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1、最新【精品】范文 参考文献 专业论文SMA沥青混合料研究现状和张望SMA沥青混合料研究现状和张望 【文章摘要】 公路交通是主要出行方式，伴随着车辆荷载的不断增加，沥青路面的使用年限越来越短，为改变这种现状，对于SMA间断级配沥青混合料的研究得到了迅速的发展，涌现出了大量的研究成果。本文将SMA沥青混合料的研究成果分成了两方面进行阐述和总结：（1）组成材料；（2）技术特性；（3）施工工艺。 【关键词】 SMA沥青混合料；性能；研究 0 引言 SMA取英文拼写Stone Mastic Asphalt，国内又名沥青玛蹄脂碎石混合料，是一种新型的沥青混合料结构，是一种由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细
2、集料以及较多填料（矿粉）组成的沥青马蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体的沥青混合料。SMA混合料属于骨架密实结构，粗集料粒径大于4.75，含量78%80%，填料10%左右，而细集料较少。 20世纪60年代SMA混合料于德国问世，20世纪90年代初引入美国。在美国的研究得到了较大的发展和改善，AASHTO与FHWA合作支持，由美国国家研究委员会（NRC）的运输研究局（TRB）实施了国家公路研究协作计划（NCHRP）合同9-8“SMA混合料设计”研究项目，1994年FH-WA又委托国家沥青技术中心（NCAT）对105个SMA工程进行了总结分析，陆续提出了“SMA设计（文献回顾、研究结果
3、、设计方法3卷）” “美国SMA路用性能评估”等报告（沈金安1998）。1993年在我国首都机场高速公路首次使用。但我国的研究还很不成熟，主要应用于河北等地。 本文根据已经发表的文献，从一下三个方面对AMS混合料的研究进行归纳和总结：组成材料；技术特性；施工工艺。 1 技术特性 作为一种新型的沥青混合料，SMA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骨架密实材料组成特点。因此SMA混合料相比普通的沥青混合料具有更好的高稳定性能、低温抗裂性能、耐久性、抗滑性能、耐磨性能，同时还能减少溅水，减少噪音，提高道路行驶质量（张立寒等，2001）。 1.1 高温稳定性 S
4、MA沥青混合料是一种间断级配的混合料，大于4.75mm得粗集料占到70%80%，矿粉用量相对更高，如此多的粗集料具有更多的支撑点，提供了良好的嵌锁作用（曾星梅，2010）。沥青马蹄脂起到了胶结的作用，同时填充了粗集料的骨架空隙，所以SMA在抵抗变形的能力方面特别强。在高温的情况下，沥青马蹄脂的粘度会下降，粗集料的骨架可以使SMA混合料有着较强的高温抗车辙能力。同时在高温情况下，由于SMA混合料中的纤维为沥青的膨胀起到了一定的缓冲作用，也起到了提高稳定性的作用。 沥青混合料中嵌挤力与内摩阻力的大小，主要取决于矿质骨料的尺寸均匀度、颗粒形状及表面粗糙度（秦莉娅，2010）。在高温沥青的黏聚力明显下
5、降的情况下，混合料主要通过集料之间的摩擦和嵌挤力实现抵抗变形（张玉秀等2009）。相比于普通的沥青混合料中级配连续，颗粒大小均匀的集料，SMA由于4.75mm-9.5mm粗集料占到40%左右，远高于普通的沥青混合料，并且为间断级配，所以具有更高的嵌挤力和内摩擦角。同时SMA混合料对于集料的形状有严格的要求，相比普通混合料具有更大的内摩擦角。因此更大的内摩擦角和嵌挤力为SMA沥青混合料更好的高温稳定性提供了基础。 1.2 低温抗裂性 相比于SMA沥青混合料的高温稳定性能，SMA的低温抗裂性能主要取决于混合料中可以起到黏结作用的沥青胶结料，即胶结料的黏聚力C值成为了判断混合料低温抗裂性的标准（秦莉
6、娅2010）。 与普通的沥青混合料不同，SMA沥青混合料的胶结材料是由矿粉，纤维和沥青组成的玛蹄脂，其具有比单纯的沥青混合料更高的黏聚力。这主要是由于纤维在沥青混合料起到了加筋、吸附、分散作用，能有效防止沥青离析（文健等，2012）。当温度下降，结合料收缩使集料颗粒被拉开，沥青玛蹄脂具有较高的黏结能力，它的柔性和韧性使混合料具有良好的低温抗裂性。所谓加筋作用即纤维在混合料空间中随机分布，起到类似于钢筋的作用，提高沥青的黏结力。所谓吸附作用即纤维有相当的比表面积，每克的比表面积可达数平方米以上。如此巨大的比表面积为沥青在混合料中提供了更大的吸附作用面，从而混合料中可以加入更多的沥青，导致沥青膜厚
7、度增加，使矿料间的间隙率大大缩小。也因此增加了混合料的抗老化性能。所谓分散作用即纤维随机的分布在沥青混合料中，使大量可能形成胶团的沥青随着纤维的吸附及吸收作用均匀的分散开，不致由于沥青用量的加大而形成胶团而降低材料的使用性能。 1.3 耐久性 在SMA混合料中，粗集料比例虽然相对较多，但是正因为如此，粗集料骨架才可以被沥青玛蹄脂密实充分的填充，从而使料颗粒黏结在一起，沥青在集料表面形成较厚的沥青膜。降低了沥青混合料的空隙里，减少水分的渗入和阳光的对沥青材料的老化作用。 利用丹麦Dynatest公司的落锤式弯沉仪，测其中央的D1弯沉值，来评价道路的承载能力。通过实验测得SMA路面和AC-16路面
8、相比，在刚交付使用时，弯沉值相差无几。道路在经过一年的使用后，重新测其弯沉值，AC-16的弯沉增加幅度远大于SMA路面。而且承载力检测实验结果也显示，SMA路面的承载能力也大于AC-16.分析原因可得，SMA混合料空隙小，沥青与空气的接触也比较少，所以在抗老化性能和水稳定性方面较好，而且SMA混合料基本上是不透水的，有着很好的隔水性能，可以保护基层和中、下面层。所以，SMA路面可以保持高的整体强度和稳定性，保证其更加耐久。 1.4 抗滑等表面特性 所谓表面特性就是由于混合料表面的物理特性导致的性质。由于SMA混合料对于粗集料的针片状颗粒含量，棱角纹理，粗集料的磨耗值都有严格的要求，压实后形成的
9、表面构造深度大，但一般不超过1mm，粗糙的路面具有较高的抗滑性能和耐磨性能（董雷等，2008）。同时由于粗糙的表面使得汽车行走也路面摩擦形成的声波在路面表面的突起的粒子之间形成往返的反弹，从而使声波的能量大幅度削减，从而减少了噪声。同时由于这样的构造，使得汽车轮胎与路面水的接触面积有所减少，同时溅起水也会被突起的粒子阻挡一部分，所以这样的路面溅水也有所减少。 2 SMA沥青混合料组成材料 SMA混合料主要成分是沥青混合料、少量纤维稳定剂、细集料、较多的填料以及粗集料骨架。由于对于沥青混合料，集料性质的研究在普通混合料本身性质的研究已经较为完善，所以对于SMA沥青混合料的研究就主要集中在对于纤维
10、稳定剂以及级配的研究。同时这两个方面也是最难攻克的，到目前为止全世界也没有一个完善的结论。 2.1 纤维稳定剂 与普通沥青混合料不同的是，SMA沥青混合料中加入了大量的纤维，剂量为混合料总质量的0.4%（翁文杰等，2005）。以起到黏结，加筋，分散等作用。因此如何选用纤维，选用何种纤维即成为了科学家研究的方向。到目前为止，我国大部分地区主要使用的还是木质纤维，但伴随着研究的深入，木质纤维的缺点也逐渐的显露出来。木质素纤维本身有吸收沥青的作用，所以沥青用量明显增加了，但是由于是被吸入到纤维的内部，所以在强度方面没有丝毫贡献，只是单纯的提高了成本。此外，木质素纤维的加入，使得在沥青现场加温时会燃烧
11、起灰，对环境的影响造成了更大的影响。为改变木质纤维带来的不足，美国等先进国家对于矿料纤维的应用随即加大，对于矿料纤维的研究力度也因此加大。矿物纤维的使用，有效的解决了木质素纤维带来的负面影响。一方面，矿物纤维的稳定性好，力学性质优良，可以提高沥青强度、韧性。同时相比木质纤维SMA混合料沥青用量较低，析漏值较高。近些年，国内开始对矿物纤维的使用增多，但仅仅限于AC、AK等连续级配混合料。在2008-2009 年在重庆绕城高速公路西南段工程中建造试验路段，旨在对矿料纤维的应用提供更好的依据。 2.2 沥青混合料配合比及设计方法 对于SMA沥青混合料的研究远远不只停留在原材料类型和组成成分的研究，对
12、于SMA沥青混合料配合比的研究虽然比较缓慢，但对于其的研究一直没有停止过。SMA起源于德国，因此各个国家对于德国的配合比设计方法很是尊重，但就现在德国使用的方法而言，德国一直采用的是马歇尔实验确定最佳的配合比，别没有更加深入的研究怎样的配合比会更适合SMA的路用性能，只是在一些体积参数指标上做了严格的规定。与德国不同，美国对于SMA沥青混合料配合比的研究更加深入，符合实际要求。目前美国也只有美国的联邦公路署（FHWA）和国家沥青路面协会（NAPA）技术工作集团（TWG）比较完善系统地提出SMA配合比设计方法的。 相比于美国，我国对于配合比的研究还有很多不足。目前只能借鉴美国的成果，采用谢伦堡析
13、漏试验和肯塔堡飞散实验，确定沥青的最大与最小用量，仅仅可以在施工方面做出指导，但是对于路用性能的控制方面，并不能够做出很好的贡献。 SMA混合料的设计配比也有其他的方法，主要还包括旋转压实设计法。美国是Superpave技术的发源地，因此，已近较早使用旋转压实仪来进行SMA混合料的设计。一些发达国家也颁布了关于旋转压实法进行SMA混合料设计的标准（段华卫等，2009）。我国对于Superpave技术的引用比较晚，目前尚处于推广阶段，旋转压实仪还不够普及，对于采用旋转压实仪进行SMA混合料设计的研究因此也比较少，只有少数几家拥有旋转压实仪及相应技术的单位进行过相关的尝试。虽然实验结果满足要求，但
14、一直以来我国并未应用到实际当中。 3 总结及展望 研究表明，随着科技和社会的发展，对于更加优质环保的沥青混合料的需求与日俱增，对于SMA的研究也是越来越多，本文从SMA沥青混合料材料组成和技术特性两大方面阐述了对于SMA沥青混合料的研究成果。但由于SMA沥青混合料本身的复杂性，以及各国对于材料性能的研究主要是对于纤维的研究居多，所以对于SMA混合料的研究存在很多有待研究的课题。 （1）对于如何合理的应用矿料纤维或是其他的合成纤维，以及其他纤维能否成功代替木质纤维仍然是一个有待研究和深入讨论的课题。 （2）对于配合比的研究更是十分缓慢，采用传统的马歇尔试验方法进行SMA配合比设计，不能全面反映S
15、MA特性，而全球到现在为止却一直没有一个公认的完善合理成熟的配合比设计方法。因此，需要通过综合考虑SMA成分之间的相互影响，运用弹性力学有限元深入考虑其微观作用机理，大胆开发思路，研究一种新的配比方法。 【参考文献】 1秦莉娅.SMA沥青混合料的应用研究J.今日科苑，2010，（18） 2文健，陈李峰.浅谈矿物纤维在SMA沥青混合料设计和施工中的特点J.城市道桥与防洪，2012，（09）：42-44. 3欧拉，肖晶晶.SMA沥青混合料组成设计研究J.安徽建筑，2009，（01）：103-105 4段华卫，赵文.采用旋转压实法进行SMA设计的研究现状J.公路工程与运输，2009，（198） 5倪伶俐.SMA沥青混合料的应用J.山西建筑.2010，（10） 6洪海.浅谈SMA沥青混合料路用性能实验J.黑龙江交通科技J.2011，（09） 7朱兴龙，余郁，薛玉波.新型SMA沥青混合料性能试验研究及应用J.新型建筑材料.2012。（10） 8汪百春.木质素纤维、聚酯纤维在SMA沥青混凝土中的应用J.2010，（10）：21-24 9张冬莉，米峻，王和通，郭平.不同类型纤维对SMA-13混合料高温性能的影响分析J.2012，（87）：73-75 10李艳玲，任立锋，王富玉.SMA13沥青混合料老化性能研究J.北方交通，2009，
