瀝青瑪蹄脂碎石混合料配合比的設計

【摘 要】瀝青瑪蹄脂碎石(簡稱SMA)路面，產生于20世 60年代的德國。SMA的結構可分成兩個部分:一部分是由粗集料構成的空間骨架;另一部分是由瀝青、礦粉及纖維組成的瑪蹄脂，瑪蹄脂填充在混合料骨架的空隙中，形成密實骨架結構。所以只有通過材料的選擇、選擇設計初試級配、確定粗集料松裝間隙率VCADRC、選擇適宜的瀝青用量、確定粗集料骨架間隙率VCAmix及集料間隙率VMA、確定級配、確定瀝青用量、從而進行混合料設計檢驗、最終完成SMA混合料配合比設計。

【關鍵詞】 SMA混合料配合比;粗集料骨架間隙率VCA mix ;集料間隙率VMA

The asphalt Ma hoof fat crushed stones mixture design that anticipate match's ratio

Gai Dong-hui

(Dongying city highway administration Dongying branch office Dongying Shangdong 257091)

【Abstract】The asphalt Ma hoof fat crushed stones(brief name SMA) road noodles， creation in 20 a life time 60's of Germany.SMA structure can dichotomous part:One part from thick gather to anticipate constitute of space framework;The Ma hoof that another a part constitute to from the asphalt， mineral powder and the fiber fat， the Ma hoof fat fill in the mixture anticipate the crevice of the framework， the formation airtight solid framework structure.So only pass material of choice， choice design the first attempt class go together with， assurance thick gather to anticipate loose pack cleft rate VCA DRC， choice feat asphalt dosage， assurance thick gather to anticipate the framework cleft rate VCA mix and gather to anticipate cleft rate VMA， assurance the class go together with， assurance asphalt dosage， carry on mixture to anticipate design examination thus， end completion SMA mixture anticipate match ratio design.

【Key words】SMA mixture anticipate a match ratio;Thick gather to anticipate the framework cleft rate VCAmix;Gather to anticipate a cleft rate VMA

1. 設計要點

SMA混合料為間斷級配，粗集料多，細集料少，礦粉用量多，瀝青用量也多。其設計要點主要包括兩個方面:(1)粗集料顆粒石-石接觸形成骨架結構，雖然粗細集料的劃分是通過2.36mm篩孔確定，但在SMA混合料中真正起嵌擠作用的是4.75mm以上部分，因而4.75mm通過率是個關鍵性指標，骨架設計時混合料必須有充分的粗集料骨架間隙率VCAmix、集料間隙率VMA等體積指標。(2)有足夠的瀝青結合料數量和具有相當勁度的瀝青瑪蹄脂膠漿填充在粗集料骨架嵌擠成的石-石結構的間隙中，瑪蹄脂膠漿設計規定了最小瀝青用量和空隙率技術指標。因此，配合比設計的任務就是確定骨架和瑪蹄脂部分各種材料的規格和比例。

2. 設計方法

SMA配合比設計具體有以下幾個步驟，其流程如圖1所示。

(1)SMA材料選擇;

(2)根據粗集料骨架間隙率確定具有良好嵌擠的礦料級配;

(3)確認所選擇級配的最小集料間隙率VMA及最小瀝青用量;

(4)選擇最佳的瀝青用量OAC，確認混合料的空隙率;

(5)評價SMA的各項試驗技術指標。

2.1 材料的選擇。

SMA混合料中的瀝青結合料必須滿足瀝青瑪蹄脂的需要，要有較高的粘度，符合一定的要求，以保證有足夠的高溫穩定性和低溫韌性;粗集料必須采用堅硬、粗造有棱角的石料，以充分發揮粗集料的嵌擠作用，并且滿足技術指標的要求;細集料最好采用人工砂，因其具有良好的棱角性和嵌擠性能，并有一定的級配，能改善混合料的高溫穩定性;填料必須使用磨細的優質石灰石粉，并滿足技術指標的要求;SMA中摻加纖維作為穩定劑，防止瀝青滴漏，在混合料中起加筋、分散、吸附、吸收瀝青和穩定的作用，并通過增加瀝青與礦料的粘附性，通過油膜的粘結，提高集料之間的粘結力。

2.2 選擇初試級配，測定VCADRC。以大窯灣疏港高速公路路面工程中表面層采用LSMA-13為例，其間斷級配如表1。

與以往的SMA配比不同的是在這個配合比的礦料級配中增加了三個非標準篩孔11.4mm、8.0mm、5.6mm，這樣更好的保證了粗集料顆料的規格，能充分發揮混合料中石-石結構的嵌擠作用。初試級配的選擇必須以標準級配范圍為基礎，每種初試級配可通過改變粗細集料的比例來選定，以4.75mm通過率為變化點，改變至少三個不同的通過率:22%、24%、26%，級配中固定礦粉的數量，保證0.075mm通過率在10%左右，同時使9.5mm通過率在要求范圍的中值左右。選擇三個不同級配的目的是選擇三個不同的瀝青混合料的集料空隙率VMA，以滿足VMA>17%的要求。以具體的試驗為例試驗的比例及級配如表2、表3。

選用的碎石是錦州稍戶產的玄武巖;改性瀝青為遼河油田AH-90#瀝青內摻5%改性劑(產地湖南岳化SBS4303)，木質素(產地遼寧省科學研究院)摻量為瀝青混合料總量的0.3%，機制砂及礦粉均用當地優質石灰巖加工而成。

按3組礦料級配比例配合，然后篩去4.75mm以下部分，測其搗實狀態下松方相對密度，計算粗集料松裝間隙率VCADRC。

2.3 選擇初試瀝青用量。

選擇初試瀝青用量首先要考慮關于SMA對最小瀝青用量的規定。只有在VMA符合要求的情況下，才能實現最小瀝青用量，如果礦料之間沒有足夠的間隙以填充瀝青結合料，就無法實現最小瀝青用量的規定。本例中規定最小瀝青用量為6.5%。

2.4 進行馬歇爾試驗，根據VCAmix、VMA確定設計級配。

按照確定的初試瀝青用量，用3組初試級配拌和制作馬歇爾試件，試件數量為每組不少于4個，每組試件的最大理論相對密度由公式計算而得。應特別注意的是，馬歇爾試件的擊實次數為雙面不能超過50次，因為粗集料數量多互相嵌擠，過度的擊實會使粗集料嚴重破碎。將成型的3組試件，采用表干法測定試件的毛體積相對密度，計算試件的空隙率VV，礦料間隙率VMA及粗集料骨架間隙率VCAmix，根據VMA>17%及VCAmix

將三組初試級配的試驗結果VCAmix與VCADRC比較，畫成圖2，從圖中可知滿足要求的4.75mm通過率為21.3%~25%，當空隙率為4%時，4.75mm的通過率為24.4%。綜上考慮選擇4.75mm的通過率為24.4%。

2.5 分析空隙率，確定最佳瀝青用量。

設計級配確定以后，在初試瀝青用量6.5%的基礎上變化不同瀝青用量范圍，進行馬歇爾試驗，根據空隙率VV確定最佳瀝青用量OAC。試驗結果如表5:

由表可見，理想的瀝青用量是空隙率4%時的用量，故取瀝青用量為6.5%為設計用量。

2.6 SMA混合料性能檢驗。

確定了最佳瀝青用量后，還必須進行下面的試驗檢驗:

(1)用車轍試驗進行高溫穩定性檢驗，要求>5500次/mm，實測結果為了6100次/mm;

(2)用殘留馬歇爾穩定度檢驗其水穩定性，要求>80%，實測結果為92.6%;

(3)用謝論堡析漏試驗檢驗最大瀝青用量，要求≯0.1%，實測結果為0.06%;

(4)用肯塔堡飛散試驗檢驗最小瀝青用量，要求≯15%，實測結果為3.4%;

(5)滲水系數要求<20ml/min，實測結果為6 ml/min;

(6)構造深度要求0.8~1.5mm，實測結果為1.0mm。

經檢驗合格的目標配合比，才能進行生產配合比，進而指導生產配合比。

參考文獻

[1] 公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2004)北京:人民交通出版社2004

[2] 沈金安，改性瀝青與SMA路面，北京:人民交通出版社1999

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[文章編號]1619-2737(2010)05-28-108