【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 驗(yàn)是了解分析 SMA 混合料構(gòu)造強(qiáng)度形成的重要手段，為今后尋求國內(nèi)的 SMA 混合料指出有力的依據(jù)。 粗集料多 ，且相互嵌擠是 SMA 具有較高高溫穩(wěn)定性的內(nèi)在原因。這樣的組成結(jié)構(gòu)與常規(guī)比較，具有較大的內(nèi)摩阻力。用三軸試驗(yàn)檢驗(yàn) SMA 混合料的內(nèi)摩阻力，并與密級(jí)混合料進(jìn)行比較。 (4)SMA 混合料劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn) SMA 混合料在規(guī)定條件下軸線加荷破壞時(shí)的應(yīng)力（劈裂強(qiáng)度）試驗(yàn)，直接得出垂直變形，在規(guī)定溫度和力載速率時(shí)劈裂破壞的力學(xué)性質(zhì)，這些測(cè)試的值將與常規(guī)混合料 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 5 頁 共 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行比較，從中取得材料的參數(shù)，為 SMA 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇力學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)，為設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)。 2 SMA原材料的性能分析 SMA 是瀝青瑪?shù)壑槭目s寫， 是一種以瀝青結(jié)合料與少量的纖維穩(wěn)定劑、細(xì)集料以及較多的填料組成的瀝青瑪?shù)壑畛溆陂g斷級(jí)配的粗集料骨架間隙中組成一體所形成的瀝青混合料，簡(jiǎn)稱 SMA。 SMA混合料屬于骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)、具有耐磨抗滑、密實(shí)耐久、抗疲勞、抗高溫車轍、減少低溫開裂等優(yōu)點(diǎn)。世界各國在實(shí)踐中已證明，設(shè)計(jì)選用合理的路面結(jié)構(gòu)，如果沒有優(yōu)質(zhì)的原材料和適宜的瀝青混合料配合比，也保證不了瀝青路面的使用性能。下面來介紹 SMA原材料的性能。 瀝青 瀝青的結(jié)構(gòu) 瀝青是黑色或暗黑色固體，半固體或粘稠狀物，由天然或人工制造而得，主要為高分子 烴類所組成，它們通?？梢允菤怏w，液體，半固體或固體，完全溶解于二硫化碳 。 瀝青是十分復(fù)雜的烴類和非烴類的混合物，是石油中相對(duì)分子量最大，組成及結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的部分。通常為了分析方便，并使結(jié)果能直觀地表現(xiàn)路用性能，而將瀝青分為幾個(gè)化學(xué)性質(zhì)比較接近的部分。一般將瀝青分為油分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)三個(gè)組分。瀝青就是以瀝青質(zhì)為膠核，膠質(zhì)被吸附于其表面，并逐漸向外擴(kuò)散，形成膠團(tuán)，膠團(tuán)再分散于油分中而形成一種膠體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。 瀝青是一種極為復(fù)雜的有機(jī)化合物，對(duì)其各組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)已做了不少的研究工作。一般認(rèn)為，油質(zhì)和蠟主要是由一些 直鏈烷烴所組成，這些直鏈烷烴又帶有不同長短的側(cè)鏈，有時(shí)在主鏈的鏈端還有不同數(shù)量的芳核。 在道路中理想的瀝青應(yīng)是低溫時(shí)有柔韌性不脆裂，高溫時(shí)抗永久變形能力大。但是由于瀝青的復(fù)雜組成結(jié)構(gòu)，使瀝青具有復(fù)雜的力學(xué)形態(tài)。低溫時(shí)，瀝青既硬又脆，這時(shí)它呈玻璃態(tài)，溫度升到一定時(shí)，它開始變軟而呈粘彈性狀態(tài)，溫度繼續(xù)升高而呈現(xiàn)粘流態(tài)。瀝青的這種隨著溫度升高而呈現(xiàn)的脆性 — 粘彈 — 粘流態(tài)的轉(zhuǎn)化情況，影響了它的路用性。使其低溫易裂，高溫易產(chǎn)生永久變形。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 6 頁 共 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 瀝青的技術(shù)性能 瀝青的粘結(jié)性：瀝青材料在外力作用下瀝青粒子產(chǎn)生相互 位移的抵抗剪切變形的能力。瀝青材料作為路面結(jié)合料，首先的技術(shù)性質(zhì)是粘結(jié)性，它是指瀝青材料在外力的作用下，瀝青粒子產(chǎn)生相互位移時(shí)抵抗變形的性能。 瀝青的感溫性：瀝青是復(fù)的雜的膠體結(jié)構(gòu)，粘度隨溫度的不同而產(chǎn)生明顯的變化，這種粘度隨溫度變化的感應(yīng)性稱為感溫性。它是決定瀝青使用時(shí)的工作性以致應(yīng)用于路面中的服務(wù)性的重要指標(biāo)。 瀝青粘附性：瀝青材料的主要功能之一，瀝青與集料的粘附性直接影響瀝青路面的使用質(zhì)量和耐久性。瀝青與集料粘附的基本機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的物理 — 化學(xué)過程。目前對(duì)于瀝青與集料的粘附性機(jī)理的解釋主要是： 表面能理論、極性理論和表面構(gòu)造理論等。干燥的石料，在室溫條件下，容易被瀝青所潤溫，亦即瀝青薄膜可以再在石料表面鋪展為薄層。但是瀝青薄膜在石料表面鋪展后，當(dāng)遇水時(shí)，水對(duì)瀝青的置換作用，可使瀝青膜薄自集料表面剝落下來。 瀝青的低溫性能：瀝青的低溫性能與瀝青路面的低溫抗裂性有密切的關(guān)系，瀝青的低溫延性與低溫脆性是重要的性能，多以瀝青的低溫延度試驗(yàn)和脆點(diǎn)試驗(yàn)來表征。 瀝青的耐久性：瀝青在使用過程中受到加熱，拌和，攤鋪，輾壓，交通荷載以及自然因素的作用，而使瀝青發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化。逐漸改變了其原有的性能 而變硬變脆，稱為老化。瀝青路面應(yīng)有較長的使用年限，因此要求瀝青材料有較好的抗老化性。 瀝青的技術(shù)指標(biāo) 試驗(yàn)所用的瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)結(jié)果如下所示： SBS改性瀝青技術(shù)性能指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果如表 1所示。 SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果 表 1 檢 測(cè) 項(xiàng) 目 技術(shù)要求 檢測(cè)結(jié)果 軟化點(diǎn)（環(huán)球法） （ ℃ ） ≥75 68 延度， 5cm/min ， 5℃ （ cm） ≥30 針入度 100g， 5s， 25℃ （ 1/10mm） 40～ 60 旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn) 163℃ ， 85min 延度 5cm/min， 5℃ （ cm） ≥20 針入度比 （ %） 70 損失量 （ %） ≤ 相對(duì)密度 實(shí)測(cè) 靜放離析軟化點(diǎn)差 163℃ 48h （ ℃ ） ≤ 運(yùn)動(dòng)粘度 135℃ （ ） ≤3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 7 頁 共 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 溶解度 （ %） ≥ 閃點(diǎn) （開口式） （ ℃ ） ≥230 287 彈性恢復(fù) 25℃ （ %） ≥80 94 基質(zhì)瀝青技術(shù)性能指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果如表 2所示。 基質(zhì)瀝青技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果 表 2 檢 測(cè) 項(xiàng) 目 單 位 檢 測(cè) 結(jié) 果 規(guī)范要求 針入度（ 25℃,5s,100g ） 60~70 軟化點(diǎn) ( Ramp。B ) ℃ ≦46 15℃ 延度（ 5cm/min） cm 100 ≦100 60℃ 動(dòng)力粘度 264 ≦180 閃點(diǎn) ℃ 278 ≦260 溶解度 (三氯乙烯 ) % ≦ 相對(duì)密度 25℃/25℃ / 蠟含量 % ≧ 旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn) 163℃ ， 5h 質(zhì)量損失 % ≧177。 殘留針入度比 % ≦65 10℃ 殘留延度（ 5cm/min） cm 8 ≦6 纖維素纖維 SMA混合料中的常用纖維材料有：木質(zhì)素纖維，礦物纖維，晴綸纖維，滌綸纖維，玻璃纖維 等聚合物化學(xué)纖維。纖維在 SMA混合料中作用是吸油，穩(wěn)定，增強(qiáng)，并提高 SMA混合料高溫下的抗剪強(qiáng)度。選擇纖維時(shí)主要應(yīng)考慮其吸油性，耐熱性，與瀝青的粘附性等指標(biāo)。 纖維素纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu) 纖維素是一種在自然界里經(jīng)常能取得的有機(jī)化合物。通過化學(xué)分解，木質(zhì)素和大部分半纖維素被分解之后，惰性最大的大分子 —— 纖維素留下來了。其經(jīng)驗(yàn)分子式為： （ C6H10O5） n n 大多數(shù)情況下約為 1000。 結(jié)構(gòu)式：（ n 大多數(shù)情況下約為 500）單獨(dú)大分子聯(lián)接在一起形成一個(gè)長鏈結(jié)構(gòu)的纖維素（ ARBOCEL）。 纖維 素的化學(xué)性能 SMA 瀝青混合料所摻的纖維素（ ARBOCEL ZZ8/1 和 VIATOP）其物理化學(xué)性能為： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 8 頁 共 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ PH 值 177。 1 （呈中性偏堿） 松散密度 25～ 30g/l 最大的纖維長度 約 5000μ m 平均纖維長度 約 1100μ m 平均纖維厚度 約 45μ m 在國外不考慮石料的酸堿性問題，因?yàn)槔w維素偏堿性，因此摻加纖維素的瀝青能與酸性石料較好結(jié)合。 根據(jù)工藝過程的長短，最高工藝溫度為 250℃，正常的攤鋪溫度則可高達(dá) 200℃；在正常的條件下能抗各種溶劑、酸、堿。 纖維素的顏色呈灰色的、細(xì)原纖維、長纖維的纖維素對(duì)生理無害的，對(duì)環(huán)境沒有污染。 纖維素纖維試驗(yàn)結(jié)果 為了在 SMA 中更好地吸附瀝青與礦粉，可摻加纖維使之在混合料中發(fā)揮加筋作用，使瀝青與礦粉能更好分散，不易成為膠團(tuán)，而具有增粘作用。 SMA 混合料開發(fā)初期并不采用穩(wěn)定劑，但由于瀝青膠漿的滴漏與混合料的離析，阻礙了 SMA 的廣泛應(yīng)用，后來采用了礦物纖維作為瀝青穩(wěn)定材料，使性能得到改善，后來相繼開發(fā)各種纖維使 SMA 的應(yīng)用得以推廣，木質(zhì)素纖維被認(rèn)為是最優(yōu)選擇。 所 以本次試驗(yàn)為 絮狀木質(zhì)素纖維 ，其 相對(duì)密度為 。檢測(cè)結(jié)果列于表 7。 木質(zhì)素纖維試驗(yàn)結(jié)果 表 7 指 標(biāo) 單 位 技術(shù)要求 試驗(yàn)結(jié)果 灰分含量 % 18177。5 PH值 / 177。1 吸油率 ,不小于 / 纖維質(zhì)量的 5倍 含水量（以質(zhì)量計(jì)），不大于 % 5 集料 集料 是由不同粒徑礦質(zhì)顆粒組成的混合物，它包括各種天然砂、人工砂、亂石和碎石，以及各類工業(yè)冶金礦渣。 集料按其粒徑范圍分為粗集料和細(xì)集料。 在瀝青 混合料中，粗集料是指粒徑大于 以上的碎石、破碎礫石、篩選礫石和礦渣等；粒徑小于 5mm 者稱為細(xì)集料 。粗 、細(xì)集料在混合物中分別起骨架和填充的作用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 9 頁 共 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 粗集料 瀝青與集料粘附性的優(yōu)劣，決定著瀝青路面的使用壽命。若粘附性很差，通車后不久路面就會(huì)出現(xiàn)大面積毀壞，所以選用石料時(shí)，特別應(yīng)作