瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面.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(guó)外的研究與應(yīng)用SMA在我國(guó)的研究與應(yīng)用SMA混合料的特點(diǎn)國(guó)外SMA配合比設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介我國(guó)SMA配合比設(shè)計(jì)方法 3 一 SMA的起源及在國(guó)外的研究與應(yīng)用 定義 SMA是StoneMatrixAsphalt的簡(jiǎn)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(jí)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(guó)研究與應(yīng)用的主要國(guó)家 荷蘭 瑞典 挪威 捷克 美國(guó) 美國(guó)聯(lián)邦公路管理局 FHWA 美國(guó)瀝青路面協(xié)會(huì) NAPA 高等院校 日本等 4 二 SMA在我國(guó)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(chǎng)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(duì)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(jí)配的瀝青混合料比較4 75mm通過(guò)率 SMA 13 20 34 AC 13 38 68 比較0 075mm通過(guò)率 SMA 13 8 12 AC 13 4 8 6 0 0750 30 61 182 364 759 513 216 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(shí)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(shí)間要適當(dāng)延長(zhǎng) 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(chē)輪滾動(dòng)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(guó)外SMA配合比設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介 德國(guó) 設(shè)計(jì)方法來(lái)源于澆筑式瀝青混凝土 再加上德國(guó)的氣候特點(diǎn) 夏天不太熱 所以瀝青用量普遍較多 美國(guó) 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(gè)部分設(shè)計(jì) 11 五 我國(guó)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(guò)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(guò)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(jí)配設(shè)計(jì)擬定設(shè)計(jì)初始級(jí)配1 工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍粗集料骨架分界篩孔尺寸 見(jiàn)下頁(yè)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(jí)配在工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍內(nèi) 設(shè)計(jì)3組不同粗細(xì)的初始級(jí)配 3組級(jí)配的粗集料骨架分界篩孔的通過(guò)率處于級(jí)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(duì)密度測(cè)試基礎(chǔ)上 分別計(jì)算3組初始級(jí)配的礦料的合成毛體積相對(duì)密度 合成表觀相對(duì)密度 有效相對(duì)密度 2 把每個(gè)合成級(jí)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(cè)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(duì)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(jí)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(duì)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(duì)密度乘以水的相對(duì)密度得到 注 式中溫度T應(yīng)與搗實(shí)密度試驗(yàn)時(shí)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(jí)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 Va Vb 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(gè) 按照預(yù)估的初始油石比和相應(yīng)的礦料級(jí)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(gè)數(shù)不得少于4 6個(gè) 3 SMA馬歇爾試件的毛體積相對(duì)密度由表干法測(cè)定 21 計(jì)算不同瀝青用量時(shí)SMA混合料的最大理論相對(duì)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(gè)級(jí)配SMA馬歇爾混合料試件中的粗集料骨架間隙率VCAmix 為礦料級(jí)配中4 75mm篩余量 即100減去4 75mm通過(guò)率之差 23 從3組初始級(jí)配的試驗(yàn)結(jié)果中選擇設(shè)計(jì)級(jí)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(jí)配同時(shí)符合要求時(shí) 以粗集料骨架分界集料通過(guò)率大且VMA較大的級(jí)配為設(shè)計(jì)級(jí)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 VCAmix VMA 細(xì)集料與礦粉 粗集料 有效瀝青 空隙 Vb 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(jí)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(gè)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4 6個(gè) 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