SMA沥青混合料的工程应用
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浅谈SMA沥青混合料及在城市道路中的应用摘要:对比分析了城市道路中常用的AC型沥青混凝土路面与SMA沥青碎石混合料路面的特点。
指出了AC型沥青路面存在的不足,介绍了SMA沥青路面具有高温稳定性好、抗车辙,构造深度大、抗滑性能好,交通噪声低等优点。
关键词:SMA沥青路面;城市道路;应用当前,我国城市道路中沥青路面应用最广泛的是密级配沥青混凝土(AC),是一种密实型沥青混凝土结构,连续性级配,其矿料级配按最大密实原则设计。
密级配沥青混凝土(AC)在强度、耐久性、水稳定性、抗渗性、抗老化性、抗磨损性等方面均表现出良好性能,而且造价适中、管理方便,便于维修。
因此,在国内各城市得到广泛应用。
但是,在长期使用的实践中发现,由于我国改革开放后经济建设高速发展,交通量猛增,车辆大型化、渠道化、超载严重,加上气候因素的影响,尤其是水损害的破坏作用,使沥青路面建成通车不久即发生早期损坏,达不到设计年限的要求,一般使用寿命仅为设计的50%~70%,制约了沥青混凝土路面的发展。
1 密级配沥青混凝土(AC)存在的主要问题在长期使用中发现,AC型沥青混凝土主要问题表现在:1)夏季高温情况下易发生车辙、拥包变形。
这主要是矿料级配和沥青结合料抗车辙能力差的原因。
AC型沥青混凝土属悬浮密实结构,矿料级配中细集料以下部分约占到一半,粗集料较少,且实际上是悬浮在沥青砂浆中,由于粗集料之间有相当大的空隙,故而交通荷载主要是由沥青砂浆承受着,在高温条件下,沥青砂浆的粘度变小,抵抗荷载变形的能力急剧降低,很容易产生永久变形,造成车辙、推拥等病害。
2)在北方冬季低温情况下易发生温缩裂缝、松散。
这通常属于非荷载性裂缝,主要取决于沥青结合料性能的优劣。
沥青面层在冬季气温骤降、温度反复升降、加上沥青的老化影响下,致使沥青应力松弛性能降低,劲度增大,温度应力疲劳超过混合料的极限或极限拉伸应变,便会产生裂缝,且裂缝随着路龄的增加而不断增加。
同时,沥青的温度敏感性影响也容易导致裂缝产生。
高速公路SMA沥青混合料路面施工技术发布时间:2022-07-06T08:40:31.478Z 来源:《建筑实践》2022年3月5期作者:汪李兵[导读] 在高速公路工程中,改性沥青SMA路面具有抗车辙性能强、稳定性高等特点,尤其适用于高等级道路工程汪李兵安徽省公路桥梁工程有限公司安徽合肥 230000摘要:在高速公路工程中,改性沥青SMA路面具有抗车辙性能强、稳定性高等特点,尤其适用于高等级道路工程和交通荷载较大的道路工程,可有效延长公路工程使用寿命,降低道路工程运营维护成本。
在SMA路面施工中,施工单位应加强路面施工质量控制,重点把关混合料拌和、摊铺、压实、接缝处理等环节施工质量,确保公路工程施工质量。
基于此,本文主要分析了高速公路SMA沥青混合料路面施工技术。
关键词:高速公路;SMA沥青混合料;路面施工技术引言SMA改性沥青可以达到高速公路运行的需要,保证工程的质量合格,还能够降低成本、提高环境效益,所以被广泛的应用到工程中,可以产生非常好的效果。
在公路工程施工中对SMA改性沥青混凝土材料的应用,关键在于严格把关原材料的质量水平,优化混合料配合比,严格参照混合料拌和、运输、摊铺及碾压等规范化的作业流程实施现场施工工作,确保道路路面良好地投入正式使用中。
1SMA沥青混合料特点SMA材料在制作中,需要使用沥青、纤维稳定剂、矿粉以及部分集料共同组合而成,属于沥青玛蹄脂碎石材料的形式,可以将其直接填充到各个碎石结构中间。
该材料的主要优势就是耐高温、低温韧性比较好,还能够消除材料的分散问题,保证路面的质量符合标准要求。
SMA改性沥青混凝土工程可以达到抗车辙、耐高温的效果,即使是低温条件下也能够表现出良好的性能,具备非常多的优点,能够满足交通的运行需要。
通过SMA材料施工之后,集料的嵌挤性非常好,耐久性好,水稳定性较高,且还具备较高的抗滑性,可以消除传统施工材料的缺陷问题。
我国经济与社会的高速发展之下,交通运输量逐步增多,重载车辆数量大幅增加,所以对于公路沥青路面有着更高的要求。
沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)路面施工技术摘要:本文探讨了SMA混合料的优点、施工工艺流程及操作要点、SMA路面施工质量控制等三个方面的内容,以供与同仁交流学习。
关键词:SMA,施工工艺,SMA路面,施工质量控制1、引言SMA(Stone Matrix Asphalt)是沥青玛蹄脂碎石混合料的缩写,是由沥青结合料与少量的纤维稳定剂,细集料以及较多的填料(矿料)组成的沥青马蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架间隙组成一体的沥青混合料。
是近年来在国际上出现的一种非常引人注目的新型沥青混合料,它以优良的抗车辙和封水性能闻名于世。
2、应用SMA混合料的优点SMA混合料具有明显的优点: (l)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。
(2)由于沥青玛蹄脂的粘结以及纤维素的作用,低温变形性能和水稳定性较大地改善。
(3)间断级配在表面形成了较大的构造深度,抗滑性能好,噪音比常规降低2一3分贝。
(4)混合料具有较小的空隙率,耐老化性能和耐久性大大改善。
由于SMA的多种优点,从而可以全面提高沥青混合料的路用性能,使路面寿命延长50%以上。
3、施工工艺流程及操作要点3、1施工前准备(1)施工前应对施工人员做技术交底,检查机械设备是否按要求到位且状态良好。
(2)对已铺筑的沥青砼中面层钻芯取样,检测铺筑厚度,并按每10m一断面检测中面层的高程和横坡度,以保证SMA的铺筑厚度和横坡度达到设计、规范要求。
(3)用人工和空压机清扫,吹干净要铺筑SMA的路段表面,对局部泥土污染严重的部位用水车高压射水冲洗干净。
(4)用沥青洒布车洒布中裂的洒布型乳化沥青(PC-3),平均用量按设计要求控制,沥青洒布要均匀成雾状。
3、2拌合SMA混合料(1)采用3000型间歇式沥青混合料拌合设备,使用导热油加热改性沥青,严格把改性沥青的加热温度控制在165℃到175℃之间,泵入拌合机的改性沥青温度控制在170℃左右。
(2)按照生产配合比配料控制好各热料仓的矿料、矿粉和木质素纤维及沥青的用量,并适当降低每盘拌合料的重量,注意把矿料的加热温度控制在185℃到195℃之间,不允许超过200℃。
0引言随着我国高速公路的蓬勃发展,沥青路面作为主要的铺装形式得到大面积推广。
由于我国交通运输量不断增加,在环境因素和持续重交通荷载量的作用下,沥青路面往往过早出现松散脱粒、车辙、水损害、开裂等病害现象,而沥青混合料掺入纤维材料后可有效提升其各项性能、防止路面病害的发生,该结论已得到相关文献的证实[1-3]。
纤维材料主要应用于SMA 沥青混合料中,起到减少路面破坏、延长道路使用年限的作用。
目前,纤维材料在SMA 沥青混合料中应用较多的主要是木质素纤维和玄武岩纤维。
刘福军[4]对比分析玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维改善AC-16C 、SMA-13两种沥青混合料性能的效果,得出结论:玄武岩纤维改善沥青混合料性能方面优于木质素纤维和聚酯纤维。
对于聚合物化学纤维的研究,也有大量的结论可供参考[5]。
矿物纤维和聚合物化学纤维造价成本较高,木质素纤维大部分取自原木,生长周期慢,并且为积极响应国家退耕还林及绿色生态环境环保的政策,应尽量采用绿色环保材料。
我国具有丰富的竹资源[6],竹纤维是一种天然环保的有机纤维,具有良好的强度、韧性[7]、较高的耐磨性和良好的染色性。
鉴于竹纤维SMA 沥青混合料路用性能的研究较少,本文以包括竹纤维在内的3种纤维对SMA-13沥青混合料综合性能的影响进行对比分析,优选纤维种类,为工程实践的选择提供参考依据。
1原材料及配合比1.1沥青本文采用SBS 改性沥青作为胶结料,沥青为国产品牌,相关技术指标见表1。
表1SBS 改性沥青技术指标项目指标针入度(25℃,100g ,5s )/(0.1mm )软化点(℃)5℃延度(cm )135℃运动黏度/(Pa·s )25℃弹性恢复(%)闪点(℃)溶解度(%)密度/(g/cm³)TFOT 加热试验后质量损失(%)针入度比(%)5℃延度(cm )试验结果5169281.58326099.61.0300.26920规范要求40~60≥60≥20≤3≥75≥230≥99实测±1≥65≥151.2矿料采用的集料来自广西来宾市某石场,粗集料为辉绿岩、细集料为石灰石石屑,矿粉为磨细石灰石粉,性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)的要求。
1.5结构整体稳定性好由于沥青玛蹄脂的粘结作用,材料内部孔隙率很小,几乎不透水,对下面的面层和基层有较强的保护作用。
再加上纤维稳定剂,使材料能够具有足够高的粘结度,摊铺和压实效果更好,从而使道路面层能够保持较高的整体稳定性和强度1092018.07 |110 | CHINA HOUSING FACILITIES2工程实例某高速公路施工建设项目全长为79.5k m 。
120k m /h 。
由于本工程是连接我国两大经济大省等病害问题,为了更好的延长路面的使用寿命,碎石基层+8c m S u p e r -p a v e -25普通沥青混合面层+4c m S M A -13s 型改性沥青玛蹄脂碎石混3高速公路SMA 材料施工技术3.1原材料的选择与拌和首先,严格审核材料的来源,材料的出产地存工作,用于储存原料的地方必须平整且设置能。
不同的原材料需要分类储存:粗集料应符合洁净并密封保存;沥青一般应选用改性沥青,S M A 沥青拌和站的位置应结合工程实际,综合考合料初次拌和前,必须对拌和机进行全面检修计量部门的检验评定,拌和中应随时检查保证各3.2混合料拌和S M A 采用间歇式沥青拌和机进行拌和,且拌拌和过程中严格控制拌和温度。
拌和过程中要注3.3混合料运输在混合料的运输前,需要在车厢板上涂一层从拌合机向运料车装料时,应多次挪动汽车位辆必须加盖篷布,保温、防雨、防污染;在卸速度不同所引起的离析情况。
3.4混合料摊铺混合料摊铺前需要先对下层表面进行处理0.3~0.4L /m 2的粘层油,混合料的摊铺采用A 剂或防黏剂,熨平板进行预热,温度需不低于情况下为1~3m /m i n ,基本做到连续摊铺。
3.5混合料碾压成型S M A 混合料的碾压必须使用振动压路机或钢采用碾压轮喷水的方式时,必须严格控制喷水的搓揉使玛蹄脂上浮,造成泛油。
碾压的过程嵌挤结构。
在碾压的过程中,S M A 混合料需要在的原则;要密切关注混合料的碾压程度,防止度达不到要求,及时返工;另外需注意压路机的3.6接缝处理接缝处理对于路面平整度有较大影响,为防置挡板,或在终压时使用装配切刀装置的压路机结语综上所述,本文主要以高速公路工程实例,在上述工程实例中,按所述施工工艺铺筑的路面路面性能良好。
SMA沥青混凝土道路施工技术应用研究摘要:SMA改性沥青混凝土具有较强的抗滑性、高温稳定性以及低温抗裂性,主要应用在公路沥青路面结构的上面层。
但是其施工工艺尤为复杂,施工时必须制定科学、可行的技术方案,并高度重视施工质量控制。
本文以某公路工程项目为例,对SM改性沥青混凝土路面的施工质量控制进行了重点研究。
关键词:SMA改性沥青混凝土;木质纤维;配合比;碾压;引言:路面作为公路施工的重要组成部分,对公路的安全性和使用寿命都有着直接的影响。
当前阶段,大多数的公路路面施工采用的是沥青材料,而改性沥青混凝土能有效提高路面的质量,延长道路的使用寿命。
因此,对改性沥青SMA混凝土路面的施工质量进行研究与分析具有重要的意义。
1.市政道路SMA沥青混凝土道路施工概述市政道路直接接触车辆,承担着巨大的通行压力。
道路道路的强度、抗压性会直接影响通行的安全性。
因此,为了使市政道路的整体性能得到有效的提升,确保车辆可以在安全、稳定的环境中通行,必须对市政道路施工更加关注和重视。
针对于目前的市政道路现状来说,部分路段已经出现了严重的破坏,为了彻底规避安全风险,从根本上提高市政道路的承载力,必须以SMA沥青混凝土施工技术作为施工的主要技术。
在具体施工过程中,需要对施工中的各项要点有正确的把握,确保市政道路中的SMA沥青混凝土施工技术可以发挥最大化的作用和价值,保证人们的出行安全,从根本提高施工质量。
2.原材料2.1沥青SMA-13选择的是针入度较小、软化点较高、温度稳定性良好的SBS改性沥青。
通过试验检测表明,此沥青技术性能指标稳定,质量良好,能够直接拌和使用。
2.2粗集料粗集料选择的是辉绿岩碎石(规格范围为5~10、10~15mm)、石灰岩碎石(规格为3~5mm),工程项目现场的石场可以供应,但是必须选择大型反击式多级联合碎石机进行加工制作,同时在反击破碎与振动筛选时通过真空吸尘设备降低碎石粉尘量。
2.3细集料细集料选择的是石灰岩机制砂(规格为0~3mm),由表面干净、硬度坚硬的石灰岩制备而成。
高弹高粘SMA沥青混凝土在钢箱梁桥面的应用随着我国交通运输事业的快速发展,大跨度桥梁得到了迅速发展。
钢箱梁相对于混凝土箱梁,因其具有自重小、外观轻盈、抗弯刚度大、抗风性能好、吊装方便快捷等优点而得到广泛应用,钢箱梁桥桥面铺装一般由防锈层、粘结层、沥青混合料铺装层构成,直接铺筑于钢箱梁顶板之上,总厚度在35~80mm之间。
由于钢箱梁桥面铺装的使用条件、施工工艺、质量控制与要求的特殊性,对它的强度、抗疲劳性能、抗车辙性能、抗剪切性能以及变形协调性等均有较高的要求,目前尚未形成普遍有效的钢桥面铺装设计理论与方法。
大部分钢箱梁在建成后不久即出现车辙、推挤和开裂等病害,个别桥梁的桥面铺装已进行了第2次、第3次的大修或翻修。
因此,很有必要总结和研究钢箱梁桥面铺装设计和施工的成果。
1 概述桥面铺装是桥梁行车的重要组成部分,桥面沥青混凝土铺装的质量与效果将直接影响到车辆行驶的安全性和舒适性、投资效益及社会效益。
对于钢箱梁桥面铺装,由于其直接承受着交通荷载的反复荷载作用,钢箱梁的受压弯矩变形也较混凝土桥梁大,施工及使用中的钢箱梁变形都造成沥青铺装层处于极其不利的环境之中,因此也就要求钢箱梁铺装沥青混凝土具有一般沥青混凝土路面或混凝土桥面所没有的特点:①不具备混凝土桥面的刚性底层支撑,不具备道路那样坚固的路基与基层结构的支撑。
钢桥面铺装处于随时都在变形的基础之上;②大跨度钢箱梁本身的变形、位移、振动都将直接影响沥青铺装层的工作状态;③钢箱梁在不同季节气候的温度变化影响下更大,钢箱梁桥跨结构的季节性温度变化会严重影响沥青铺装层的变形;④在某些荷载作用下,钢箱梁将产生负弯矩,使沥青铺装层表面承受拉伸荷载;⑤桥面铺装一旦发生破损,对交通的影响和危害大,维修更困难;⑥钢箱梁易生锈。
目前钢箱梁桥面铺装使用较多的为浇筑式沥青混凝土面层,例如成都市二环路高架桥,浇筑式沥青混凝土虽然无须长时间养护,但其必须使用专用设备,其高昂的单次设备使用费也不适应小跨度钢桥面。
SMA沥青混合料的工程应用
摘要:SMA全称沥青马蹄脂碎石沥青混合料,StoneMasic(Matrix)Asphalt的缩写。
在20世纪60年代中期,德国工作者为提高路面的抗滑能力,抵抗轮胎对路面破坏而开发的新技术,能显著提高沥青混凝土的路用性能,特别适用于重交通道路。
本文将详细介绍SMA沥青混合料在工程方面的应用。
关键词:SMA;沥青混合料;路用性能
1、SMA性能介绍
1.1 SMA组成原理及特点
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。
沥青马蹄脂是由沥青、粗集料、矿粉、纤维及少量的细集料组成的混合物。
SMA路面是按照内摩擦角最大的原则配置间断级配的粗集料。
使其形成相互嵌挤锁结的骨架,然后用足量的沥青马蹄脂(细集料、矿粉、沥青和纤维稳定剂组成)填充其骨架空隙的一种路面结构。
1.2 SMA构成组织
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”。
①5mm以上的粗集料,用量高达70%~80%;
②矿粉填充用量达8%~13%;
③沥青结合料用量多,高达5.0%~7.0%,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);
④细集料,尽量很少使用细集料;
⑤纤维稳定剂占混合料0.3%~0.4%,用来吸附沥青
1.3强度形成机理
1.3.1高温稳定性
SMA高温稳定性主要取决于内摩擦角φ值,φ值主要取决于矿质骨料的尺寸均匀度,颗粒形状及表面粗糙程度。
SMA作为一种间断级混合料,4.75mm~9.5mm之间的粗集料占粗集料总量的40%左右,远高于普通密集配混合料,且矿质颗粒粗大,均匀,同时SMA对集料的针片状含量、洛杉矶磨耗损失有着严格的要求。
这样,SMA混合料有棱角且表面粗糙,故内摩擦角φ值大,即使在高温条件下,由于粗集料有良好的嵌挤作用,混合料仍有良好的抗变形能力。
1.3.2低温抗裂性
在低温条件下,混合料收缩变形使集料受拉时,集料之间的沥青马蹄脂可以发挥良好的粘结作用,此时SMA的抗拉能力主要取决于沥青混合料的粘聚力C 值,由于高含量的矿粉、沥青、纤维组成的沥青马蹄脂远高于密级配混合料的粘结作用,从而使沥青混合料具有良好的低温抗裂能力。
1.4 SMA的优缺点
1.4.1 SMA的优点
①在材料组成上,SMA遵循三多一少的原则(粗集料多、沥青多、矿粉多、细集料少),充分发挥粗集料的骨架嵌挤作用,使混合料产生良好的抗变形能力,即使在高温条件下,沥青马蹄脂的粘度下降,但其抗车辙变形能力也不减弱;
②由于有相当数量的沥青马蹄脂包裹在粗集料的表面,当气温下降,混合料因收缩变形使集料被拉开时,沥青马蹄脂仍具有良好的粘结作用,它的柔性和韧性使混合料具有良好的低温抗裂能力和耐久性;
③由于SMA混合料内部的空隙率小,沥青的耐老化性和混合料的水稳定性都将大大提高,同时由于间断级配在路表面形成大的孔隙,具有较大的构造深度,使路面具有良好的抗滑性能,全面提高路用性能;
④SMA可用于铺筑更薄的面层。
1.4.2 SMA的缺点
①约增加20%的投资;
②由于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矿粉用量都比较敏感。
2、SMA混合料设计
2.1设计原则
正确的SMA混合料配合比设计是充分发挥其特点,修筑高质量的SMA实体工程的前提,设计的主要内容是确定矿料级配和沥青用量。
2.2材料选择
2.2.1粗集料
①粗集料除应满足现行规范要求外,需考虑表面粗糙程度;
②粗集料应全部轧值,建议使用落锤轧石机;
③集料多采用玄武岩、花岗岩、辉绿岩等;
2.2.2细集料
①细集料宜采用优质的机制砂;
②细集料应干净、干燥、无风化、不含杂质、有适当的级配范围,并与沥青有良好的粘结能力;
2.2.3矿粉填料
①填料不能含有泥土和有机制;
②填料用量往往高达8%~13%,塑性指数不应高于4;
③应足够干燥,不应成团,能自由流动;
2.2.4沥青
①当确定采用改性沥青铺筑路面时,首先应根据当地的气候,交通及其他特殊使用要求,选择适宜的沥青,根据已有经验初步确定沥青用量,并制备混合料进行试验。
②沥青宜选用针入度小,软化点高,温度稳定性好的沥青(宜采用改性沥青)
2.2.5纤维稳定剂
①稳定剂可采用木质素纤维、矿物纤维和聚合物纤维;
②SMA沥青混合料因沥青含量高和矿粉用量大,在储存、运输和摊铺过程中,沥青和矿粉易产生滴漏和离析,在车辆荷载作用下,易出现泛油现象,为防止这一现象,宜采用木质素纤维作为稳定剂为佳;
3、SMA控制要点
3.1备料
SMA对材料要求极其严格,各种材料进场后必须有中心试验室的检测报告,场内需设有防尘,防雨设施
3.2沥青混合料生产
SMA沥青混合料搅拌时间要比普通沥青混合料时间长,选择专业纤维添加设备,必须合理安排,不能出现停机现象,影响施工进度。
SMA混合料拌合质量的好坏受生产级配、温度控制、搅拌时间、操作人员素质等方面影响较大。
3.3沥青混合料运输
为防止混合料运输过程中温度下降太快,应采取严格的保温措施,沥青混合料出厂温度宜采用上限,装料后采用一层麻布和一层帆布,实行双层保温,保证摊铺温度在170℃以上。
3.4摊铺
SMA沥青混合料摊铺是保证路面质量的关键,铺筑方式为热拌热铺。
3.5碾压
碾压也是重要的一环,保证及时碾压非常关键,碾压时应严格按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行,避免因温度下降造成碾压困难。
4、结论
SMA是从国外引进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、抗滑及耐久性方面都比传统的AC路面超越,在材料品质和质量控制方面也比AC路面要求高一些,但SMA 结构的应用应结合各自的特点,个别地区之间的差别比较大,加之施工机械、材料、经济条件的限制,不能够完全照搬,应从本地区的实际情况出发,摸索一条SMA路面应用的新方法。