细粒式超薄SMA-5级配组成和路用性能的研究

论文摘要

SMA路面在我国的应用已有十多年的历史。自应用以来,几乎所有的混合料公称最大粒径均为13.2 mm和19.0 mm。在一些工程中,最大公称粒径为9.5mm的SMA混合料也有过成功的应用。但由于种种原因,国内外对于更细的最大公称粒径为4.75的SMA沥青混合料的研究和应用至今仍然较少,我国新规范也未涉及细粒式SMA-5沥青混合料的内容。细粒式SMA-5也存在很多优点。它可以使路面厚度减薄,所以可以作为预防性养护计划的一部分并且可以被更广泛应用。.研究表明,这种细粒式SMA-5可以成功设计出石—石骨架结构,并具有良好的抗车辙能力。本文以京秦高速公路SMA薄层罩面项目为依托,结合京秦高速公路的气候、交通条件及原材料特点,对最大公称粒径为4.75mm的细粒式SMA-5混合料进行了研究,研究内容包括集料、配合比设计、路用性能以及施工技术。首先从理论上分析了传统的SMA和细粒式SMA混合料的结构特点。其次对现行试验规程的集料压碎值试验方法进行了分析,对不同针片状含量的2.36mm4.75mm集料进行了试验,研究了针片状含量对集料压碎值和SMA-5型沥青混合料空隙率、水稳定性、高温稳定性、抗滑性能和集料破碎率的影响,并提出了针对小粒径骨架集料的压碎值试验方法;然后对以2.36mm和1.18mm筛孔计算的SMA-5级配进行了室内试验研究,对SMA-5混合料的马歇尔体积指标和路用性能的试验结果进行了较为细致的分析,结果表明,级配及沥青用量的变化都会影响VMA和VCAmix值的变化,级配的影响更甚;另外SMA-5沥青混合料以2.36mm筛孔为粗细集料的分界筛孔,并提出此关键筛孔的通过率范围为28%40%。最后,论文还结合京秦高速公路SMA罩面实体工程对SMA-5路面的施工工艺进行了探讨,并对其使用性能进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 国外对SMA 的研究和应用
• 1.2.2 国内SMA 技术研究综述
• 1.2.3 国内外对细粒式SMA 的研究概况
• 1.3 主要研究内容与技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 SMA 理论分析及试验方案设计
• 2.1 SMA 强度理论简析及体积结构特点
• 2.2 各国SMA 混合料的设计方法及技术要求
• 2.2.1 德国的SMA 设计方法
• 2.2.2 澳大利亚的SMA 设计方法
• 2.2.3 美国的SMA 设计方法
• 2.2.4 我国的SMA 设计方法
• 2.3 细粒式SMA-5 简介
• 2.3.1 细粒式SMA-5 的特点
• 2.3.2 细粒式SMA-5 的用途
• 2.3.3 国内外对沥青混凝土薄层罩面级配的研究
• 2.4 试验方案设计
• 第三章 SMA-5 原材料技术性能研究
• 3.1 集料的针片状含量
• 3.2 集料针片状含量与集料压碎值的关系
• 3.3 集料针片状含量对沥青混合料的影响
• 3.3.1 集料针片状含量对沥青混合料体积指标的影响
• 3.3.2 集料针片状含量对沥青混合料路用性能的影响
• 3.3.3 提高表面构造深度的措施
• 3.4 减少针片状颗粒的途径
• 3.4.1 矿石产生针片状颗粒的机理分析
• 3.4.2 减少针片状颗粒的方法
• 本章小结
• 第四章 细粒式SMA-5 级配组成设计
• 4.1 原材料性能试验结果
• 4.2 SMA-5 体积特性分析
• 4.2.1 级配确定
• 4.2.2 沥青用量预估
• 4.2.3 马歇尔试验
• 4.2.4 VCADRC 变化规律研究
• 4.2.5 VMA 变化规律研究
• 4.2.6 VCAmix 变化规律研究
• 4.2.7 击实功对体积指标的影响
• 4.2.8 最佳沥青用量的确定
• 4.3 粗细集料分界筛孔的确定
• 4.3.1 马歇尔体积指标比较
• 4.3.2 高温稳定性比较
• 4.4 SMA-5 级配设计注意事项
• 本章小结
• 第五章 试验路SMA-5 配合比设计及施工
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 原路面结构
• 5.1.2 主要病害情况及处治方案
• 5.2 配合比设计
• 5.2.1 原材料技术性质
• 5.2.2 目标配合比设计
• 5.2.3 生产配合比设计
• 5.2.4 生产配合比验证
• 5.3 SMA-5 施工技术
• 5.3.1 主要控制点
• 5.3.2 施工技术
• 本章小结
• 主要结论与进一步研究建议
• 主要结论
• 进一步研究建议
• 参考文献
• 致谢