SMA13改性沥青配合比设计

1、改性沥青SMA-13沥青混合料配合比设计方法徐敏【常州交通工程有限公司常州213022】摘要：以具体试验结果为依据，通过对实际工程中改性沥青SMA-13配合比设计方法的示例，详细说明设计方法的步骤，并结合实践经验提出了相关参考意见。关键词：改性沥青SMA-13沥青混合料配合比设计方法前言沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是近年来在国际上出现的一种非常引人注目的新型沥青混合料，以其优良抗车辙性能和抗滑性能而闻名于世。第一条SMA路面始建于20世纪60年代中期的德国，已有40多年的历史，至今仍然在良好地使用着。1992年，SMA在我国首都机场高速首次运用，北京首都机场是我国最重要的航空港，是国家的门户

2、，被誉为“国门第一路”。SMA-13沥青混合料的配合比设计过程与通常的热拌沥青混合料完全不同，下面就以某高速公路工程上面层改性沥青SMA-13沥青混合料的配合比设计过程作为一个实例，详细阐述配合比设计的整个过程及步骤。以公路工程集料试验规程（JTJ058-2000）、公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）、公路沥青路面施工技术规范（JTJ032-94）、苏高技（2003）22号文江苏省高速公路改性SMA路面上面层施工指导意见作为设计依据。一 材料选择和原材料试验对任何一个工程在配合比设计之前，材料选择和原材料试验是不可缺少的步骤，只有所有质量指标都符合要求，才允许使用。1沥

3、青路桥工程类改性沥青SMA-13沥青混合料配合比设计方法本工程选用SBS改性沥青，由镇江科氏沥青产品有限公司提供，SBS改性沥青的技术要求及试验结果：表一SBS改性沥青要求及试验结果项目单位规范要求试验结果试验方法针入度0.1mm50-8072JTJ0604延度cm>3040JTJ0605软化点>6084JTJ0606溶解度不小于%99合格JTJ0607闪点不小于%230合格JTJ0611表观相对密度/实测1.030JTJ0603蜡含量不小于%2合格JTJ0615弹性恢复不小于%70合格JTJ06622矿料（1） 粗集料应采用石质坚硬、清洁，不含风化颗粒，近似立方体颗粒的碎石，本次

4、采用镇江茅迪公司玄武岩碎石，各种材料的规模和质量要求如表二及表三。表二各种粗集料规格材料名称筛孔尺寸（mm）16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.0751#碎石10084.112.00.30.10.10.10.10.10.12#碎石10010097.98.10.20.10.10.10.10.13#碎石10010010091.40.60.20.10.10.10.1表三各种粗集料质量指标指标单位规范要裘试验结果1#碎石2#碎石3#碎石压碎值%2010.3表观相对密度/>2.52.9632.9542.937毛体积相对密度/>2.52.9062.895/吸水

5、率%<20.670.82/针片状%<155.36.7/<0.075mm含量%<10.10.10.1软石含量%<5合格坚固性%<12石质良好（2） 细集料采用坚硬、洁净、无风化、无杂质并有适当级配的玄武岩细集料，由镇江茅迪公司提供，规格和质量指标如表四及表五。表四细集料规格材料名称筛孔尺寸（mm）4.752.361.180.60.30.150.0754#碎石10084.060.130.89.35.55.0表五细集料质量指标质量指剽规范要求试验结果表观相对密度>2.52.928砂当量7085<0.075mm含量<12.55坚固性（%）<1

6、2石质良好外观情况洁净无杂质洁净无杂质3填料采用溧阳平桥矿粉厂生产的石灰岩碱性矿粉，矿粉必须干燥、清洁，矿粉质量技术要求见表六，从拌和机回收的粉料杜绝使用，以确保沥青面层的质量。表六矿粉规格及质量指标质量指标规范要求试验结果表观相对密度>2.52.674含水量（%）<10.17粒度范围<0.6mm100100<0.15mm90-10098.4<0.075mm75-10080.8外观无团粒结块无团粒结块系水系数<10.614抗剥落剂SMA-13沥青混合料用抗剥剂应有较强的抗考化性能，抗剥落剂掺加量为沥青用量的0.4%。本工程采用西安PA-1型抗剥落剂。5稳定剂

7、采用优良的木质素状纤维，掺加比例以沥青混合料总量的0.3%-0.4%。二第一阶段目标配合比设计阶段1配合比设计要求及标准表七SMA-13沥青混合料级配范围级配范围通过下列筛孔（方孔筛、mm）的质量百分率（%）16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075上限1001007532272420161312下限1009055221614121098表八马歇尔试验配合比设计技术要求试验项目单位技术要求马歇尔试件击实次数/两面各50次空隙率VV%3-4.5矿料间隙率VMA%不小于17粗集料骨架间隙率VCAmin/不大于VCADRC沥青饱和度VFA%75-85沥青用量合成集料

8、毛体积相对密度2.92.82.72.6/不小于5.7不小于6.0不小于6.3不小于6.6稳定度KN不小于6.0流值0.1mm20-50表九配合比设计验证指标技术要求检测项目单位技术要求谢伦堡析漏试验%不大于0.1肯特堡飞散试验%不大于20车辙试验动稳定度次/mm3000水稳定性、残留马歇尔稳定度试验%85渗水系数ml/min<20构造深度mm0.7-1.12矿料配合比计算首先确定SMA-13的三种级配A、B、C，调整4.75mm筛孔通过率分别为26.2%、27.5%和29.2%，三种级配设计组成见表十，分别测定三种级配的VCADRC，然后按油石比6.0%制作马歇尔试件，测定VCAmix及

9、VMA等指标，在满足VCAmix小于VCADRC、VMA大于17%的基础上确定级配，测定结果见表十一和表十二。表十三种级配的设计组成结果级配类型通过下列筛孔（方孔筛、mm）的质量百分率（%）13.29.54.752.361.180.60.30.150.075级配B4135.54811.593.563.226.218.416.414.012.311.89.8级配C413449.511.593.563.227.519.617.314.512.511.89.8级配C43.529.54111293.161.129.221.318.615.413.012.410.3表十一VCADRC测试结果级配类型松容

10、重（g/cm3）4.75mm通过率（%）粗集料毛体积密度（g/cm3）VCAdrc(%级配A1.64726.22.90243.25级配B1.65027.52.90243.14级配C1.65429.22.90243.01表十二初试级配的体积分析级配类型油石比（%）理论密度（g/cm3）毛体积密度（g/cm3）空隙率（%）VMA（%）VFA（%）VCAmix（%）级配A6.02.6152.4456.520.3668.0741.62级配B6.02.6152.4605.919.8770.1742.29级配C6.02.6152.4984.518.6375.9942.78要求/3-4.5>1775-

11、85 注：最大理论密度采用真空法实测。 由表十二数据可知：三个级配均符合VCAmix ， VMA>17 等体积指标要求，因此在三个级配中选择 4.75mm 通过率最大的级配，所以选用级配为设计级配。（如三个初试级配均不能满足上述条件的设计要求，则应该重新选定三个级配进行试验） 3马歇尔稳定度试验按比例称取矿料配制级配C，分别采用3种油石比5.8%、6.1%、6.4%制作马歇尔试件，进行马歇尔稳定度试验，试验结果列于表十三。表十三马歇尔试验结果级配类型油石比（%）稳定度（KN）流值（0.1mm）空隙率（%）VMA（%）VCAmix（%）VFA（%）毛体积密度（g/cm3）理论密度（g/cm

12、3）SMA-135.88.820.65.218.8542.972.482.4862.6226.19.826.84.118.5442.777.692.5032.6116.49.531.23.418.5142.781.542.5132.602要求>6.020-503-4.5>17 沥青用量的确定 根据SMA-13设计规范要求，当使用沥青混合料的毛体积密度时，空隙率应控制在4%左右，本次设计中油石比为6.1%时，空隙率为4.1%，且期货指标VMA、VCA、稳定度、流值、饱和度等均能满足设计要求，根据江苏的气候特点，故以6.1为设计油石比。5SMA-13目标配合比设计相关验证试验（1） 谢

13、伦堡析漏试验（烧杯法）该试验用于检测沥青混合料在高温状态下，从沥青混合料中析漏出来的多余的游离沥青的数量。试验条件：试验温度185，保温1小时后进行析漏测试。表十四析漏试验结果级配类型油石比（%）析漏1（%）析漏2（%）析漏3（%）平均（%）要求（%）SMA-136.10.0610.0550.0580.0580.1（2） 水稳定性检验按油石比6.1%制作马歇尔试件，进行马歇尔试验及48小时浸水马歇尔试验。表十五浸水马歇尔试验结果级配类型马歇尔稳定度（KN）浸水马歇尔稳定度（KN）残留稳定度S0（%）要求（%）SMA-139.88.687.885（3） 高温稳定性检验（动稳定度试验）表十六动稳定

14、度试验结果级配类型油石比（%）动稳定度试验（次/mm）123平均要求SMA-136.135003938420038793000（4） 肯特堡飞散试验的飞散损失量为3.2%，符合<20%的要求。（5） 试验表面构造深度为1.0mm，符合设计要求。（6） 渗水试验的渗水系数几乎接近于0，符合设计要求。6结论经过各项验证试验表明，本次目标配合比设计结果满足SMA-13设计规范要求，可用于生产配合比设计。因此，最佳油石比选定为6.1%。三第二阶段生产配合比设计阶段在目标配合比确定之后，应进行生产配合比设计，本工程采用英国ACP-3000型拌和机。试验前应首先根据级配类型，选择振动筛的筛号，使几个

15、热料仓的材料不致相差太多，最大筛孔应保证使超粒径排出。试验时，按目标配合比设计的冷热比例上料、烘干、筛分，然后取样筛分，利用计算机进行矿料级配计算。该工程拌和机采用振动筛为19mm、11mm、5.6mm、3.5mm四级。1各热料仓集料筛分结果，表十七热料仓号筛孔尺寸（mm）16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.0754#仓10085.15.60.30.20.20.20.20.20.23#仓10010095.23.20.60.50.50.50.50.52#仓1001001008321.30.90.70.60.31#仓10010010010080.255.532.6

16、20.612.85矿粉10010010010010010010010097.382.92热料仓集料密度结果，表十八热料仓号4#仓3#仓2#仓1#仓表观相对密度2.9642.9582.9552.906毛体积相对密度2.8982.871/3生产配合比矿料计算，表十九级配类型（用量比）通过下列筛孔（方孔筛、mm）的质量百分率（%）13.29.54.752.361.180.60.30.150.075SMA-134131.571010.593.959.827.418.916.414.112.811.89.4要求90-10055-7522-3216-2714-2412-2010-169-138-124VC

17、ADRC测试结果，表二十级配类型松容重（g/cm3）4.75mm通过率（%）粗集料毛体积密度（g/cm3）VCAdrc(%SMA-131.66127.42.884542.55马歇尔稳定度试验按上述比例称取矿料配制级配，成型试件，以最佳油石比6.1%±0.2%三种油石比，制做马歇尔试件，进行马歇尔试验，试验结果列于下表十二。级配类型油石比（%）空隙率（%）VMA（%）VFA（%）VCAmix（%）毛体积密度（g/cm3）理论密度（g/cm3）稳定度（KN）流值（0.1mm）SMA-135.94.317.575.340.432.5082.62110.029.36.13.817.478.0

18、40.412.5142.6149.627.86.33.417.480.540.432.5182.6069.729.56相关核证试验(1谢伦堡析漏试验，析漏损失为0.07，符合<0.1%的要求。(2水稳定性试验，浸水马歇尔残留稳定度为92.7%，符合>85%的要求。(3动稳定度试验为4183次/mm，符合3000次/ mm的要求。(4肯特堡飞散试验的飞散损失为4.0%，符合20%的要求。(5试验表面构造深度为0.9 mm，渗水试验几乎接近于0，均符合设计要求。综合上述试验结果发现VCAmixVCDDRC、VMA17%、空隙率、饱和度、稳定度、流值等体积指标均符合SMA-13设计要求，即该生产配合比设计是有效的。四第四阶段生产配合比验证阶段（试拌、试铺阶段）拌和机按照生产配合比结果进行试拌，并取样在室内进行马歇尔试验，检验是否符合规范标准要求。同时还进行车辙试验，浸水马歇尔试验、析漏试验、渗水试验、构造深度等相关验证试验，只有所有技术指标全部符合设计要求，才能交付正式施工。试拌马歇尔结果见表二十二，试铺结果见表二十三。表二十二试拌马歇