SMA-13配合比設計步驟

武效玲

山西施宇公路工程質量檢測有限公司 山西大同 037000

1 SMA的定義和特性

SMA是瀝青馬蹄脂碎石混合料的簡稱。它是一種以瀝青、較多礦粉、少量的纖維穩定劑組成的膠泥結合料，填充并裹覆礦質混合料表面和骨架空隙中，之后形成骨架-密實型瀝青混合料。其特性為“三多一少”。三多是指瀝青用量多、礦粉用量多、以及4.75mm以上的粗集料用量多；一少是指4.75mm以下的細集料用量少。SMA構成特性與其密級配瀝青混合料相比具有良好的耐久性、抗高溫穩定性、抗低溫開裂性，增加了表面粗糙度，瀝青面層的抗滑性能有很大的提高。

2 SMA-13配合比設計步驟

2.1 原材料的選取

（1）瀝青為了提高SMA的高溫穩定性、低溫抗裂性，可優先選用SBS改性瀝青，因為SBS具有橡膠的彈性和樹脂的熱塑性。我們采用的是SBS改性瀝青（I-C）其試驗結果見表1：

（2）粗集料宜選用表面粗造、棱角性好、針片狀顆粒少、破碎面多、壓碎指標值和磨耗值較小的碎石。我們選用了石灰巖堿性碎石，各種粗集料規格的試驗結果見表2：

（3）細集料SMA-13的細集料是指＜2.36mm的顆粒含量，在SMA中只占很小的比例。我們選用了（0-5）mm石屑，其試驗結果見表3：

表1 SBS改性瀝青（I-C）技術指標

表2 粗集料的技術指標

表3 細集料的技術指標

（4）填料SMA所用的填料必須是石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石磨細的礦粉。我們所用礦粉是采用石灰巖磨細的，其試驗結果見表4：

（5）纖維穩定劑SMA中所摻的纖維穩定劑宜選用木質纖維、礦物纖維。我們采用的是木質纖維，其摻量為瀝青混合料重量的0.3%，且木質纖維應放在有棚蓋的地方。

表4 礦粉的技術指標

3 設計礦料級配的確定

設計初試級配SMA-13瀝青混合料中粗集料骨架的分界篩孔是4.75mm，我們根據原材料的篩分結果以4.75mm的通過率為中值、中值±3%設計3種不同的礦料級配，其中礦粉用量保持在10%左右，9.5mm的通過率接近中值，進行初試級配設計。根據各種礦料的篩分結果（見表5）先確定SMA-13的三種級配（級配1、級配2和級配3），4.75mm篩孔通過率分別為30.5%、27.4%、23.9%，三種級配組成（見表6）。分別確定三種級配的VCADRC、合成毛體積相對密度γsb、合成表觀相對密度γsa、有效相對密度γse。把每個合成級配中小于粗集料骨架分界篩孔4.75mm的集料篩除，用搗實法測定粗集料骨架的松方毛體積相對密度γs，計算粗集料骨架混合料的平均毛體積相對密度γCA，本次配合比的初試油石比按6.2%雙面各擊實50次制作試件，確定VCAmix及VMA等指標見表7和表8，滿足VCAmix＜VCADRC及VMA大于16.5%的要求確定級配。當有一組以上的級配同時符合要求時，以粗集料骨架分界集料通過率大且VMA較大的級配作為設計級配[1]。

根據SMA-13設計配合比各項技術指標的要求，空隙率應控制在3-4%。本次油石比為6.2%時空隙率為3.8%且其它指標（VMA、VCAmix、穩定度、飽和度等）均符合設計要求，根據實際工程應用經驗，選取6.2%為設計油石比[2]。

表5 各種礦料的篩分試驗結果

表6 三種級配的設計組成結果

表7 VCADRC測試結果

表8 初試級配的體積分析

表9 瀝青混合料馬歇爾試驗結果

表10 礦料配合比及油石比

4 SMA-13配合比設計檢驗

根據最終確定的級配2和最佳油石比6.2%進行了60℃高溫穩定性、水穩定性、低溫抗裂性檢驗，謝倫堡析漏、肯塔堡飛散試驗，均符合技術要求。

對 上 表 的 體 積 進 行 分 析：級 配1VCAmix＞VCADRC不符合要求，粗集料在瀝青混合料中的嵌擠效果不好；級配3VCAmix＜VCADRC，符合嵌擠型級配要求，但空隙率有點偏大，因此選取級配2為設計級配。

5 確定設計瀝青用量

按級配2稱取礦料，采用3種不同油石比5.8%、6.2%、6.6%，雙面各擊實50次成型馬歇爾試件，然后將成型的試件進行馬歇爾穩定度試驗，試驗結果見表9。

6 目標配合比設計結論

根據試驗檢測結果，綜合各項技術指標要求和相關驗證試驗，推薦瀝青混合料目標配合比見表10：

7 結語

SMA-13配合比設計就是要從源頭原材料抓起，層層把關，最終得到合理經濟的配合比。既保證了路用性能，又為工程節約了成本。