SMA路面技术性能报告 p.ppt

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1、SMA路面技术性能报告 p Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 2 SMA2 SMA介绍介绍 3 SMA3 SMA目标配合比设计目标配合比设计 4 4 沥青路面抗滑性与降噪性沥青路面抗滑性与降噪性 5 SMA5 SMA路面的施工工艺路面的施工工艺1 1 国内外研究现国内外研究现状状主要内容主要内容1国内外研究国内外研究现现状状 20世纪40年代末，由于交通量的增长和车速的增加，导致湿雨天气交通事故增加，使得人们开始关注道路安全，路面表面特性的重要性逐渐

2、被认识。发达国家认为，坚固耐久的道路应具有：平整、抗滑、抗冻结和抗消冰盐腐蚀的能力，此外，一些欧洲国家还要求路面应具有抵抗带钉轮胎磨损的能力和低噪音特性。为此，很多国家专家都进行了改善道路表面性质的工作。19491949年，年，世界道路协会设立滑溜与平整度技术委员会。19681968年，柏林年，柏林技术大学举行技术大学举行了潮湿状态下了潮湿状态下公路的抗滑性公路的抗滑性能与交通安全能与交通安全国际研讨会。国际研讨会。19581958年，世界年，世界道路协会在美道路协会在美国召开第一届国召开第一届国际防滑研讨国际防滑研讨会。会。19771977年世界道路协年世界道路协会表面特性委员会会表面特性委

3、员会在美国召开了第二在美国召开了第二届国际抗滑研讨会，届国际抗滑研讨会，深入讨论了路面构深入讨论了路面构造、噪声、反光等造、噪声、反光等路面特性。路面特性。国国 际际 会会 议议多孔隙沥青路面；多孔隙沥青路面；橡胶沥青路面橡胶沥青路面；沥青玛蹄脂碎石路面；沥青玛蹄脂碎石路面；多孔弹性路面多孔弹性路面；超薄沥青磨耗层。超薄沥青磨耗层。国内状况国内状况 目前国内的学者对低噪声路面进行深入的研究，也铺筑了试验目前国内的学者对低噪声路面进行深入的研究，也铺筑了试验路段，但基本上还处于初始阶段，路面的设计方法和特性还需要进路段，但基本上还处于初始阶段，路面的设计方法和特性还需要进一步地研究。另外，近几年

4、掺橡胶颗粒沥青路面也在我国部分省市一步地研究。另外，近几年掺橡胶颗粒沥青路面也在我国部分省市出现，这种沥青路面具有优良降噪性。出现，这种沥青路面具有优良降噪性。我国在借鉴国外研究成果的基础上，也铺筑了多种抗滑沥青路我国在借鉴国外研究成果的基础上，也铺筑了多种抗滑沥青路面，包括面，包括粗级配型抗滑沥青面层、多碎石沥青混凝土面层（粗级配型抗滑沥青面层、多碎石沥青混凝土面层（SACSAC）、）、沥青码蹄脂碎石面层（沥青码蹄脂碎石面层（SMASMA）、排水式沥青磨耗层（）、排水式沥青磨耗层（OGFCOGFC）等，这些等，这些路面在很大程度上改变了人们对于传统沥青路面认知的水平，扩展路面在很大程度上改变

5、了人们对于传统沥青路面认知的水平，扩展了思路，但由于工程造价、施工难度、施工技术的不完备性等因素，了思路，但由于工程造价、施工难度、施工技术的不完备性等因素，使得这些技术在国内的大面积应用受到一定的限制。使得这些技术在国内的大面积应用受到一定的限制。2SMA介绍 沥青玛蹄脂碎石路面（沥青玛蹄脂碎石路面（SMASMA：Stone Mastic AsphaltStone Mastic Asphalt的缩写）的缩写）是一种引人注目的新型路面结构，其优良的抗车辙性能和耐久性能闻名于世。北欧的瑞典、芬兰等国美国德国中国图图2.1 沥青玛蹄脂碎石混合料的构成沥青玛蹄脂碎石混合料的构成2.1SMA的组成的组

6、成 沥青玛蹄脂碎石混合料沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)(SMA)是由沥青、矿粉及纤维，包括少量细是由沥青、矿粉及纤维，包括少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料碎石骨架的间隙压实成为集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料碎石骨架的间隙压实成为一体形成的混合料。其结构特点：三多一少，即粗集料用量多，占一体形成的混合料。其结构特点：三多一少，即粗集料用量多，占70%-70%-80%80%；矿粉用量多，；矿粉用量多，8%-13%8%-13%；沥青用量多；沥青用量多5.5%-6.5%5.5%-6.5%；细集料用量少，；细集料用量少，一般为一般为10%10%左右。左右。2.2SMA2.2SMA

7、路面的优良性能路面的优良性能良好的良好的良好的良好的表面功能表面功能表面功能表面功能 耐久性耐久性耐久性耐久性 低温低温低温低温抗裂性抗裂性抗裂性抗裂性 水稳定性水稳定性水稳定性水稳定性 高温高温高温高温稳定性稳定性稳定性稳定性3 SMA目标配合比设计目标配合比设计沥青：沥青：SMASMA混合料中，沥青结合料必须有较高的混合料中，沥青结合料必须有较高的粘度，较大的稠度，符合一定的技术要求，以保证粘度，较大的稠度，符合一定的技术要求，以保证其有足够的高温稳定性和低温韧性，沥青类型及标其有足够的高温稳定性和低温韧性，沥青类型及标号应符合号应符合“重交通道路沥青技术要求重交通道路沥青技术要求”。粗集

8、料：粗集料：为了充分发挥粗集料的嵌挤作用，必须为了充分发挥粗集料的嵌挤作用，必须使用坚韧的、粗糙的、有棱角的优质石料，严格限使用坚韧的、粗糙的、有棱角的优质石料，严格限制集料的扁平颗粒含量，所使用的碎石要用锤击式制集料的扁平颗粒含量，所使用的碎石要用锤击式或锥式碎石机破碎。或锥式碎石机破碎。3.13.1原材料的技术性质原材料的技术性质细集料：细集料：在在SMASMA中所占比例较小，一般不超过中所占比例较小，一般不超过10%10%，但细集料对但细集料对SMASMA的性能有较大的影响。细集料一般要求的性能有较大的影响。细集料一般要求采用具有良好棱角性和嵌挤性的人工砂，当全部采用人采用具有良好棱角性

9、和嵌挤性的人工砂，当全部采用人工砂有困难时，机制砂与天然砂的比例应大于工砂有困难时，机制砂与天然砂的比例应大于1 1：1 1。填料：填料：矿粉在混合料中的作用至关重要，沥青只有矿粉在混合料中的作用至关重要，沥青只有吸附在矿粉表面形成薄膜，才能对其他粗集料、细集料吸附在矿粉表面形成薄膜，才能对其他粗集料、细集料产生粘附作用。填料必须采用由石灰石等碱性岩石磨细产生粘附作用。填料必须采用由石灰石等碱性岩石磨细的矿粉。的矿粉。纤维：纤维：纤维具有加筋、分散、吸附沥青、稳定、纤维具有加筋、分散、吸附沥青、稳定、增粘等作用，对防止增粘等作用，对防止SMASMA沥青析漏的功效较好，对于沥青析漏的功效较好，对

10、于木质纤维掺量为沥青混合料总量的木质纤维掺量为沥青混合料总量的0.3%；矿物纤维；矿物纤维掺量为混合料总量的掺量为混合料总量的0.4%；聚合物有机纤维掺量为；聚合物有机纤维掺量为混合料用量的混合料用量的0.15%0.3%。木质素纤维木质素纤维矿物纤维矿物纤维聚合物纤维聚合物纤维3.2SMA目标配合比设计过程目标配合比设计过程1材料的选择材料的选择2选择初试选择初试级配级配3选择初试选择初试沥青用量沥青用量Pb混合料中沥青合理用量；Gb沥青相对密度g/cm3；Vbe单位混合料中有效沥青体积cm3；Gmb沥青混合料的毛体积密度g/cm3；Gmv单位混合料中集料质量cm3/g；C系数，与面干吸水率有

11、关，当W1%时，一般用0.8；W=1%1.5%时，用0.6；W=1.5%2.0%时，用0.5；W面干吸水率，%；Pc纤维在混合料中的掺量，%；K系数，木质纤维素取2；矿物纤维素取1；V设计空隙率，%。计算公式：计算公式：4确定设计确定设计级配级配5确定最佳确定最佳油石比油石比6目标配合比目标配合比检验检验4 4沥青路面抗滑性与降噪性沥青路面抗滑性与降噪性 路面的抗滑性能由路面的两种表面构造路面的抗滑性能由路面的两种表面构造,即微即微观和宏观构造提供。观和宏观构造提供。微观构造：微观构造：指构成路面结构的集料表面的纹理或指构成路面结构的集料表面的纹理或粗糙度。粗糙度。宏观构造：宏观构造：是路面集

12、料之间形成的宏观粗糙纹理是路面集料之间形成的宏观粗糙纹理,是表面的粗糙度是表面的粗糙度,也称表面的构造深度也称表面的构造深度,由表面碎石由表面碎石颗粒之间的空隙构成颗粒之间的空隙构成4.1沥青路面抗滑性沥青路面抗滑性混合料的级配混合料的级配路面的潮湿程度路面的潮湿程度 Description of the contents 影响抗滑性影响抗滑性的因素的因素石料的性质石料的性质 滑溜污染物滑溜污染物路面的施工路面的施工评价指标与测试方法评价指标与测试方法1 1构造深度构造深度2 2摆值摆值3 3横向摩擦系数横向摩擦系数铺砂法、激光构造深铺砂法、激光构造深度仪度仪摆式仪摆式仪横向摩擦系数测试车横向

13、摩擦系数测试车 SMASMA路面的抗滑性路面的抗滑性 SMA混合料采用磨光值高的优良石料，从根本上保混合料采用磨光值高的优良石料，从根本上保证了路面的抗滑能力。证了路面的抗滑能力。SMA路面面层底部集料间的空隙大部分都被沥青玛路面面层底部集料间的空隙大部分都被沥青玛蹄脂填充，而表面空隙则是部分被填充，这就形成了粗蹄脂填充，而表面空隙则是部分被填充，这就形成了粗糙的、开口的表面构造。同时，由于糙的、开口的表面构造。同时，由于SMA的骨架结构能的骨架结构能够有效的抵抗行车荷载的作用，使得路表面能够长期的够有效的抵抗行车荷载的作用，使得路表面能够长期的保持这种宏观纹理。良好的宏观纹理能够迅速排除路面

14、保持这种宏观纹理。良好的宏观纹理能够迅速排除路面的积水，使集料颗粒穿透车轮下的水膜与轮胎接触，从的积水，使集料颗粒穿透车轮下的水膜与轮胎接触，从而保证了在任何速度下良好的抗滑性能。而保证了在任何速度下良好的抗滑性能。SMA路面路面普通沥青路面普通沥青路面v轮胎轮胎/路面噪声路面噪声 车辆在道路行驶过程中产生的交通噪音，主要可以分为两类：车辆在道路行驶过程中产生的交通噪音，主要可以分为两类：一种主要是由车辆的动力装置及其相关部件引起的动力噪声；一种主要是由车辆的动力装置及其相关部件引起的动力噪声；另一种则是由于汽车在行驶时由于轮胎和路面之间的相互作用所产生另一种则是由于汽车在行驶时由于轮胎和路面

15、之间的相互作用所产生的，其中还包括在特殊的行驶条件下，如急刹车、急转弯、起步或路面有的，其中还包括在特殊的行驶条件下，如急刹车、急转弯、起步或路面有积水等情况产生的振明声和溅水声等，叫做轮胎积水等情况产生的振明声和溅水声等，叫做轮胎/路面噪声。路面噪声。当行驶速度超过当行驶速度超过50km/h时，轮胎路面噪声将趋严重，成为主要噪声时，轮胎路面噪声将趋严重，成为主要噪声源；当道路处于潮湿状态下，较低车速时，轮胎路面噪声也较为突出。源；当道路处于潮湿状态下，较低车速时，轮胎路面噪声也较为突出。4.2沥青路面降噪性沥青路面降噪性v 空气泵吸噪声空气泵吸噪声 当轮胎在路面上滚动时，会产生空气泵吸效应。

16、这种空气泵吸效应当轮胎在路面上滚动时，会产生空气泵吸效应。这种空气泵吸效应产生的噪声成为空气泵吸噪声。产生的噪声成为空气泵吸噪声。v振动噪声振动噪声 振动作用引起的噪声主要是轮胎在路面上滚动时胎面和胎侧振动引振动作用引起的噪声主要是轮胎在路面上滚动时胎面和胎侧振动引起的噪声，主要包括冲击振动噪声、滑移振动噪声、复原振动噪声和路面起的噪声，主要包括冲击振动噪声、滑移振动噪声、复原振动噪声和路面振动噪声。振动噪声。v空气动力性噪声空气动力性噪声 轮胎滚动时，轮胎周围的气流受扰，在轮胎后部和路面之间产生湍流，轮胎滚动时，轮胎周围的气流受扰，在轮胎后部和路面之间产生湍流，引起空气压力的变化，从而产生空

17、气动力噪声。引起空气压力的变化，从而产生空气动力噪声。轮胎轮胎/路面噪声机理路面噪声机理影响因素影响因素影响因素描述影响因素描述轮胎轮胎轮胎构造；花纹；胎面橡胶；沟槽深度；轮胎构造；花纹；胎面橡胶；沟槽深度；轮胎尺寸；轮胎旋转方向轮胎尺寸；轮胎旋转方向路面路面路表纹理；路面材料；空隙率；路面劲路表纹理；路面材料；空隙率；路面劲度；路面湿度；度；路面湿度；汽车汽车车速；发动机功率；驱动力矩；传动装车速；发动机功率；驱动力矩；传动装置；荷载；操作情况置；荷载；操作情况环境环境路况；风速；背景噪声路况；风速；背景噪声影响路面噪声因素影响路面噪声因素测试方法测试方法整车远场测试法、整车近场测试法、拖车

18、法近场测试法、整车远场测试法、整车近场测试法、拖车法近场测试法、室内测试法室内测试法SMA路面的降噪性路面的降噪性 轮胎-路面的接触噪声与路表面的纹理特性有重要的关系。研究表明，增加宏观构造的数量可降低轮胎的泵气噪声。SMA混合料粗集料多，所用石料质量好，路面表面构造深度大，使得SMA路面具有良好的宏观构造，赋予了SMA路面吸收衰减车轮滚动噪声的性能。欧洲和美国各州的研究表明,与AC路面相比,SMA路面可降低噪声2dB(A)左右;相对水泥路面可达5dB(A).5 5施工工艺施工工艺施工工艺施工工艺5.1施工温度：施工温度：与普通沥青混合料相比，与普通沥青混合料相比，改性沥青混合料的施工温度改性

19、沥青混合料的施工温度应根据改性沥青的粘度适当的提高，一般较普通沥青混合应根据改性沥青的粘度适当的提高，一般较普通沥青混合料施工温度提高料施工温度提高10 20 。SMA混合料中由于含有较混合料中由于含有较多的冷矿粉，而拌合温度应该更高一些。多的冷矿粉，而拌合温度应该更高一些。原材料、成品、集料烘干、加热、混合料拌和及出产原材料、成品、集料烘干、加热、混合料拌和及出产等各个环节的温度，均应该严格按施工规范或技术要求的等各个环节的温度，均应该严格按施工规范或技术要求的规定，随时进行检验。规定，随时进行检验。SMASMA路面施工温度范围路面施工温度范围 工序工序 不使用改性沥青SBS类改性沥青测试位

20、置沥青加热温度沥青加热温度150160160165沥青加热罐 集料加热温度集料加热温度 185195190200 热料提升筒SMASMA混合料出场温度混合料出场温度 160170175185 运料车混合料最高温度混合料最高温度 195195 贮料仓和运料车摊铺温度摊铺温度 不低于150不低于160 摊铺机初压温度初压温度 不低于140不低于150 碾压层内部复压温度复压温度 不低于120不低于130 碾压层内部碾压终了温度碾压终了温度不低于110不低于120 碾压层内部开放交通温度开放交通温度 不高于50不高于60路面内部或表面5.2 SMA5.2 SMA混合料的拌制混合料的拌制混合料的拌制混

21、合料的拌制SMASMA混合料应在沥青拌和厂进行拌制，拌制时应注意纤维的加混合料应在沥青拌和厂进行拌制，拌制时应注意纤维的加入、拌和时间与温度均应严格控制并拌和均匀；入、拌和时间与温度均应严格控制并拌和均匀；SMASMA混合料若长时间的贮存，将发生沥青析漏现象，从而使混混合料若长时间的贮存，将发生沥青析漏现象，从而使混合料中沥青分布不均匀，合料中沥青分布不均匀，SMASMA混合料的贮存不能过夜，当天拌和混合料的贮存不能过夜，当天拌和的混合料必须当天摊铺并碾压完毕。的混合料必须当天摊铺并碾压完毕。5.35.3混合料的运输与摊铺混合料的运输与摊铺混合料的运输与摊铺混合料的运输与摊铺l 由于由于SMA

22、SMA中沥青玛蹄脂的粘性较大，运料车的车厢中沥青玛蹄脂的粘性较大，运料车的车厢 底部应涂刷较多的油水混合物；底部应涂刷较多的油水混合物；l 为防止混合料运输过程中温度下降过快而使运料车为防止混合料运输过程中温度下降过快而使运料车表面的混合料结成硬壳，要求运料车加盖苫布；表面的混合料结成硬壳，要求运料车加盖苫布；l 要求缓慢、均匀，连续不间断地摊铺，摊铺过程中要求缓慢、均匀，连续不间断地摊铺，摊铺过程中不得随意变更速度或中途停顿；不得随意变更速度或中途停顿；l SMASMA生产时拌和机生产效率降低，摊铺机供料不足生产时拌和机生产效率降低，摊铺机供料不足的问题比较突出，难以保证摊铺机不间断地均匀摊

23、铺。的问题比较突出，难以保证摊铺机不间断地均匀摊铺。因此摊铺机的摊铺速度应缓慢，一般不超过因此摊铺机的摊铺速度应缓慢，一般不超过180m/h180m/h240m/h240m/h。l 摊铺机要与拌和设备的生产能力应匹配，运料车应摊铺机要与拌和设备的生产能力应匹配，运料车应稍有富余。稍有富余。5.45.4路面的碾压成型路面的碾压成型路面的碾压成型路面的碾压成型l注意不能在温度下降过多后才开始碾压，碾压的最低注意不能在温度下降过多后才开始碾压，碾压的最低温度约为温度约为130130。lSMASMA路面必须采用刚性压路机碾压。路面必须采用刚性压路机碾压。l碾压过程为三阶段，初压，采用碾压过程为三阶段，初压，采用10t10t的钢筒压路机紧的钢筒压路机紧跟在摊铺机后碾压跟在摊铺机后碾压1 1遍；复压，刚性压路机静压遍；复压，刚性压路机静压3 3遍，或振动碾压遍，或振动碾压2 23 3遍；终压，较宽的刚性压路遍；终压，较宽的刚性压路机碾压一遍，至此即可接束碾压。机碾压一遍，至此即可接束碾压。l严格控制碾压次数，切忌过碾。一般要求的碾压速度严格控制碾压次数，切忌过碾。一般要求的碾压速度不能超过不能超过4km/h4km/h5km/h5km/h。