SMA级配超薄磨耗层路用性能的对比研究

李金锋

（霸州市交通运输局公路管理站，河北 霸州 065700）

0 引言

近些年来，随公路交通事业的不断发展，超载和重交通现象日趋严重。在行车荷载以及自然因素的作用下，路面车辙和路表功能衰减等非结构性破坏现象已十分普遍。因此，在新建公路上铺筑抗滑表层或在原路面上加铺磨耗层时，进行预防性养护以提高其路用性能是非常必要的。

SMA混合料属于骨架密实型结构，具有耐磨抗滑、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙等优点。相应的超薄磨耗层具有构造深度大、摩擦系数大、抗滑性能好、抗车辙性能好的特点，适用于重交通的面层养护。

因此，研究不同级配超级磨耗层的路用性能对提高我国高等级路面建设和养护具有非常重要的实际意义

1 原材料和配合比设计

由于超薄磨耗层处于沥青面层上层或水泥混凝土路面面层表面，其直接受到行车荷载和自然因素的影响。因此，设计时对原材料（沥青、矿料）的要求较高。一般情况下，沥青采用软化点、60℃黏度及5℃延度指标较高的改性沥青，粗集料的压碎值和磨耗损失也具有较高的要求。本试验采用SBS改性沥青。SBS改性沥青主要技术指标见表1，其各项指标符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）的要求。

表1 SBS改性沥青主要技术指标

集料采用玄武岩，粗集料冲击值为3.4%，磨耗值为8.7%，压碎值为11%，矿粉采用石灰岩。集料和矿粉各项指标均符合技术要求。

SMA—5与SMA—10的矿料级配曲线见图1。与SMA—5相比，SMA—10的粗集料在4.75～9.5mm多出32%，充分体现了多碎石、多粗集料、断级配的骨架结构特点。

图1 两种不同类型的矿料级配曲线

2 路用性能试验对比

本文根据室内试验和试验路段对2种不同类型的混合料路用性能分别进行对比。

室内试验依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052—2000）进行高温稳定性（车辙、马歇尔）、水性稳定性（浸水马歇尔、冻融劈裂）的性能检测。试验路段根据《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）对路面进行摩擦因素、构造深度、渗水系数的性能测试。

2.1 高温稳定性试验对比研究

（1）车辙试验对比

试验采用部标，试验温度为60℃，轮压力为0.7MPa，永久变形时间为1h。试验结果见表2。

表2 车辙试验结果

由表2可知，SMA—10的永久变形小于SMA—5，且动稳定度大于SMA—5，说明SMA—10抗车辙性能优于SMA—5。

（2）马歇尔试验对比

由于改性沥青较黏稠，故本试验温度采用60℃，加载速率为50mm/min。试验结果见表3。

表3 马歇尔试验结果

由表3可知，SMA—10的稳定度大于SMA—5，流值小于SMA—5，即SMA—10能承受的最大荷载变形量小于SMA-5。由于试验所用沥青为改性沥青，相关规范未对其流值范围做出要求。

2.2 水稳定性试验对比研究

（1）浸水马歇尔试验对比

浸水马歇尔试验和标准马歇尔试验相比，不同之处在于试件需在恒温水槽里保温48h。试验结果见表4。

表4 浸水马歇尔试验结果

由表4可知，SMA—10与SMA—5两者均满足规范要求，但SMA—5的残留稳定性略大于SMA—10。

（2）冻融劈裂试验对比

该试验将试件随机分为2组，一组试件在室温下保存备用，另一组试件在真空饱水下保持15min，然后恢复常压，在水中静置0.5h，试件先在-18℃中放置16h，然后在60℃水槽中保温24h。最后再将2组试件放入25℃的恒温水浴中保温2h，加载速率为50mm/min。试验结果见表5。

表5 冻融劈裂试验结果

由表5可知，SMA—5的残留强度比略大于SMA—10。

浸水马歇尔试验和冻融试验表明，SMA—5的水稳定性比SMA—10要好。

2.3 抗滑性能检测

在试验路段，采用手工铺砂法和摆式仪测定路面的构造深度和摩擦系数。检测数据见表6。

表6 抗滑性能检测结果

由表6可知，SMA—10超薄磨耗层的表面构造深度及摩擦因素较SMA—5大，路面抗滑能力显著提高。

2.4 渗水系数的检测

本试验采用路面渗水仪测定路面的渗水系数。检测结果见表7。

表7 渗水系数检测结果

经检测，两种类型的混合料均渗水，但因下层为水泥混凝土路面，其不透水，可以有效防止向下渗水。

3 结语

（1）路用性能试验结果表明，2种类型的沥青混合料均满足规范要求，但SMA—10与SMA—5相比，SMA—10的粒径较大，其构造深度较大，摩擦系数较大，抗滑性能更强，骨架结构更明显，形成的嵌挤压力更大，抗车辙性能更强，更能突出超薄磨耗层的表面功能。SMA—10广泛适用于新建公路铺筑磨耗层和旧路面加铺抗滑表层，可用于高等级公路的维护和预防性养护，对我国公路建设和养护人员具有一定的参考意义。

（2）两种类型的SMA混合料均渗水，而渗水与路面压实工艺和压实质量相关。因而，如何解决薄层路面的压实问题以便解决路面的渗水问题还有待研究。

（3）新摊铺的薄层与原路面的黏结性能状况，受力方式还有待研究。

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