在過去幾個十年中,隨著交通流量的增加,各地的公路和街道承受著前所未有的壓力。車道因長期的重型交通而出現變形現象已成為普遍問題。為了應對這一挑戰,德國在1960年代開發了石材矩陣瀝青(SMA),這一新型的瀝青材料以其優健的耐變形性能,成為當前解決交通引起變形問題的有效選擇。
石材矩陣瀝青以70-80%的粗骨材含量為特徵,形成的石骨架能夠有效抵抗永久變形。
石材矩陣瀝青的首次應用可追溯至1968年在德國基爾附近的鋪設。自此以後,SMA在歐洲、澳洲、美國以及加拿大的住宅街道和高速公路上廣泛應用,成為一種經久耐用的瀝青鋪設選擇。
石材矩陣瀝青的結構由高比例的粗骨材、填料和纖維組成。該材料的典型組成為70-80%的粗骨材、8-12%的填料、6.0-7.0%的黏結劑,以及0.3%的纖維。この高骨材含量使得不同於傳統的密集級配瀝青,SMA能夠提供更多的石對石接觸,進一步增強其耐變形的能力。
高含量的石骨架不僅提高了耐久性,還確保了良好的粘結劑穩定性,防止了材料在運輸和鋪設過程中出現的粘結劑流失。
石材矩陣瀝青的混合和鋪設可以在與傳統熱混料相同的工廠內進行。在批次工廠中,纖維添加劑通過單獨包裝的壓縮包或散裝設備直接加入混合機中。為了確保纖維均勻分佈,混合時間可能會有所延長,並且需要控制混合溫度,以防止過熱或損壞纖維。
鋪設石材矩陣瀝青與傳統密集級配瀝青的主要不同之處在於壓實程序。由於多胎輥筒車可能會導致瀝青粘結劑豐富的材料在表面流動,因此鋪設時不同於常規方法。重型非振動鋼輪輥被認為是最理想的壓實方法,而在缺乏此設備的情況下,可以使用振動輥,但需將振動保持在最低限度,以避免粗骨材顆粒的破碎。
SMA鋪設層的最小厚度為名義最大骨材顆粒大小的2.5至3倍,較厚的鋪設層有助於達到適當的壓實密度標準。
石材矩陣瀝青的主要優勢在於其耐用性和抗變形能力。其表面紋理特性使交通產生的噪音低於傳統的密集級配瀝青,同時在某些條件下,其使用壽命甚至超過傳統的瀝青材料。然而,SMA的材料成本較高,生產和鋪設過程中的時間延遲也可能影響施工進度。由於其厚重的粘結劑膜在交通流通之前需要一定時間才能磨平,這導致在特殊情況下,開放交通的延遲問題。
在某些情況下,開放交通前需要添加少量清潔的砂石,特別是在初期摩擦力較低的情況下。
隨著交通量的持續增加,全球對耐久與可持續行車表面的需求也在上升。石材矩陣瀝青在這一背景下,展現了其作為新一代路面材料的潛力。然而,仍需對其長期性能進行深入研究,以確保其能夠滿足日益增長的交通需求和道路的耐久性挑戰。
在解決目前的交通引發的路面變形問題時,這種新材料是否能夠成為未來道路建設的標準選擇?