在200℃以上，尤其是对于改性沥青SMA路面，由于加入的冷矿粉及纤维数量很大，温度不够高，不能充分分散均匀。拌和好的混合料储存时间不得超过24h。在运输过程中都必须加盖蓬布，必要时应加盖棉被，防止混合料表面形成硬壳。混合料的摊铺、碾压要一气呵成，在尽可能高的温度下进行，所有施工工序必须在混合料温度下降至130℃以前全部结束。
2、拌和控制，与密级配沥青混凝土不同，SMA混合料对级配的变化特别敏感，生产SMA混合料应使用间歇式拌和机，不能用连续式拌和机。级配的波动对混合料性质影响很大，由于热料仓筛分情况受产量变化、冷料变化等因素影响，级配总是存在一定的波动，级配控制成为SMA施工的难点，SMA混合料 4.75mm通过率的波动对混合料性质影响最大，4.75mm通过率波动1%则混合料孔隙率产生约0.5的波动，4.75mm通过率应尽可能控制在设计±1%的范围内。SMA所需的细集料数量很少，为了保持准确的数量和拌和机滚筒内集料的恒定温度，必须使细集料始终保持干燥状态，细集料不能露天堆放，加棚或覆盖十分必要。尽可能使用机械投入纤维，以保证纤维分散均匀。纤维随进随用，以免在场地堆放时间过长吸潮后很难拌和均匀，使得在拌和过程中形成油团，给路面造成质量隐患。
3、摊铺压实控制，为了保证路面的平整度，要做到缓慢、均匀、连续不间断摊铺，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿，摊铺速度2～3m/min。两台摊铺机应紧跟在一起，以形成良好的纵向热接缝，防止拼接处因降温难以压实而漏水，两台摊铺机熨平板之间的距离不能超过5米。路面压实必须采用刚性碾碾压，不允许采用轮胎压路机碾压。因轮胎压路机的揉搓将使玛蹄脂上浮，造成构造深度降低，甚至泛油，同时在摊铺时尽量一次成型，避免在表面补料。压实工艺应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，压路机尽可能紧跟摊铺机，以便在高温下达到更好的压实效果。振动压实过程中应密切注意粗集料的的压碎、棱角、嵌挤、泛油等，“高频率、低振幅”碾压非常重要，同时遍数不要太多。施工中还应注意压实度的变化，对于SMA路面来说，由于集料的嵌挤作用，压实度比较容易达到。“过碾压”除了可能压碎碎石外，还会使玛蹄脂部分上浮，构造深度减少，达不到SMA的目的。
四、结束语
只有充分了解SMA混合料结构及材料组成特点，才能在施工过程中严格把握好各个施工工序中的要求，严格控制混合料温度，级配等，认真组织、落实好每一道施工工序，改性沥青SMA优异的高温抗车辙性能、低温抗裂、水稳定性和耐久性就能得到充分体现。
参考文献:
1、SHC F40-01-2002，中华人民共和国行业标准，公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南，人民交通出版社，2002.7
关键词：SMA 组成 特点 质量 控制 要点
中图分类号： O213 文献标识码： A
一、SMA材料组成特点
如图所示SMA是一种间断级配骨架密实结构，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，该种混合料组成的显著特点是“三多一少”，即粗料多（通常70%以上）、矿粉用量多（通常10%左右）、沥青用量多（通常达到6%以上）、中间粒径的集料用量很少或者几乎没有。
1、较多的粗集料颗粒相互嵌挤形成稳定的骨架结构，一方面混合料内摩擦力很大，产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降，对这种抵抗能力的影响也不会减小，因而有较强的高温抗车辙能力，另一方面由于粗集料較多，摊铺后，表面的粗集料也较多，经过碾压表面形成较大的构造深度，因而SMA路面具有良好的抗磨损及抗滑性能。
2、沥青及矿粉使用多，与添加的纤维组成的沥青玛蹄脂，填充在粗集料中，内部空隙率很小(3-4%)，几乎不透水，一方面提高了混合料本身的低温抗裂性、水稳定性及耐久性，另一方面又对下面的沥青层及基层有较强的保护作用和隔水作用，使路面能保持较高的整体强度和稳定性。
二、SMA原材料特殊要求
1、SMA混合料是依靠粗集料石、石接触和紧密嵌接而形成骨架结构，为防止碎石颗粒在车辆荷载的挤压过程中发生破碎，对粗集料的质量有严格的要求，也可说粗集料是SMA 质量控制的关键，一般要求使用高质量的轧制粗集料，其岩石应坚韧，具有较高的强度和刚度，而不能使用质地较软的石灰石。SMA混合料的性质对集料4.75mm 通过率十分敏感，要求针片状颗粒含量不超过20%。根据SMA材料的特性，在有条件的地方最好采用玄武岩、辉绿岩等硬质的碱性石料。
2、细集料在SMA混合料中细集料(指小于4.75mm 颗粒)的质量仅为10%-20%，但同样要求石质坚硬、富有棱角，并有一定的表面纹理，软质含量少，塑性低，粘土含量不超过1%。细集料宜用机制砂，也称人工砂。天然砂由于颗粒接近于圆形，磨阻力小，故不宜多用。
3、矿粉在SMA混合料中是重要的组成部分，它与沥青混和形成玛蹄脂，从而影响SMA的性能，矿粉为混合料产生"加劲"效应。按照我国目前沥青路面施工技术规范生产的石灰石磨细矿粉可用于SMA混合料
4、SMA所使用的沥青要求有良好的粘结性和温度稳定性，一般应采用重交通道路沥青，其指标应符合规范要求。我国采用的标号应根据道路所在地区气候来确定，但一般宜采用较好的沥青，如SBS改性沥青，能有效地改善热稳定性和低温性抗裂性。
5、木质纤维在SMA中对沥青具有吸附作用，增大了结构沥青的比例，减少了自由沥青，使玛蹄脂的粘滞性增强，软化点提高，从而使混合料的高温稳定性提高，同时对混合料的低温开裂也起到了阻滞地作用。因而纤维是SMA混合料不可缺少的组成材料。
三、SMA施工技术要点
基于以上SMA材料组成特点，使得SMA沥青混合料可压缩性很小，一般不及AC混合料的一半。当SMA混合料的温度过低时，就会变的稠硬，有发涩感，给混合料的拌和、摊铺、碾压带来很大的困难，若温度过高 ，又会加速沥青的老化，缩短了路面的使用寿命。因此，SMA混合料的施工和普通沥青混合料的施工有很大的区别，其控制要点可归纳为以下几个方面：
1、温度控制，由于改性沥青的粘度较大，保证较高的施工温度成了施工的最关键环节，适宜的施工温度应根据粘温曲线确定。改性沥青宜随配随用，不能长时间存放，以防止离析。在满足施工的前提下，沥青的加热温度尽可能不要太高，通常情况下，改性沥青的加热温度需控制在170℃～180℃以下，才不过分担心沥青的老化影响。SMA拌和时，集料温度加热应在200℃以上，尤其是对于改性沥青SMA路面，由于加入的冷矿粉及纤维数量很大，温度不够高，不能充分分散均匀。拌和好的混合料储存时间不得超过24h。在运输过程中都必须加盖蓬布，必要时应加盖棉被，防止混合料表面形成硬壳。混合料的摊铺、碾压要一气呵成，在尽可能高的温度下进行，所有施工工序必须在混合料温度下降至130℃以前全部结束。
2、拌和控制，与密级配沥青混凝土不同，SMA混合料对级配的变化特别敏感，生产SMA混合料应使用间歇式拌和机，不能用连续式拌和机。级配的波动对混合料性质影响很大，由于热料仓筛分情况受产量变化、冷料变化等因素影响，级配总是存在一定的波动，级配控制成为SMA施工的难点，SMA混合料 4.75mm通过率的波动对混合料性质影响最大，4.75mm通过率波动1%则混合料孔隙率产生约0.5的波动，4.75mm通过率应尽可能控制在设计±1%的范围内。SMA所需的细集料数量很少，为了保持准确的数量和拌和机滚筒内集料的恒定温度，必须使细集料始终保持干燥状态，细集料不能露天堆放，加棚或覆盖十分必要。尽可能使用机械投入纤维，以保证纤维分散均匀。纤维随进随用，以免在场地堆放时间过长吸潮后很难拌和均匀，使得在拌和过程中形成油团，给路面造成质量隐患。
3、摊铺压实控制，为了保证路面的平整度，要做到缓慢、均匀、连续不间断摊铺，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿，摊铺速度2～3m/min。两台摊铺机应紧跟在一起，以形成良好的纵向热接缝，防止拼接处因降温难以压实而漏水，两台摊铺机熨平板之间的距离不能超过5米。路面压实必须采用刚性碾碾压，不允许采用轮胎压路机碾压。因轮胎压路机的揉搓将使玛蹄脂上浮，造成构造深度降低，甚至泛油，同时在摊铺时尽量一次成型，避免在表面补料。压实工艺应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，压路机尽可能紧跟摊铺机，以便在高温下达到更好的压实效果。振动压实过程中应密切注意粗集料的的压碎、棱角、嵌挤、泛油等，“高频率、低振幅”碾压非常重要，同时遍数不要太多。施工中还应注意压实度的变化，对于SMA路面来说，由于集料的嵌挤作用，压实度比较容易达到。“过碾压”除了可能压碎碎石外，还会使玛蹄脂部分上浮，构造深度减少，达不到SMA的目的。
四、结束语
只有充分了解SMA混合料结构及材料组成特点，才能在施工过程中严格把握好各个施工工序中的要求，严格控制混合料温度，级配等，认真组织、落实好每一道施工工序，改性沥青SMA优异的高温抗车辙性能、低温抗裂、水稳定性和耐久性就能得到充分体现。
参考文献:
1、SHC F40-01-2002，中华人民共和国行业标准，公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南，人民交通出版社，2002.7