sma沥青混合料的水稳性影响因素分析

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1、SMA沥青混合料的水稳性影响因素分析摘要：本文对SMA沥青混合料的水稳定性进行了分析，试验通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对水稳定性进行评价，并分析研究了不同因素对沥青混合料水稳定性的影响，研究结果可以为后续的SMA沥青混合料的应用提供技术和工程经验。　　关键词：道路工程；SMA；水稳定性　　　　沥青路面水损害到路面孔隙水的路面在水或冻融循环下，由于荷载作用下，路面内部出现了循环水压力或真空负压抽吸作用，导致水逐渐渗入沥青和矿物界面，使得沥青混合料的强度下降。同时在水的冲刷作用下沥青膜逐渐从集料表面剥落，导致矿料损失，降低了沥青混合料

2、之间的粘附力，路面使用早期就发生坑槽、坑洞、松散、麻面、掉粒、唧浆、网裂等破坏现象。这些早期破坏现象或多或少，直接或间接地都与水有关，即水的破坏作用是关键因素之一，因而我们将这些病害现象统称为水损害。　　SMA沥青路面是一种新型的路面结构，由于其出色的抗车辙能力和耐用性得到广泛应用。SMA是有沥青，粗集料、纤维稳定剂，矿粉及少量的细集料和沥青砂胶填充间隙的沥青混合料。虽然SMA的综合路用性能良好，但是我国对SMA研究较晚，缺乏使用经验，一些工程没有从本地实际情况出发，进行适合于本地区的配合比设计，而是照抄照搬国外的规范和经验，结果导致

3、路面在使用初期就出现了损坏。　　1.原材料及试验方案　　1.1原材料　　对于SMA混合料，沥青结合料的质量必须适应于沥青玛蹄脂的需要，有较高的粘度，与集料有较好的粘附性，符合一定的要求，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性。由于SMA的沥青用量多，所以用于SMA的沥青结合料一般要求采用稠度较大（较硬）一些的沥青。如果粘度小了，则可能容易引起泛油。　　SMA混合料具有高粘度，良好的粘附性和聚集，以确保有足够的高温稳定性和低温韧性。由于的SMA沥青含量较大，其对沥青的粘度要求较高，本文试验时采用90#基质沥青，其技术性质指标均满足《公路沥青

4、路面施工技术规范》（JTGF40-2004）技术要求。　　从SMA的成型机理可知，SMA之所以有较高的高温稳定性，是基于含量较多的粗集料之间的嵌挤作用。嵌挤作用的好坏在很大程度上取决于集料石质的坚韧性、集料的颗粒形状和棱角性，因此粗集料必须是坚韧、有棱角的优质石料，必须严格限制集料的扁平颗粒含量。　　从SMA的形成机理分析，SMA在高温下的稳定性较高，是由其间的粗骨料联锁嵌挤功能作用。联锁嵌挤功能的好坏在很大程度上取决于集料的韧性，骨料形状。因此这要求粗骨料是坚韧的，棱角优良的优质石材。　　虽然细集料在SMA中比例较少，但对其性能影响

5、也不小。细集料一般采用机制砂。矿粉对形成一个合理的沥青膜厚度是十分重要的，一般均采用磨细的石灰石粉，在使用时要保持干燥，不结团。研究中采用的矿料岩性为玄武岩。　　纤维采用木质素纤维。并采用消石灰作为抗剥落剂。　　1.2试验方案　　本章通过沥青混合料的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，评价SMA混合的水稳定性，研究原材料类型变化对沥青混合料的水稳定性的影响变化。　　沥青混合料的水稳定性采用浸水马歇尔试验来进行评价。采用残留稳定度MS指标来评价水稳定性，MS0代表浸水30min后的稳定度值，MS1代表浸水48h后的稳定度值；后者采用冻融劈裂强

6、度比TSR指标评价水稳定性。　　2.试验结果　　2.1天然砂含量的影响　　天然砂作为细集料时，其具有较好的耐久性能，但由于其缺少棱角，表面细观空隙较少，对沥青的吸附能力较弱，导致其与沥青的粘附性往往较差。同时天然砂经过水洗冲刷后，其颗粒多为球形圆形颗粒，这就导致集料的相互嵌挤作用不利，从而使得沥青混合料的高温抗车辙能力较为不利。而机制砂是通过岩石压碎形成，其具有良好的棱角性，因此其骨架嵌所能力较好。本文为了分析天然砂和机制砂对沥青混合料水稳定性的影响，采用残留稳定度和冻融劈裂强度比试验进行了试验，其试验结果如图1所示。　　由试验结果可

7、知，沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比的变化规律一致，其均随着天然砂含量的增大而逐渐减小。同时机制砂为碱性岩性，砂和沥青的相互作用，互相发生化学反应，导致集料与沥青更容易吸附，其水稳定性更好。当细骨料为机制砂，混合料的水稳定性是最好的，这主要是由于机制砂多孔表面粗糙，容易在集料表面上吸附沥青。当天然砂含量增加时，混合料的水稳定性降低。对其分析为天然砂多为酸性石料，沥青和砂的作用，将只发生分子间力，包括物理吸附，化学反应不会发生，导致天然砂与沥青间的粘结强度较低，遇水易剥离，使得沥青混合料的水稳定性降低。　　同时试验发现沥青混合料的

8、水稳定性在天然砂含量较低时下降较快，而后期天然砂含量的增高，其水稳定性的变化较慢。现有规范在对SMA沥青混合料的水稳定性规定时，对于基质沥青，其应满足残留稳定度比不小于75%，其冻融劈裂强度比不小于75%。对于图1的试验