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SMA技术在山区高速公路上的应用研究

项目名称：	SMA技术在山区高速公路上的应用研究
摘要：	一、简要技术说明：本课题于2008年8月由福建省交通厅批准立项。其立题背景是：福建省处于北纬23°31′~28°18′之间，靠近北回归线，属于典型的亚热带气候。年平均气温17~21°C，平均降雨量1400~2000mm，是中国雨量最丰富的省份之一。福建地形以山地丘陵为主，素有“八山一水一分田“之称，由西，中两列大山带构成福建地形的骨架。两列大山带均呈东北——西南走向，与海岸平行。针对上述气候和地形特点，福建省所建高速公路多为山区高速公路，坡陡弯急，桥隧相连，构造物多，再加上山区重车比例大，车辆垂直荷载与水平荷载均较大，因此要求沥青路面在高温季节要具有较大抗剪强度与抗车辙能力，在雨季要具有较强的抗水损害能力，高温稳定性与水稳定性为需要解决的主要矛盾，同时也要兼顾抗疲劳开裂性能和耐久性能。 SMA路面兼有抗车辙、抗裂、抗水损、抗滑与耐久等多方面的优良性能。它由粗集料构成的坚固集料结构给出优异的抵抗永久变形的能力，而合理填充粗集料结构空隙的丰富玛蹄脂（由细集料、填料、结合料及稳定剂组成）赋予SMA路面高度的耐久性，其粗糙、均匀的表面构造使提高SMA性能。采用改性沥青SMA做磨耗层（桥面铺装及隧道道面）正是为了利用改性沥青SMA的高性能，充分满足山区高速公路炎热、潮湿气候与特重交通荷载条件的需要。这种路面虽比传统沥青混凝土路面工程造价高，但使用寿命更长，养护费用低，因而全寿命成本仍较低。针对我省山区高速公路的特殊情况，由福建省高速公路建设总指挥部牵头，由福建省交通科学技术研究所、龙岩漳龙高速公路有限公司、福建省交通规划设计院与厦门公路局于2000年4月共同提出了开展“SMA技术在高速公路桥面铺装与隧道道面上的应用研究”科研项目，立足充分吸收国内外SMA路面与桥面的成功经验及美国SHRP科研成果（Superpave），结合漳龙高速公路和溪~新祠段（18公里）工程，开展SMA技术在桥面铺装与隧道道面上的应用的试验研究工程，旨在开发相应的成套技术，铺筑高性能、高质量、经济性好的桥面铺装和隧道道面，并促进SMA技术在我省高速公路上的推广应用，以指导我省今后高速公路沥青路面建设。在经过充分的调研的基础上，后将课题更名为“SMA技术在山区高速公路上的应用研究”，并正式向省交通厅提出申请。并于2000年8月得以批准立项。二、主要技术性能指标： 1、针对福建省山区高速公路的特殊情况，充分吸收国内外SMA路面与桥面的成功经验及美国SHRP科研成果（Superpave），结合漳龙高速公路和溪~新祠段（18公里）工程，开展“SMA技术在山区高速公路上的应用研究”课题研究。经过近5年的通车运营，漳龙高速公路和溪~新祠段（18公里）路面至今保持良好的路用性能，特别是龙岩段，路面平整密实。无泛油、松散、裂纹等病害，至今未有修补记录，主车道的路面综合评价指标PQI仍处在优良等级。实践证明，本课题研究取得了成功。 2、沥青上面层SMA混合料设计除吸取国内外SMA有关技术与经验外，还结合工程实际，首次在福建省范围内，应用了美国重大公路研究项目（SHRP）关于高性能沥青路面（Superpave）的研究成果。如在改性沥青的选择上，根据Superpave结合料性能分级规定确定改性沥青等级，从而避免了现行针入度分级方法的经验性和局限性，使结合料选择具有较好的科学依据；在混合料的设计上也参考了Superpave的体积设计法与美国1999年SMA规范，使SMA混合料设计更加合理。为了正确地进行混合料体积分析，采用实测沥青混合料最大理论密度。 3、首次在福建省范围内，采用了美国Superpave体积设计法对沥青中下面混合料进行设计。设计中采用美国PINE型旋转压实仪压实成型试件，设计空隙率控制在4%，对沥青混合料进行老化，采用有限沥青含量来计算混合料的体积参数。同时用马歇尔法成型试件，用其各体积参数做为沥青混合料生产控制指标。 4、首次在福建省范围内，在沥青路面上采用渗水试验来检验路面的空隙率，并提出了相应的控制指标，为今后对沥青路面进行无损检测提供了新的检测方法。 5、通过开展”SMA技术在山区高速公路上的应用研究”课题研究，开发的设计与施工成套关键技术，实践证明是可行的。可以用来指导SMA技术在福建省高速公路上的推广应用，也可指导全省今后高速公路沥青路面建设。 6、与传统路面结构形式相比，采用改性沥青SMA增加成本31%，虽然先期一次性投入较大，但5年来无需投入资金进行养护，先期增加的费用在运营头2年就可以收回。而且路面路用性能保持良好，使用寿命较长，全寿命成本较低，长期的经济效益与社会效益很显着。在福建省推广使用改性沥青SMA技术，前景广阔。
关键词：	山区高速公路；应用研究；superpave；改性沥青sma；福建省；高速公路沥青路面；sma混合料设计；sma路面；沥青混合料；路面综合评价指标
项目负责人：	陈金栋
参与人员：	吕峻岭,赖世桂,王巨创,邱榕木,陈阵,刘炳辉,陈筱华,黄淑芹,林祚明,林飞峰,林宇?,陈善堂,苏兴钜,江玲,李文滔,陈怡,马子嵘,林跃进
组织单位：	福建省高速公路建设总指挥部
主持或承担单位：	厦门市公路局,福建省交通规划设计院,龙岩漳龙高速公路有限公司,福建省交通科学技术研究所
项目类别：	地方交通科技项目
起止年限：	2000-4-15～2006-8-16
立项年份：	2000