SMA瀝青混合料耐久性研究

【摘要】瀝青路面的使用壽命受到很多因素的影響，其中一個(gè)關(guān)鍵的影響因素就是瀝青混合料的耐久性。瀝青瑪蹄脂碎石（Stone Matrix AsPhalt ， 簡稱sMA）以其優(yōu)良的耐久性和抗車轍性而被廣泛使用在瀝青路面結(jié)構(gòu)中。本文對SMA瀝青混合料耐久性的一系列影響因素進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)分析和探討。

【關(guān)鍵詞】SMA瀝青混合料，耐久性能，瀝青瑪蹄脂

本文簡單介紹了相關(guān)試驗(yàn)方案以及試驗(yàn)方法，在此基礎(chǔ)上對SMA瀝青混合料耐久性的眾多影響因素進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)與分析。

1試驗(yàn)方案及方法

1.1原材料試驗(yàn)

通過對瀝青混合料、礦料、纖維、水泥、消石灰以及抗剝落劑進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)性質(zhì)試驗(yàn)，使之均滿足相關(guān)的技術(shù)要求。

1.2 SMA耐久性的試驗(yàn)

1.2.1 SMA瀝青混合料的耐久性與混合材料的水穩(wěn)性相關(guān)，同時(shí)還與混合材料的抗疲勞能力相關(guān)。因此，應(yīng)該對其進(jìn)行相關(guān)的疲勞性試驗(yàn)以及水穩(wěn)定性試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上，在各項(xiàng)性能保持最佳時(shí)確定出瀝青的最佳用量和瀝青的級配。

1.2.2 通過對填料類型、粉膠比的分析研究，分析其對瑪蹄脂耐老化前后的三大指標(biāo)（延度、軟化點(diǎn)以及針入度）的影響。試驗(yàn)方案如下。

圖1耐老化試驗(yàn)

1.2.3水穩(wěn)定性試驗(yàn) 對SMA瀝青混合料水穩(wěn)定性的試驗(yàn)應(yīng)該通過凍融劈裂試驗(yàn)來進(jìn)行，另外SMA瀝青混合料水穩(wěn)定性還應(yīng)該通過相關(guān)的浸水馬歇爾試驗(yàn)來測試。通過SMA瀝青混合料的填料類型、填料與填料之間不同的空隙率、4.75mm篩孔通過率、SMA瀝青混合料中的礦粉含量以及不同的瀝青用量以及采取基質(zhì)瀝青還是改性瀝青等不同的瀝青類型的一系列的試驗(yàn)，全面綜合地分析和探討SMA瀝青混合料水穩(wěn)定性因素。

1.3 試驗(yàn)方法

對SMA瀝青混合料的耐久性進(jìn)行研究的相關(guān)試驗(yàn)除了上述的凍融劈裂試驗(yàn)等，還包括車轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、肯塔堡飛散試驗(yàn)、疲勞性能試驗(yàn)、謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)等等。

2原材料配合比

SMA瀝青混合料同傳統(tǒng)的瀝青相比，其瀝青的含量更高，礦粉的含量也較高，且混合料中的粗集料較多。應(yīng)該嚴(yán)格控制SMA瀝青混合料中粗骨集料與細(xì)骨集料的數(shù)量配合比，如果粗骨集料過少，則SMA瀝青混合料的結(jié)構(gòu)骨架不能有效形成，如果細(xì)骨集料過少，將會影響SMA瀝青混合料的密實(shí)程度，從而最終影響SMA瀝青混合料的耐久性。

瀝青混合料的技術(shù)性應(yīng)該符合一定的要求，如能與集料較好地粘附在一起，粘度較高，與瀝青瑪蹄脂的性能要求相互適應(yīng)等等。

本次試驗(yàn)SMA瀝青混合料中采用SBS改性瀝青SK90#，在混合料中共摻入0.3%含量的墾特萊松散木質(zhì)素纖維，混合料的粗集料和細(xì)集料分別選用角閃片麻巖和石灰?guī)r機(jī)制砂。通過計(jì)算瀝青用量，確定SMA瀝青混合料的級配以及該級配條件下混合料的最佳油石比。

3 SMA瀝青混合料的耐久性研究

3.1瑪蹄脂耐老化性研究

3.1.1瀝青材料的老化分主要體現(xiàn)在路面投入使用后的長期使用過程中的老化和SMA瀝青路面的施工過程中的老化兩個(gè)階段。預(yù)測和評價(jià)SMA瀝青混合料耐久性具有多項(xiàng)指標(biāo)，其中較為重要的一項(xiàng)指標(biāo)就是瀝青的抗老化性能。瑪蹄脂是SMA瀝青混合料數(shù)量較多的填料，它的抗老化性能在很大程度上決定著瀝青路面的耐久性，對SMA瀝青混合料的耐久性影響比較顯著。瀝青瑪蹄脂在混合料中起著膠結(jié)和填充密實(shí)粗集料和填充骨架空隙的重要作用，它主要由瀝青、礦粉、細(xì)骨集料、各種纖維組成。瀝青瑪蹄脂同時(shí)還是一種粗膠泥，成分包括細(xì)膠泥和少量細(xì)集料。其中瀝青、礦粉和穩(wěn)定劑組成了瀝青瑪蹄脂中的細(xì)膠泥。因?yàn)榇帜z泥的能夠通過細(xì)膠泥的特征進(jìn)行推測判斷，因此可以將細(xì)膠泥作為代表。通過對瑪蹄脂老化前后的三大指標(biāo)（即軟化點(diǎn)、延度以及針入度）的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行綜合全面的對比分析可知，粉膠比與瑪蹄脂老化前后針入度呈現(xiàn)線性關(guān)系，與瑪蹄脂老化前后的延度也呈現(xiàn)線性關(guān)系，瀝青瑪蹄脂針入度和瀝青瑪蹄脂的延度均隨著粉膠比的增大而顯著減小，瀝青瑪蹄脂的軟化點(diǎn)則隨著粉膠比的增大而呈顯著增大。

3.1.2通過對瑪蹄脂老化前后的軟化點(diǎn)、延度以及針入度的一系列相關(guān)試驗(yàn)可知，SMA瀝青混合料的不同填料類型雖能在一定程度上影響瀝青瑪蹄脂的軟硬特征，但是不能明顯影響瀝青瑪蹄脂的針入度。瀝青瑪蹄脂耐老化性能最好的填料類型是消石灰十礦粉。通過有關(guān)的試驗(yàn)可知混合料的變形能力受到填料類型的影響，消石灰十礦粉的填料類型的混合料具有最差的變形能力，而普通礦粉比水泥十礦粉類填料類型的混合料的具有較強(qiáng)的的變形能力。

3.2水穩(wěn)定性研究

3.2.1 4.75mm通過率影響。通過試驗(yàn)可知，4.75mm篩孔通過率的越大，則混合料的凍融劈裂強(qiáng)度越小，混合物的殘留穩(wěn)定度也逐漸減小。3.2.2 瀝青用量和類型。通過試驗(yàn)對比幾種不同類型的瀝青可知，SMA混合料的水穩(wěn)定性最好的是SBS改性SKA-90瀝青，最差的是用SKA-90#瀝青。在實(shí)際施工中，應(yīng)該根據(jù)具體的工程情況以及經(jīng)濟(jì)條件選擇使用改性瀝青或者混合瀝青等。

3.2.3 SMA混合料的水穩(wěn)定性受礦粉用量的影響也比較明顯。其中SMA混合料的水穩(wěn)定性能最好的礦粉用量的粉膠比為1.8～2.0。超出 這個(gè)范圍，礦粉用量過大或者過小都會使混合料水穩(wěn)定性能降低。

3.2.4 填料類型影響 通過相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，SMA瀝青混合料中礦料與瀝青之間的粘附作用可以通過摻加適量的高質(zhì)消石灰進(jìn)行改善，另外也可以加入一定比例的水泥，進(jìn)而使SMA瀝青混合料的水穩(wěn)定性及其耐久性均得到有效的改善和提高。

3.2.5 孔隙率影響 孔隙率也與SMA瀝青混合料的水穩(wěn)定性有一定的關(guān)系，試驗(yàn)表明，兩者之間呈線性關(guān)系。在孔隙率和混合料的水穩(wěn)定性的線性方程中，兩者的相關(guān)系數(shù)非常之高，達(dá)0.98以上，說明孔隙率對SMA混合料的水穩(wěn)定性具有十分明顯的影響。

3.3耐疲勞性研究

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)SMA瀝青混合料混合材料中的4.75mm篩孔通過量越大時(shí)，SMA混合料的耐疲勞性越差。在保持外界條件不變時(shí)，改性瀝青類型的SMA混合料的疲勞壽命比基質(zhì)瀝青的大。瀝青用量與SMA混合料存在一個(gè)最佳油石比，此時(shí)SMA混合料具有最好的抗疲勞性。孔隙率越小，則SMA混合料疲勞壽命越長，耐疲勞性得到提高。

結(jié)語：本文主要對影響SMA瀝青混合料的耐久性進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究和分析，對4.75mm篩孔通過率、瀝青用量和類型、粉膠比、填料類型、孔隙率對SMA瀝青混合料的耐久性的影響等做了簡單介紹。在實(shí)際施工中，應(yīng)該進(jìn)行更加深入的研究和分析，力求全面有效地提高SMA瀝青混合料的耐久性。

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