沥青玛蹄脂（共6篇）
沥青玛蹄脂 篇1
摘要：改性沥青玛蹄脂碎石 (SMA) 是一种优异的路用材料, 具有优良的抗滑性能和抗车辙性, 极大地提高沥青路面的承载力和使用寿命。但改性沥青玛蹄脂碎石结构组成复杂, 生产难度大。文章将原材料选择、配合比设计和搅拌运输质量控制措施进行了总结。
关键词：SMA,原材料,搅拌,运输,质量控制
2012年12月, 广元市城建工程建设有限公司承担了为广元市西滨道西段拓宽改造工程加工改性沥青玛蹄脂碎石 (SMA-13) 的生产任务。改性沥青玛蹄脂碎石是当前国际上公认的一种抗变形能力强、耐久性能较好的沥青面层混合料, 其结构组成特点可概括为“三多一少”, 即粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少”。具体讲:改性沥青玛蹄脂碎石4.75 mm以上的粗集料比例高达70%~80%, 矿粉的用量达7%~13%, 很少使用细集料;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;沥青用量较多, 有的甚至高达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, 工艺要求高, 生产难度大。现就改性沥青玛蹄脂碎石生产过程中的一些质量控制措施加以总结。
1 改性沥青玛蹄脂碎石的原材料质量控制措施
1) 选择优质原材料:西滨道工程选用峨眉山市龙坤石业有限公司生产的玄武岩碎石, 分1号料9.5~13.2 mm和2号料4.75~9.5 mm两种。玄武岩天然抗压强度高, 最高可达到300MPa以上, 具有压碎值低、抗腐蚀性强、沥青与碎石粘附性好及耐磨性好、吸水率低、导电性能差等优点, 是目前改性沥青玛蹄脂碎石使用骨料的最佳选择。为降低成本, 细骨料选用广元市金河砂石有限公司生产的机制砂, 该机制砂压碎值低于8%, 吸水率低, 级配良好, 经多次试验, 性能满足设计要求。选用上海一欧工程材料有限公司生产的木质素纤维。木质素纤维是天然木材经过化学处理得到的有机纤维, 外观为棉絮状, 有很强的分散性能, 耐高温, 预防沥青路面的裂缝和泛油。矿粉为江油光华矿粉厂生产的磨细石灰石粉, 碳酸钙含量高达95%以上。采用中海沥青 (四川) 有限公司生产的成品改性沥青SBS-D, 该成品改性沥青均质好, 质量稳定。四川路祥化工科技有限公司生产的液体抗剥落剂, 无毒、无害, 粘结性强。
2) 加强原材料检测和入库管理, 保证合格的原材料投入生产使用。
(1) 骨料的检测及质量控制。按《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004) 规定的频次进行材料检测, 不合格的骨料坚决不用。在生产之前应对砂石材料抽样检测, 符合要求的砂石, 经确认后方能进场。堆料场要进行场地硬化, 避免将堆料场的土混入碎石中。不同规格的料分仓堆放, 以免不同规格的碎石混杂在一起。料堆要有明显标示, 防止上料时装错料。经常检查集料规格、品种、扁平细长颗粒、含泥量、含水量和风化石含量等。如果外观检查认为颗粒组成不正常, 则进行必要的筛分试验。
(2) 纤维稳定剂的检测及质量控制:木质素纤维首先要检查耐热性和纤维长度, 纤维须在室内架空堆放, 严格防潮, 保持干燥;对木质素纤维添加设备进行计量标定, 木质素纤维添加设备应防潮。
(3) 矿粉的检测及质量控制:每车矿粉在进场时, 都要取样检测, 首先是观察矿粉的白度, 纯度高的矿粉则颜色越白, 反之, 则杂质含量高。其次是用负压筛仪进行细度检测等。
(4) 改性沥青检测及质量控制:改性沥青应每车取样, 进行针入度、延度、软化点三大指标的检测。改性沥青的运输温度不得低于150℃, 保温贮存温度不得低于140℃, 不得长时间存放, 对现场加工的改性沥青, 必须不间断地搅拌, 以防改性剂离析。制作好的改性沥青温度应该满足沥青泵输送及喷嘴喷出的要求, 在满足施工要求的前提下, 沥青的加热温度不能太高, 一般控制在170℃~180℃。
2 改性沥青玛蹄脂碎石的搅拌设备和配合比质量控制
采用先进的沥青混合料搅拌设备是生产合格改性沥青玛蹄脂碎石的保障, 沥青搅拌设备分连续式和间歇式两种, 间歇式沥青搅拌设备除了冷骨料的计量外, 还有热骨料的筛分和计量系统。即使集料规格变化, 材料混杂, 含泥量超标, 也能通过除尘和筛分, 降低含泥量, 保证矿料级配和油石比稳定。随时检查设备完好, 如搅拌臂的磨损, 筛孔尺寸是否磨损或堵塞, 沥青秤的蝶阀关闭是否严密等。西滨道工程的沥青混合料配合比都是经监理工程师见证取样各种原材料, 送四川四正建设工程质量检测有限公司进行检测和配合比设计。
3 改性沥青玛蹄脂碎石搅拌操作的质量控制
1) 拌和时间由试拌确定, 一般情况下先加骨料、矿粉干拌, 同时开始加入木质素纤维, 干拌时间约为10 s, 喷入沥青湿拌时间为35 s, 总拌和时间为60~65 s。拌和时间应保证使所有集料颗粒全部裹覆沥青结合料, 并以混合料拌合均匀为准。改性沥青玛蹄脂碎石必须在较高的温度下拌和, 改性沥青玛蹄脂碎石出厂温度宜控制在170℃~175℃范围内。改性沥青玛蹄脂碎石拌合料不宜长时间存放, 当天拌和的, 必须当天使用完毕。
2) 抗剥落剂采用泵力循环搅拌法掺加, 按规定的掺配比例 (按沥青质量的0.4%) 计算出所需的用量, 投入处于热熔状态的沥青中, 开动沥青泵将沥青与抗剥离剂混合液泵入空置的沥青贮罐中, 再将沥青贮罐中的沥青与抗剥落剂混合液泵入另一沥青贮罐中, 反复泵拌4~5次, 则抗剥落剂就可以均匀分布于沥青中。沥青与抗剥落剂的混合液在静置不用的状态下, 不宜超过24 h, 否则应按上述程序重新搅拌一次。
3) 木质素纤维应采用专用投料装置直接用气压投入拌锅, 按每吨改性沥青玛蹄脂碎石用纤维3~4 kg计算, 每次人工投放纤维量按拌锅的拌合量来确定。每天在生产过程时, 应检查木质纤维素投放装置的灵敏度, 防止投料装置不动作漏投木质素纤维造成已生产的改性沥青玛蹄脂碎石缺少木质素纤维而报废混合料。
4) 派有经验的质检员在出料口目测检查混合料的均匀性, 及时分析异常现象, 如混合料有无花白、冒青烟和离析等现象。如确认是质量问题, 应作废料处理并及时予以纠正。在生产开始以前, 有关人员要熟悉本项目所用各种混合料的外观特征。为确保沥青混合料的质量, 混合料出厂前应安排质检员观察和测温, 做到不合格的改性沥青玛蹄脂碎石坚决不出厂。改性沥青玛蹄脂碎石应均匀、色泽一致、无结团成块。
5) 改性沥青玛蹄脂碎石应严格控制油石比和矿料级配, 避免油石比不当而产生泛油和松散现象。调整矿粉添加方式, 避免矿质混合料中<0.075 mm颗粒偏低的现象出现。每天上午、下午在出料口各取一组混合料试样做马歇尔试验和抽提筛分试验, 检验油石比、矿料级配和改性沥青玛蹄脂碎石的物理力学性质, 每周应检验1~2次残留稳定度。
4 改性沥青玛蹄脂碎石的出厂质量控制
1) 拌合温度:对于改性沥青原材料和成品的温度、骨料烘干加热温度、混合料拌和及出厂温度, 应及时检查, 作好记录。
2) 矿料级配:应每天对每台拌合机生产的混合料进行2次取样, 其与标准配合比的允许偏差应符合规范要求, 木质素纤维的质量误差不应超过要求数量的±10%。
3) 沥青用量:每天对每台拌合机生产的混合料取样进行抽提及筛分试验不少于1次, 油石比误差不能超过±0.3%。
4) 马歇尔试验:检测混合料试件的密度和空隙率VV、VMA、VCA、VFA等四大体积指标, 以确定能否满足改性沥青玛蹄脂碎石的结构组成需要, 同时检查马歇尔稳定值和流值, 检测试件质量的稳定性。
5) 到场温度:在保证拌和温度的前提下, 尽量减少运输途中的温度损失, 检查改性沥青玛蹄脂碎石到达摊铺现场的温度, 应符合《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004) 的规定。
5 改性沥青玛蹄脂碎石的运输质量控制
1) 改性沥青玛蹄脂碎石宜采用20t以上自卸车运输, 因沥青玛蹄脂的粘性较大, 运料车的车厢底部及四壁应涂防粘物, 防止混合物粘结厢壁, 但应控制用量, 防止滴漏。
2) 运料车装料时, 料车前后移动, 沥青混合料分3次卸下, 防止改性沥青玛蹄脂碎石离析。
3) 采用数字显示插入式热电偶温度计检测沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。在运料车侧面中部设专用检测孔, 孔口距车箱底面约300 mm。
4) 为防止运输过程中混合料温度降低过快, 在每一辆运输车上都应配备保温蓬布及棉被, 为了做到均匀、连续不间断的摊铺, 在摊铺机前至少有3辆以上的运料车等候卸料;卸料时在距摊铺机前20~30 cm处空档停车, 不得碰撞摊铺机;卸料过程中运料车应保留覆盖物, 并挂空档由摊铺机顶推同步前进。
5) 运料车到达施工现场后, 应交验运料单, 由专人测温收料, 合格后由专人指挥卸料。
6 结语
虽然改性沥青玛蹄脂碎石的生产难度大, 生产工艺复杂, 只要在原材料的选用, 材料的进场检验、堆放、搅拌设备的选择, 配合比的设计, 生产配合比的调整, 搅拌工艺的确定, 混合料的出厂质量检验, 运输质量控制等各个环节把关, 就能生产出优质的产品。
参考文献
[1]吴道流.改性SMA混合料抖合[J].筑路机械与施工机械化, 2001, 18 (93) :29-31.
[2]蒋丽君.SMA生产关键技术控制[J].山西建筑, 2006, 32 (19) :156-157.
沥青玛蹄脂 篇2
2.1纤维的稳定作用
路用木质素纤维具有很强的.吸油能力，由于沥青玛蹄脂碎石混合料SMA 中的沥青含量较其它混合料要高，纤维的存在可以吸收沥青马蹄脂混合料中多出的沥青，使其在拌和、储存、运输、摊铺以及碾压过程中处于相对稳定状态，防止沥青滴漏现象的发生。纤维使沥青膜处于比较稳定的状态，尤其是在夏天高温季节，沥青受热膨胀时，纤维内部的空隙还将成为一种缓冲的余地，不致成为自由沥青而泛油，提高了温度稳定性。
2.2纤维的增强作用
沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质，它在纤维表面产生物理浸润和化学吸附作用，形成“结构沥青层”，结构沥青比层外的自由沥青粘度高、热稳定性好。沥青基体中的纤维数目惊人，大量的纤维及其表面的结构沥青构成了空间网状结构，使玛蹄脂粘性增大、软化点升高、温度敏感性降低。另外，由于温度、载荷等因素的影响，沥青基体内会产生许多微小的裂纹，在加入纤维后，纤维对裂纹的扩展起阻滞作用，极大地提高了玛蹄脂的抗疲劳性能、延缓了老化、破坏速度，延长了沥青路面的使用寿命
2.3纤维的分散作用
如果没有纤维，用量颇大的沥青、矿粉很可能成为胶团，它不能均匀地分散在集料之间，铺筑在路面上将清楚地看见“油斑”存在。纤维在混合料中呈三维分散状态存在，可以使胶团适当分散;另外还起到加筋作用，提高混合料的承载力。
2.4纤维的吸附及吸收沥青的作用
在SMA混合料中加入纤维稳定剂的作用在于充分吸附(表面)及吸收(内部)沥青，从而使沥青用量增加，沥青油膜变厚，提高混合料的耐久性。
2.5纤维的防裂缝作用
纤维在沥青混合料中的使用可用于预防路面的反射裂缝。使用场合也由最初的沥青加铺层发展到各式各样的沥青混合料中，如SMA路面、薄层或超薄层的沥青混凝土、多孔性沥青混凝土(OGFC)、稀浆封层等，特别对于沥青玛蹄脂碎石混合料路面的反射裂缝起到了很好的抑制和延迟作用。
3 结论
纤维和纤维织物在沥青混合料中得到推广应用，其使用目的由最初的抗反射裂缝的产生转变到对沥青混合料综合性能的改善，使用场合也由最初的沥青加铺层发展到各式各样的沥青混合料中。以上浅述希望能为纤维在沥青混合料的普及应用提供一些借鉴。
参考文献：
[1]加拿大多伦多大学，Davis， N.M，《水泥混凝土路面沥青加铺层
反射裂缝防治措施研究》 1960.
[2]JTG F40-《公路沥青路面施工技术规范》，人民交通出版社，2004，北京.
沥青玛蹄脂 篇3
1 SMA混合料的拌合
SMA沥青混合料由沥青、纤维、粗骨料、矿粉及少量细集料等原材料组成。
粗集料是构成SMA混合料骨架结构的主体材料, 要求选用质地坚硬、表面粗糙、抗磨耗、耐磨光、形状接近立方体的破碎石料, 破碎率一般为100%。填料一般为磨细天然石灰岩的矿粉, 要求不含任何有机物质及易于膨胀引起损坏的成分。
SMA混合料进行配合比设计, 经按生产配合比设计进行试拌及试验段铺筑检验后, 确定生产用的标准配合比, 以此作为生产控制的依据和质量检验的标准。
矿料级配中, 粗细集料比例处于70∶30～80∶20时, 为最佳配比范围。
拌合机采用间歇式拌和机拌和, 有检测拌和温度的装置。木质素纤维必须有可靠的掺加设备。矿料进入拌锅的同时, 木质素纤维也进入拌锅, 并开始干拌且干拌时间不得少于20 s, 之后沥青、矿粉依次进入拌锅, 湿拌时间不得少于45 s。
2 SMA施工工艺
SMA混合料的施工工艺要求高, 对原材料及施工环境因素影响较为敏感, 因此, 必须精心组织、精心施工。
2.1 施工环境条件
由于SMA面层铺筑厚度薄, 一般为30～40mm, 而且所用沥青比较黏稠, 要求压实终结温度较高, 故可压实的时间较短。SMA对施工环境条件的要求比常规沥青路面严格, 需要相应提高施工温度, 以延长有效压实时间。在改性沥青SMA施工时, 要求气温及路床温度高于15℃, 且处于上升状态, 并应在干燥、清洁、经整平的下卧层上铺筑, 雨天禁止施工。在大风天气与寒潮降温天气, 混合料摊铺后, 温降快, 是否施工应慎重考虑, 施工时应采取特殊的质量保证措施。
2.2 混合料生产
按设计要求, 生产合格的混合料是获得SMA沥青路面优良性能的根本保证。SMA路面性能与混合料体积特性对级配组成非常敏感, 尤其是对3个关键性孔4.75mm、2.36mm与0.075mm的通过率要求更为严格, 因此, SMA混合料生产必须对级配组成进行较为精确的质量控制。SMA混合料生产前, 必须进行热料仓中热集料与填料的生产组合级配, 并最大限度地减少各热料仓集料的溢料与待料现象, 保证均衡地进行混合料生产, 以提高混合料的生产效益。
由于SMA混合料中添加了纤维, 填料数量多, 且结合料黏度较大, 故干拌和湿拌时间都需要适当增加, 一般要求增加干拌和湿拌时间5～15s。使用改性沥青时, 沥青加热温度控制在160℃～165℃, 集料加热温度190℃～200℃, SMA混合料出厂温度 (SBS改性沥青) 控制在170℃～185℃。
2.3 摊铺与碾压
2.3.1 摊铺
在卸料时, 运输车辆不得撞击摊铺机。为保证路面的平整度要做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺, 摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。采用两台摊铺机摊铺。热接缝, 作好纵横接缝处理。
(1) 在铺筑SMA混合料之前, 应对摊铺机进行标定。应注意适当设置料门高度, 以保证将充足的混合料经条式传送器送到螺旋布料器。在摊铺机向前移动时, 使混合料高度等于或大于螺旋高度的50%, 但不超过2/3, 以保证混合料的充分拌和与均匀分布。
(2) SMA粗集料占70%以上, 施工中粗、细集料的离析已不是主要问题, 因此, 摊铺宽度不作硬性限制, 完全可以加宽到整个路幅宽度 (一般不大于12m即可进行全幅摊铺) 。这样不仅可提高SMA路面平整度, 而且可消除2台摊铺机梯队作业时, 结合部热接缝容易出现的压实不足、麻面、不平整等质量缺陷。
(3) 混合料的生产、运输、摊铺和压实的协调性至关重要, 摊铺速度应与拌和站混合料生产率相适应。摊铺机行走速度, 在很大程度上受混合料的生产能力和碾压能力控制, 为了给压路机留出较多的有效压实时间, 摊铺速度应尽量放慢, 并保持匀速运行, 一般控制在1.5～2.5m/min, 最多不超过3m/min。
2.3.2 碾压
SMA的碾压原则:紧跟、慢压、高频、低幅。摊铺后立即压实不得等候。SMA路面碾压宜采用钢轮压路机初压1～2遍, 复压2～4遍, 终压1遍。碾压过程中压路机紧跟摊铺机, 缓慢匀速。采用振动压路机时, 宜用高频率、低振幅。
(1) SMA混合料是骨架型密实混合料, 压实SMA混合料并不需要强大压实功能, 过强的压实功能将会破坏SMA粗集料骨架结构。SMA混合料有效压实时间较短, 施工时必须趁热打铁, 及时进行压实, 严防低温过度碾压。
(2) SMA混合料铺筑中通常采用2～3台10～12t双振双驱钢轮压路机进行静压或加振碾压。不应采用轮胎压路机压实SMA路面, 因为采用轮胎压路机压实不仅因轮胎容易粘附SMA混合料而形成表面缺陷, 而且易造成玛蹄脂上浮使SMA丧失表面构造, 对SMA路面质量造成负面影响。
(3) 在压实工艺上, 必须摈弃传统的压实观念。压实应采用一步到位的压实方式, 在混合料冷却到规定的压实终结温度 (一般不低于130℃) 之前, 以最短的时间将混合料压实到规定要求。一般在铺筑层任一位置压实4～6遍 (往返1次为1遍) , 即可达到要求的压实度。
2.4 接缝施工
由于SMA混合料具有更多的粗集料与劲度更大的结合料, 因而在SMA铺筑面设置接缝比在密级配混合料中更加困难。SMA上面层的纵向接缝应与规定的车道线相一致, 不同层次纵向接缝之间的距离应不少于15cm, 横向接缝之间的距离不少于1m。接缝处摊铺混合料时应调整好预留高度, 以保证接缝处的平整度。为保证获得平整密实的接缝, 碾压工艺非常重要, 接缝处应优先碾压和趁热高温时碾压, 如有可能, 横向接缝应采用横向碾压。
3 施工质量控制
在新建的公路上大面积铺筑SMA抗滑表层, 必须先铺筑试验路段, 其长度不短于500m, 以验证SMA混合料的设计、生产配合比及施工工艺, 是否符合规范的要求, 路面的外观质量、平整度、结构深度是否达到标准要求, 以及还有哪些不足需要进一步完善与强化达到标准。
3.1 原材料的质量控制
对SMA所用矿质材料, 必须在进场前进行严格的检查试验, 对粗集料、细集料、填料取样筛分, 符合SMA混合料质量标准的方可进场, 不符合要求的不准进场。同时, 料场不要轻易变动, 矿质材料数量较大, 应定期抽验。沥青及纤维稳定剂的检验, 也要定期进行分析试验, 并有详细的检验与试验记录, 以备查验。
3.2 SMA混合料拌和质量控制
SMA混合料的拌和, 按规定上、下午各抽样检查一次, 对已拌和好的混合料检验其矿料的级配、油石比, 并进行马歇尔试验, 以核对其生产配合比。
3.3 SMA施工过程中的质量控制
SMA混合料摊铺时一律采用浮动平衡梁的办法, 控制其厚度、横坡、表面平整度。摊铺与碾压过程中经常测定温度, 混合料的温度是关键, 温度失控将带来严重后果, 一定要把握好各阶段的温度, 以确保SMA的质量。发现问题及时纠正, 认真填写各个阶段的质量检查记录, 真实反映路面施工质量。
4 结束语
沥青玛蹄脂碎石SMA路面是一种特殊的沥青路面, 与常规沥青路面相比, 要求高、技术严。通过以上关键点的控制, 可以达到质量要求。
摘要：沥青玛蹄脂碎石SMA是由沥青、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沥青混合料。文章结合笔者多年在沥青玛蹄脂碎石路面的施工实践, 对SMA沥青混合料从原材料选用、配合比设计、施工生产等各方面作了较为全面的分析与介绍, 对SMA沥青玛蹄脂碎石路面的施工具有一定指导意义。
关键词：沥青玛蹄脂碎石,路面施工
参考文献
[1]沈金安, 李福普.SMA路面设计与铺筑[M].北京:人民交通出版社, 2003.
沥青玛蹄脂 篇4
沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Matrix Asphal或Stone Mastic Asphalt，简称SMA)，是根据内摩擦角最大的原则,由间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架,后按照空隙率较小的原则,由沥青玛蹄脂填充矿料骨架之间的空隙而形成的骨架结构密实的混合料，其具有极其优良的抗车辙性能和抗滑性能，是最适合路面工程的材料。SMA自20世纪60年代中期开始在德国应用开始，至80年代，SMA混合料已广泛应用于欧洲许多国家，并于1990年进入美国。其后SMA在欧美占据了绝对的统治地位，几乎成了惟一的路面结构型式，取代了原来传统的浇注式沥青混凝土和密级配沥青混凝土。
我国于1992年首次提出试用SMA技术，并在广佛高速公路、首都机场进行试用。后交通部公路科学研究院于2002年出版了《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》(SHCF40-O1-2002)，《指南》系统的介绍了SMA的材料要求、设计方法、生产和施工工艺以及质量控制过程，更好地指导了SMA技术今后在我国工程实践中的应用。《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)、《公路沥青路面设计规范》(JTJ014—97)都已经将SMA正式列入规范，对SMA技术进行了详细的规定和说明，有利地推动了SMA在我国的发展。
笔者通过对我国部分工程使用的SMA16实际情况进行研究分析,为进一步研究SMA混合料的级配组成,提高对其组成设计的理论水平以及大范围推广应用SMA混合料提供重要的参考意义。
1 沥青玛蹄脂碎石混合料中集料含量及作用探讨
1.1 集料含量及相关性质
(1)沥青玛蹄脂碎石混合料是一种间断级配的沥青混合料，其主要成分为4.75-16mm的粗集料，比例高达70～80%，其中9.5mm以上的集料约占一半;矿粉用量也很高，占混合料的比例一般可达8～13%(0.075mm筛的通过率高达10%，粉胶比也远远超出通常的1.2限制，一般达到1.8～2.0的程度);细集料只占混合料比重中的极少一部分。
(2)沥青玛蹄脂碎石混合料的沥青一般选用针入度小、软化点高、温度敏感性低的沥青(主要为改性沥青)，以提高混合料抵抗高、低温变形的能力及与集料的粘结力，使之具有较良好水稳定性、抗滑性和耐久性。
(3)沥青玛蹄脂碎石混合料的沥青用量在我国可达5.0%～6.5%，若使用改性沥青，用量要稍高些。由于沥青的用量较高，一般通过增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂，其中纤维可以起到加筋、分散、吸附沥青、稳定、增粘、防止沥青稀漏等作用。若采用木质纤维，其用量一般为沥青混合料的0.3%。也可以采用矿物纤维，用量为混合料的0.4%，均使用专用的纤维添加设备。
(4)沥青玛蹄脂碎石混合料的对集料的质量较高，粗集料应采用质地坚硬，表面粗糙，形状接近立方体，有良好嵌挤能力的破碎集料;细集料一般需要采用硬度较大的机制砂，不宜采用天然砂;矿粉必须是磨细的石灰石粉，不宜采用回收的粉尘。
1.2 沥青玛蹄脂碎石混合料强度形成机理
(1)高温抗车辙能力
沥青玛蹄脂碎石混合料中4.75 mm以上粗集料比例一般占七成以上，从而使粗集料相互之间的接触面增大并提供较多支撑点,形成极强的骨架作用,使混合料的嵌挤力及内摩阻力大大提高。同时由于沥青玛蹄脂碎石中沥青玛蹄脂仅填充了粗集料之间的空隙，交通荷载主要由粗集料骨架承受。另外,由于用于沥青玛蹄脂碎石的粗集料坚硬、强度高、轧制石料表面粗糙、有棱角,加上对针、片状颗粒的严格限制,使沥青玛蹄脂碎石混合料的内摩阻力值远高于其它沥青混合料。即使在高温条件下,沥青玛蹄脂的粘结力有所下降,但粗集料之间良好的嵌挤作用及骨架强度也不会受到太大影响,所以,沥青玛蹄脂碎石混合料仍具有较好的抵抗荷载变形的能力。正如唐港高速公路试验结果一样,沥青玛蹄脂碎石混合料的动稳定度远高于其它沥青混合料。
(2)低温抗裂性显著
在低温条件下，沥青混凝土抗裂性主要由结合料的拉伸性能决定。由于沥青玛蹄脂碎石混合料的集料之间填充了相当数量的沥青玛蹄脂，它包裹在粗集料表面，随着温度的下降，混合料收缩变形使集料被拉伸时，玛蹄脂良好的粘结作用、柔韧性使混合料拥有较佳的抗低温变形性能。
(3)良好的水稳定性
由于沥青玛蹄脂碎石混合料的空隙率很小，混合料受水的影响亦很小，再加上玛蹄脂与集料的粘结力良好，使混合料的水稳定性也有极大改善。
(4)良好的路面表面功能
由于沥青玛蹄脂碎石混合料的集料是间断级配,一般采用大量坚硬、粗糙、耐磨的优质粗集料,使其构造深度较大,不仅可满足高速交通和低速交通的需要，亦可使路面的抗滑性能有所提高。此外,也由于沥青玛蹄脂碎石混合料压实后表面构造深度大,在雨天行车不会产生大的水雾和溅水,夜间行车会减小行车灯光反射,路面噪声可降低3～5dB。由于沥青玛蹄脂碎石混合料的高温稳定性比较好,路面可长期保持稳定而不变形,因而具有较好的平整度和行车舒适性。
(5)优异的耐久性
由于沥青玛蹄脂碎石混合料内部被沥青玛蹄脂充分填充，且沥青膜较厚，混合料的空隙率很小，沥青与空气的接触少，使沥青玛蹄脂碎石混合料的耐老化性能较佳。同时由于沥青玛蹄脂碎石混合料基本上不透水，对下面的沥青混凝土层及基层的保护作用较强，亦可使路面保持较高的整体强度和稳定性。
2 沥青玛蹄脂碎石混合料性能影响因素分析
沥青玛蹄脂碎石混合料是一种复合材料，它的技术性能不仅受材料组成的质量及数量影响,而且受温度、施工工艺等外界因素的影响。在这主要根据我们做的沥青玛蹄脂碎石混合料路面性能试验结果,通过对比分析,探讨其材料组成对沥青玛蹄脂碎石混合料的影响。本文对不同的沥青玛蹄脂碎石混合料进行了试验并作出汇总(见表一所示)。
2.1 沥青的品质
如普通沥青混合料一样,沥青的品种、标号、用量对SMA影响较大。沥青材料高温性能及低温性能优劣直接影响到SMA混合料的高、低温性能及抗疲劳性能。由表一可看出,SMA1、SMA3中采用了同种石料和级配,其沥青用量也相同,但两种SMA结构的动稳定度却因沥青品质不同而有很大差异。SMA1、SMA2使用了改性沥青,SMA3使用的是普通沥青。沥青经改性后,粘聚力增强,混合料中具有更厚、胶结力更强、细料比例更高的玛蹄脂SMA混合料的抗车辙能力也有明显提高。但由于所用沥青高、低温性能有所差异,导致其马歇尔稳定度也有明显差别。根据我们的试验结果,马歇尔稳定度依次排列为SMA1>SMA2>SMA3。
2.2 矿质集料品质、级配类型
沥青玛蹄脂碎石混合料中,矿料的级配类型、形状和表面粗糙度对其性能有极为明显的影响。由表可见,SMA1和SMA2中所用沥青一样,但是由于矿料的类型不同,因而马歇尔稳定度相差甚大。矿料的性能及级配对沥青玛蹄脂碎石混合料至关重要。
2.3 稳定剂类型及用量
稳定剂的主要作用是吸收稳定沥青,防止滴漏和泛油。稳定剂主要分为聚合物和纤维两大类。据美国乔治亚洲和马里兰州所铺实验路证明,不同类型稳定剂对混合料车辙或低温性能无显著影响。就析漏能力而言,聚合物稳定沥青的效果不如纤维,但前者使沥青抗老化性能更优。
2.4 矿粉
适宜的矿粉沥青胶浆体系是保证沥青玛蹄脂碎石混合料优良路用性能的重要条件。填料增加将导致沥青玛蹄脂碎石混合料中玛蹄脂的劲度增大,从而影响混合料的低温抗裂性和和易性，填料过少又会引起混合料的泛油和推移。因此SMA中矿粉的用量要适当,一般8%～12%为宜。
3 结束语
(1)沥青玛蹄脂碎石混合料设计的时候，骨架结构的密实度是其良好综合性能得以发挥的先决条件，必须加强对沥青玛蹄脂碎石混合料骨架的检验标准。
(2)沥青玛蹄脂碎石混合料中纤维的含量仍需进行进一步的研究，纤维用量的加大，一方面降低沥青胶浆的析漏，但另一方面，沥青混合料拌和相对困难，需要增加拌和时间和温度，导致施工难度加大。
(3)总体上分析，沥青玛蹄脂碎石混合料具有较好的路用性能,适宜做高等级公路沥青面层。
参考文献
[1]申爱琴,付菁.SMA混合料组成结构、强度机理及影响因素分析研究[M].西安公路交通大学学报,1998,(7).
[2]申爱琴等.改性沥青及SMA结构路用性能研究[C].北京:第三届国际ICPT会议论文集,1998.
[3]张争奇,覃润浦,张登良.SMA混合料路用性能研究[J].中国公路学报,2001,14(2).
沥青玛蹄脂 篇5
这种新型的路面材料在配比设计、原材料及施工中与以往的普通沥青混凝土有很大的差异,据笔者这几年的实际经验对其特殊性分配比和施工两大方面概述如下:
1 SMA的配比设计
SMA是一种全新意义上的沥青混合料,由高含量粗集料、高含量矿粉、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。除这些常用的材料种类外,有时,沥青改性剂、纤维等也是重要的组成部分。SMA的组成有以下特点:
(1)SMA是一种间断级配沥青混合料。以SMA—16为例,如表1,4.75mm以上颗粒的粗集料比例高达70%～80%,其中9.5mm以上的占一半,矿粉的用量达8%～13%,0.075mm筛的通过率一般高达10%,粉胶比超出通常1.2的限制值,由此形成间断级配,很少使用细集料。
(2)为加入较多的沥青,一方面增加矿粉的用量,同时使用纤维作为稳定剂,通常使用木质素纤维,用量为混合料的0.3%;也可采用矿物纤维,用量为混合料的0.4%。
(3)沥青结合料用量多,比普通混合料高1%～2%;粘结性要求高,通常选用针入度小、软化点高、温度稳定性较好的沥青,最好用改性沥青,以改善高低温变形性能及与矿料的粘附性能。
(4)SMA的配比不能完全依靠马歇尔配比设计方法,主要由体积指标确定;马歇尔试件成型后双面击实50次,目标空隙率3%～4%,其主要目的是确定矿料合成级配、各种体积指标、沥青用量,而不是马歇尔稳定度和流值,稳定度和流值不是主要指标,这是SMA混合料进行配合比设计时与普通密级配混合料配合比设计的最大不同之处;沥青用量还可参考飞散试验和高温析漏试验确定,车辙试验(动稳定度)是重要的设计手段。
2 SMA的施工控制
2.1 施工前准备工作
SMA施工前除按普通沥青混合料进行常规检查外,还应检查以下几个方面:
(1)木质素纤维必须在室内架空堆放,严格防潮,保持干燥。
(2)对于现场加工SBS改性沥青的工程,改性剂SBS必须保证其不受潮,防止受压成块、成团;存放时间不宜太长,以防止老化;对每种改性剂和基质沥青,必须现场采用实际的材料进行试验,以求达到最佳效果,而不是照搬不同材料的加工工艺。
(3)对木质素纤维添加设备进行计量标定,木质素纤维添加设备不得受潮。
(4)改性沥青运输温度不低于150℃,保温贮存温度不低于140℃,不得长时间存放;对现场加工的改性沥青必须不间断地搅拌,以防改性剂离析。
(5)制作好的改性沥青的温度应该满足沥青泵输送及喷嘴喷出的要求,在满足施工的前提下,沥青的加热温度不应太高,一般控制在170℃～180℃之间。
2.2 SMA的制拌
在采用间歇式沥青拌和机时,SMA与普通沥青混合料生产的主要区别是:
(1)木质素纤维的分散拌匀非常重要,干拌时间延长5～10s,加入沥青后的拌和时间延长5～10s,总生产时间延长10～20s。
(2)由于沥青可能会离析,SMA不应在贮料仓里储备时间过长,贮料仓里SMA的数量不宜过多,拌料不能过夜,即当天拌和的SMA混合料必须当天使用完毕。
(3)采用人工添加木质素纤维易产生由于人为因素而少加或多加的现象,从而影响SMA的使用品质;采用机械添加木质素纤维应防止输送管道堵塞。
(4)由于SMA使用了SBS改性沥青,拌和温度比拌普通沥青混合料提高了10℃～20℃左右。沥青加热温度掌握在170℃～180℃;矿料加热温度在185℃～195℃;矿粉和纤维不加热;混合料出料温度控制在170℃～185℃(实际施工时的温度范围),当混合料超过195℃时,予以废弃。实践证明,这样的温度施工没有困难。
(5)SMA细集料用量少,为保证其配料准确,要求细集料在存放期间,保证干燥、清洁,不能露天堆放;SMA矿粉用量比热拌沥青混合料需增加2倍,因此,要求配置的螺旋升送器数量足够,以保证供料正常。
2.3 SMA的摊铺和碾压成型
SMA的摊铺与普通沥青混凝土相同。由于使用了SBS改性沥青及纤维稳定剂,混合料的摊铺温度要提高,宜为160℃～180℃,温度低于140℃的混合料禁止使用。当路表温度低于15℃时,不宜摊铺改性沥青SMA。
SMA的碾压遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。碾压温度越高越好,摊铺后应立即压实,不得等候。压路机应以2～4km/h的速度进行均匀的碾压,碾压按初压(1遍)、复压(2遍)、终压(1遍)三阶段进行;初压开始温度不低于140℃(不使用改性沥青)和150℃(使用改性沥青);复压温度不低于120℃(不使用改性沥青)和130℃(使用改性沥青);终压温度不低于110℃(不使用改性沥青)和120℃(使用改性沥青),终压时不得振动。在碾压过程中,可以发现混合料能在高温状态下用振动压路机碾压而不产生推拥,碾压成型后表面有足够的构造深度又基本上不透水(经测定,SMA路面构造深度在0.9～1.25之间)。SMA的碾压与普通沥青混凝土碾压相比,有以下几点值得注意:
(1)为了防止混合料粘轮,可在钢轮表面均匀洒水使其保持潮湿,水中掺少量的清洗剂或其它适当的材料。但要防止过量洒水引起混合料温度的骤降。
(2)压路机碾压时相邻碾压带应重叠1/3～1/4轮宽,碾压工作面长度30～50m。
(3)SMA面层一旦达到足够的密度后,碾压即应停止,过度碾压可能导致沥青玛蹄脂结合料被挤压到路表面,影响构造深度。工作中应密切注意路表情况,防止过度碾压。
(4)由于SMA混合料使用了SBS改性沥青且沥青含量高,因而粘度大,不得使用轮胎式压路机碾压,以防止粘轮及轮胎揉搓产生沥青玛蹄脂上浮,从而造成构造深度降低,甚至泛油;在使用振动压路机碾压时应做到“高频率、低振幅”碾压。
2.4 SMA混合料沥青含量的控制
设计沥青混合料的难点在于保证其坚硬的矿物骨架和合适的沥青用量。沥青用量过多,将造成粗骨料之间的分离,易产生油斑;沥青用量过少,混合料将难以压实,空隙率过高,骨料之间的沥青膜过薄,从而影响其耐久性。因此,在实际操作过程中应随时控制每天SMA混合料的沥青用量,每天分上、下午在后场各取一组沥青混合料进行马歇尔试验、抽提试验,及时了解沥青混合料的油石比、空隙率、稳定度等各项技术指标,并作相应调整。SMA混合料出料以混合料拌和均匀、纤维均匀分布在混合料中、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度,拌和时间视实际情况可相应增减。
2.5 油斑的成因及处理方法
在SMA路面摊铺、辗压成型过程中,路面可能会出现油斑。产生油斑的原因有以下几点:
(1)运输距离较远,SMA混合料中骨料与沥青产生离析;
(2)SMA混合料温度过高,改性沥青发生老化;
(3)纤维掺加剂拌和不均匀;
(4)拌和时间太短,SMA混合料拌和不够充分;
(5)用油量过高;
(6)压路机碾压遍数过多,使路面超压;
(7)拌和料(特别是纤维掺加剂)及路表含有一定的水份;
(8)摊铺机等料时间过长及运料车积压过多,发生沥青析漏。
摊铺中出现的油斑应及时铲除并用热料填补,碾压中出现的油斑,应及时在油斑区域洒机制砂。当摊铺时遇雨或下层潮湿时,严禁进行摊铺工作。
3 结束语
SMA路面在重交通作用下有良好的抗车辙能力,这是因为高含量的粗集料(70%以上)在混合料中颗粒面与面直接接触、相互嵌挤结构的骨架直接承受了荷载的作用。因为它特殊的设计配比使这种骨架对温度敏感性小,而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。这两方面的作用使得混合料具有足够的竖向与侧向约束,故而在车辆荷载作用下,不产生或只产生微小的永久变形,大大提高了路面性能如高温抗车辙性、低温抗裂性、抗疲劳特性以及路面的耐久性,与普通的密实沥青混合料相比具有无可比拟的优越性。
随着经济的发展及交通的日益繁重,对公路的使用功能提出了更高的要求,而SMA路面必将日益展现它的优越性,得到越来越广泛的应用。
摘要：论述了沥青玛蹄脂碎石混合料SMA的配比设计和施工控制。
沥青玛蹄脂 篇6
沥青玛蹄脂 (SMA) 是一种由沥青、纤维稳定剂、砂粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙组成一体的沥青混合料。具有高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量、低含量中间粒径颗粒的组成特点。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。
从SMA沥青混合料改性沥青玛蹄脂原材料的测试分析出发, 测试分析了材料配比、纤维种类、粉胶比及温度对沥青玛蹄脂性能的影响, 试验测试了3种改性沥青玛蹄脂不同粉胶比、不同温度条件下的针入度、延度和软化点, 并进行了相关性分析, 结果表明:几种纤维玛蹄脂的延度与粉胶比具有很好的线性关系, 此规律可用于预估温度一定时, 不同粉胶比时沥青玛蹄脂的延度, 粉胶比一定时, 延度与温度之间有良好的线性关系, 可用于预估低温下沥青玛蹄脂的延度。
2 原材料性能测试
2.1 粗集料外观
粗集料SMA之所以有较好的高温稳定性, 是基于含量甚多的粗集料之间的嵌挤作用。集料嵌挤作用的好坏在很大程度上取决于集料石质的坚韧性、集料颗粒的形状和棱角性。从外观看, 所选用的集料表面洁净、干燥、坚硬、粗糙、有棱角, 所测试各项技术指标结果均满足《公路沥青路面施工技术规范 (JTG40-2004) 》规范的要求, 可将其作为试验的材料。
2.2 细集料
细集料为机制砂, 细集料在SMA只占很小的比例, 而对SMA的性能影响却不小, 一般使用机制砂, 由于机制砂是采用坚硬岩石反复破碎制成, 所以它有良好的棱角性和嵌挤性能, 对提高混合料的高温稳定性有好处。细集料选用石灰石矿的机制砂, 洁净、干燥、无风化无杂质、级配良好, 各项技术指标测试均符合要求。
2.3 填料矿粉
在SMA中需要的矿粉远远超过普通的沥青混凝土, 矿粉的质量尤为重要, 石灰石矿粉的亲水系数要小于1, 并与沥青有良好的黏附性。从测试情况来看, 该矿粉细度比较好, 0.075m筛孔的通过率可以达到90.3%, 可见该矿粉是一种较为理想的路用填料。
2.4 改性沥青
在选择沥青时, 主要参考现有关于沥青性质对黏附性的影响, 选择改性沥青。
2.5 纤维稳定剂
在沥青混合料中掺加的纤维稳定剂宜选用木质素纤维、矿物纤维等。制造沥青玛蹄脂碎石混合料时必须采用纤维稳定剂, 纤维有加筋、分散、吸附及吸收沥青、稳定、增黏提高黏结的作用。纤维稳定剂的黏结比例以沥青混合料总量的质量百分率计算, 通常情况下掺量为3%。
2.6 抗剥落剂
当花岗岩沥青混合料通过选择合理的级配, 最佳的集料和沥青组合仍不能够解决其水稳定性问题时, 就需要从抗剥落剂的选择角度入手综合解决。花岗岩SMA沥青混合料一般具有较好的高低温性能和抗滑性能, 但由于集料和沥青的黏附性不足, 使其水稳定性较差, 常常不能满足规范要求, 为了改善花岗岩的黏性集料与沥青的黏附性, 应在沥青中加入抗剥落剂, 该抗剥落剂在沥青中的掺量为沥青质量的3~5倍。
3 沥青与集料 (花岗岩) 黏附性试验
试验选取一定尺寸的粗集料, 经沥青包裹后放入微沸状态的水中浸煮3min, 加速沥青剥落。浸煮完后, 用肉眼观察集料表面上沥青膜的剥落程度。集料与沥青的黏附性按剥落百分率分为5个等级, 等级越高黏附性越好。
花岗岩的主要成分往往决定了它不能和沥青形成很好的黏结, 使得花岗岩沥青混合料的水稳定性难以保证, 制约了它在沥青路面中的应用。但是它的表面物理状况却是十分理想的, 大多数花岗岩的表面都是粗糙、多孔的, 是和沥青之间形成良好物理吸附的一个重要条件。因此, 虽然花岗岩的矿物成分无法改变, 但可以改善集料和沥青之间的黏结。所以, 为了改善花岗岩酸性集料的水稳定性, 采用水煮法对花岗岩进行黏附性试验。首先, 对花岗岩与改性沥青不添加抗剥落剂进行试验, 结果不理想, 沥青膜基本保留, 剥离面积少于30%, 只能达到3级。为了改善酸性集料与沥青的黏附性能, 继而又考虑到掺加一定量的抗剥落剂, 但掺加量的多少对于沥青混合料性能的改善程度十分重要, 掺量太小, 改善效果不太明显, 而掺量太大, 不仅会增高造价, 而且会给沥青混合料的性能带来一些安全隐患。因此, 按产品说明的3~5倍用量, 选择最小用量的3%来掺加, 也就是用改性沥青掺入3%的抗剥落剂来增加沥青对酸性集料的黏结力, 对花岗岩进行粘附性试验。试验结果证明, 针对目前花岗岩的性质, 添加3‰抗剥落剂的黏附效果很好。综上所述加入适量的抗剥落剂能改善沥青与花岗岩之间的黏附性和水稳定性。
4 试验路生产配合比验证
在试验路铺筑的过程中, 往往由于现场料源发生离析或拌和站中存在的某些不确定因素, 导致目标配合比与生产配合比差别很大, 有时甚至会完全改变SMA混合料的级配组成, 因此必须对SMA混合料的生产配合比进行验证。
为了评定拌和站所生产的产品质量, 对SMA混合料进行沥青含量和级配的检测, 应在运料车中随机地选取几组混合料, 采用燃烧法确定沥青含量, 混合料的集料级配采用筛分法确定。
在试验路铺筑过程中, 沥青混合料的拌制、运输、摊铺、压实均按《公路沥青路面施工技术规范 (JUP40-2004) 》的要求进行。从路面表面状况来看, 试验路段路表完好无损, 末出现剥落、裂缝、车辙等损害, 而且铺筑的花岗岩路面, 路表比较粗糙, 能够提供较好的抗滑性能。根据我国的具体情况, SMA混合料在由马歇尔试验确定了矿料级配和沥青用量后, 还应进行表1所列的试验和验证检验步骤, 试验段实测数据如表1所示。
从以上数据上可以看出花岗岩试验路段的压实度以及抗滑性能都较好, 说明花岗岩以其最合理的级配并采取适当的抗剥落措施, 在沥青路面中的应用是可行的。
综上所述, 通过对花岗岩SMA混合料的级配研究发现, 确定骨架和玛蹄脂部分各种材料的规格和比例, 以保证真正形成粗集料骨架, 骨架的间隙又恰到好处地填充玛蹄脂, 玛蹄脂也能真正发挥使混合料成为坚硬整体的胶结作用, 使其高温抗车辙能力、低温抗裂性能及耐疲劳性能、水稳定性等各种性能大幅度提高。选择合适的级配、适当的沥青用量对于花岗岩沥青混合料包括水稳定性在内的整体路用性能都会有很大的提升, 也充分证明了花岗岩石酸性材料, 在掺加一定的抗剥落剂后使SMA混合料路面具有抗滑性能和高温稳定性能, 既实现了花岗岩就地取材的使用价值, 又提高了沥青混凝土路面的质量。
参考文献
[1]王娜, 申爱琴.SMA沥青混合料改性沥青玛蹄脂的性能[J].长安大学学报 (自然科学版) , 2006, 6.
[2]陆英.SMA沥青玛蹄脂碎石路面的工程质量控制[J].城市道桥与防洪, 2007, 2.