南方山区高速公路sma配比设计与路用性能.研究

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1、季节，故区域内湿度较大。本路段高程在500m以上的山岭地带(K29+170～K49+690)每年12～5月份常有雾气发生，能见度很低。在12月～2月这些地带会发生浅层冰冻现象。根据工可交通量、交通组成分析，在设计年限内，一个车道的累计当量轴次为2160万次，这说明京珠北全路段属特重交通路段，且超、重车比例较大。以上所述条件足以说明京珠北沥青路面问题已超越现行路面设计、施工规范所涵盖范围，按现行有关规范进行设计、施工己难于充分保证今后路面良好的长期使用性能，其问题之复杂、难度之大为广东省所罕见，在全国也为数不多。目前国际上为解决高温稳定性和低温抗裂性、高温稳定性和疲劳性能以

2、及抗滑性能和耐久性能这三大尖锐矛盾，主要采用SMA沥青混合料进行路面设计。国内外研究成果和实践表明，SMA沥青混合料具有以下几方面的优点：①SMA沥青混合料采用间断级配，可以抵抗较大的塑性和剪切变形，承受重载交通的作用，具有较强的抗车辙能力：②SMA混合料的集料之间填充了相对数量的沥青玛蹄脂，它具有较好的粘结作用，其柔性和韧性使混合料有良好的低温变形能力：③SMA混合料的空隙率很小，几乎不透水，玛蹄脂与集料的粘结力好，可以大大改善混合料的水稳定性；④SMA粗集料含量高，且要求石料坚硬、粗糙、耐磨，路面压实后表面形成较大孔隙，使抗滑性能明显提高；⑤SMA混合料内部被玛蹄脂充

3、分填充，且沥青膜较厚，空隙率又小，沥青与空气的接触少，故混合料的耐老化性能好；⑥SMA结构可以减少维修养护费用，延长使用寿命。综上所述，针对京珠北山区高速公路所处的特殊地形状况、恶劣的气候条件和繁重的交通现状，使用SMA作为沥青路面抗滑层，重点解决该地区路面的水稳定性和抗滑性、高温稳定性和耐久性的矛盾，兼顾路面低温抗裂性；同时深入研究SMA沥青混合料配合比设计，优化出适用于广东山区高速公路的SMA矿料级配组成：系统研究山区特殊条件下SMA施工关键技术，提出山区高速公路SMA沥青路面施工指南，不仅解决京珠北高速公路SMA设计及施工问题，而且为其他山区高速公路的配合比设计和施

4、工提供参考。§1．2国内外研究状况§12．1国外研究状况SMA沥青混合料起源于德国。德国的低温和雨雪天气是设计沥青混合料时主要考虑的不利因素，所以形成了以浇筑式沥青混凝土Guassasphalt为主要类型的传统沥青混合料。60年代中期，德国为减轻大量的带钉轮胎(主要为了增加雨雪天气条件下轮胎的抗滑能力)对路面表层的磨耗破损，尝试增加浇筑式沥青混合料的碎石用量。增加碎石必然要减少细集料用量，而减少细集料用量又会降低混合料中的沥青用量，可是德国传统的浇筑式沥青混合料的沥青含量很大(约6％～10％)，所以细集料用量减少极易造成运输和摊铺温度条件下沥青的流淌。为防止沥青流淌，道路

5、工程师们又在混合料中加入了纤维。后来的路用实践表明，增加高质量碎石用量确实大大延缓了带钉轮胎对表面层的磨耗，加入纤维能防止沥青析漏。70年代初欧洲经历了两个罕见的炎热夏季，许多沥青路面都出现了严重的车辙变形，而用SMA铺筑的路面几乎没有车辙变形。从此道路工程师们对SMA的抗磨耗、抗车辙、抗开裂、防水耐久性等优良路用性能有了新的认识。SMA路面技术在美国得到了进一步发展。1990年9月，美国AASHTO、FHWA、NAPA、SHRP、TAI和TRB联合派出了大型代表团到欧洲考察沥青路面应用技术。1991年美国开始铺筑sMA试验路，以研究SMA在美国的应用，1994年FHWA

6、提出了SMA设计施工指南，并继续研究，对SMA设计施工指南逐年进行了修改。从美国对SMA进行不断研究，逐年修改规范的过程中，可发现美国的道路工程师们对SMA的逐渐加深理解的事实。美国对引进的SMA技术进行了发展和改造，以期制订适合本土的SMA规范。由于美国的气候和欧洲各国不同，主要表现为夏天平均气温比欧洲高7℃～10"C，所以美国在制订SMA规范时，更加重视SMA的高温稳定性，即比欧洲更加强调了粗集料骨架的重要性，加大了最大粒径，增加了粗集料的比例，并减少了沥青用量，还提出了一个SMA沥青混合料是否形成骨架的依据：粗集料的间隙率(theVoidsinCoarseAggre

7、gate(vcA)intheDryRoddedCondition)VCADRc，必须大于沥青混合料中粗集料间隙率(theVoidsinMixture)VCA咄，即VCADRc>VCA。Ⅱ，并以此作为SMA级配是否成功的关键因素。§1．2．2我国研究状况我国对SMA技术的认识则从1991年引进奥地利RF集团的改性沥青技术时逐渐展开。1993年，北京市公路局结合欧美的研究和使用状况，对SMA混合料进行了试验研究，采用NOVOPHAL技术并用聚乙烯PE和热塑弹性体材料SBS的复合改性沥青，同时使用石棉纤维稳定荆。该研究的SMA级配参