SMA配合比设计论文

1、公路沥青玛蹄脂碎石混合料目标配合比设计中铁二局五公司 摘要：沥青马蹄脂碎石混合料，是一种新型的沥青混合料结构。是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量的细集料组成的沥青马蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。它是由足够的沥青结合料和具有相当劲度的沥青玛蹄脂胶浆填充在粗集料形成的石石嵌挤结构的空隙中形成的。因此，它具有抗高温、低温稳定性，良好的水稳定性，良好的耐久性和表面功能（抗滑、车辙小、平整度高、噪音小、能见度好）。SMA路面耐久性好，故养护工作少，使用寿命长，综合经济效益和环境效益好。下面就我公司施工的陕西永咸高速公路SMA-16配合比设计为例，对整个配合比设计过程作一简要概述。

2、关键词 沥青玛蹄脂 目标 配合比 设计SMA目标配合比设计的最终目的是优选矿料级配、确定最佳沥青用量，符合配合比设计技术标准和配合比设计检验要求，以此作为目标配合比，供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。一、原材料的选用1、集料使用临潼韩峪石料厂生产的碎石，规格分别为：A料（19-9.5mm）、B料（9.5-4.75mm）、C料（4.75-2.36mm）。机制砂（2.36-0mm）、矿粉采用乾县五峰山西洼石料厂产石灰岩加工。各种材料技术性质试验结果如下序号技术指标单位试验值规范值1毛体积相对密度A料-2.7422B料-2.7263C料-2.7194机制砂-2.7355表观相对密度

3、A料-2.7722.66B料2.7462.67C料2.7482.68机制砂2.7352.69压碎值%18.52610洛杉矶磨耗率%16.42811磨光值423612吸水率%0.2113坚固性%14针片状颗粒含量大于9.5mm%4.612小于9.5mm%6.31815小于0.075mm颗粒含量（水洗法）%0.2116软石含量%1.6317与沥青的粘附性等级-5418一个破碎面%100100192个或2个以上破碎面%94.69020矿矿粉表观密度t/m32.7372.521含水量%0.3122亲水系数-0.6123塑性指数%3.2424加热安定性-合格2、沥青SBS改性道路石油沥青，技术性质试验结

4、果下表1。基质沥青为SK 90-A级道路石油沥青。技术性质试验结果见下表2。SBS改性沥青技术性质试验结果序号技术指标单位试验值规范值1针入度（25，100g,5s）0.1mm6860-802针入度指数PI0.2-0.43延度（5，5cm/min）cm55304软化点（RB）58.5555运动粘度（135）Pa·s 2.236闪点2652307溶解度%99.6998弹性恢复（25）%72651048h热贮存软化点差2.12.511密度（15）g/cm30.986-12老化（163，5h）质量变化%0.3±1.0针入度比%7460延度（5）cm32203、木质素纤维：北京垦特

5、莱公司生产，絮状。技术性质试验结果见下表木质素纤维技术性质试验结果汇总项目单位试验值规范值纤维长度mm4.56灰分含量%2118±5PH值-8.07.5±1.0吸油率-大于纤维质量的5倍含水率%2.854、抗剥落剂：陕西公路研究所二、矿料配合比例1、矿料颗粒分析以下结果是取不少于十次筛分结果的平均值作为最终确定矿料比例的筛分结果。筛孔（mm）通过方孔筛（mm）质量百分率（%）规格（mm）19.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.07510087.544.38.31.20.7010095.27.91.00.6010094.410.54.71

6、.80.60机制砂10092.350.734.322.816.56.8矿粉10099.698.580.72、矿料配合比通过电脑配料，得到以下比例集料规格（mm）19-9.59.5-4.754.75-2.36机制砂矿粉配合比例上限（%）49257811配合比例中值（%）48284911配合比例下限（%）4831010113、确定初试级配：由于混合料公称最大粒径大于13.2mm，故以设计矿料级配范围中4.75mm作为粗集料骨架的分界筛孔。SMA-16混合料矿料级配范围筛孔（mm）191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(%)10090-10065-8545

7、-6520-3215-2414-2212-1810-159-148-12初试级配编号各筛孔（mm）通过量（%）19161329547523611806030150.075A10093.972.753.928.219.615.613.812.812.19.4B10094.073.354.126.620.316.014.213.112.39.5C10094.073.754.524.020.816.314.413.312.49.64、集料捣实状态下骨架间隙率级配类型粗集料的混合毛体积相对密度ca粗集料在捣实状态下的相对密度s水的密度w(g/cm3)粗集料捣实间隙率(%)平均值(%)A（细）2.737

8、1.6350.99740.340.31.6330.99740.3B（中）2.7371.6270.99740.640.61.6250.99740.6C（粗）2.7361.6020.99741.441.41.6040.99741.45、计算各组初试级配的松装间隙率VCAmix=（1-mb×PCA/ca）×100mb初试油石比沥青混合料实测毛体积密度PCA粗集料的平均毛体积密度级配A： CA=(49×0.988×2.742+23×0.921×2.726+9×0.056×2.719)/( 49×0.988+23&

9、#215;0.921+9×0.056)=2.737 PCA=(1-0.299)×(100/106.4)=65.9%VCAmix=(1-2.427×0.659/2.737)×100=41.6%级配B： CA=(49×0.988×2.742+25×0.921×2.726+7×0.056×2.719)/( 49×0.988+25×0.921+7×0.056)=2.737 PCA=(1-0.282)×(100/106.4)=67.5%VCAmix=(1-2.416

10、×0.675/2.737)×100=40.4%级配A： CA=(49×0.988×2.742+27×0.921×2.726+6×0.056×2.719)/( 49×0.988+27×0.921+6×0.056)=2.736 PCA=(1-0.264)×(100/106.4)=69.2%VCAmix=(1-2.404×0.692/2.736)×100=39.2%级配A 混合料的VCAmix=41.6%大于粗集料在捣实状态下的骨架间隙率为40.3% ,对粗集料

11、的骨架已形成了干涉，不符合规范要求； 级配B 混合料的VCAmix=40.4%小于粗集料在捣实状态下的骨架间隙率为40.6% , 符合规范要求且形成骨架结构； 级配C混合料的VCAmix=39.2%远远小于粗集料在捣实状态下的骨架间隙率为41.4% ,约小于2.2%，说明在SMA沥青混合料中，粗集料骨架间隙率不能全部被细集料、沥青、设计空隙率之和所填满，混合料在施工过程中很容易产生离析，该级配也不合理。结论：选择矿料级配B型为最佳6、采用初试油石比制作马歇尔试件，计算体积指标初试油石比采用6%，击实次数为双面各50次，拌和温度180，击实温度165，测定并计算各体积指标各初试级配体积试验结果汇

12、总编号VCADRCtVCAmixVMA38.82.39040.616.5239.62.38739.616.8340.72.35137.517.6马歇尔试验指标级配毛体密度理论密度空隙率沥青体积百分率间隙率饱和度稳定度流值A2.4272.5073.213.616.480.58.773.975B2.4162.5073.613.516.778.49.753.844C2.4042.5074.113.517.276.38.973.512按VCAmixVCADRC及VMA16.5%的规定，确定B号级配为设计级配。三、确定沥青用量以初试油石比，选定的最佳级配，以0.3%为间隔，调整三个不同的油石比作马歇尔试

13、件，计算空隙率等各项指标。以空隙率为3.5%对应的油石比为最佳油石比。由于初试油石比为6.0%时空隙率为3.6%，故可将基准油石比定为6.1%，其余两个为5.8%、6.4%。歇尔试验结果汇总油石比 （%）5.86.16.4毛体积相对密度2.3882.4002.402稳定度 （KN）9.4010.9212.62流值 （mm）1.371.221.46空隙率 （%） 4.23.53.1间隙率 （%）16.016.116.2集料骨架间隙率 （%）5.03.0按技术规范规定的确定最佳油石比的方法和步骤，最终确定的最佳油石比为6.1%，其混合料的矿料间隙率为16.1%，不小于规范规定值.三、配合比检验进行

14、飞散和析漏试验，检测设计油石比的合理性，以及渗水、动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂试验等最小油石比油石比（%）6.15.95.75.55.3沥青混合料肯塔堡飞散损失（%）3.14.25.97.814.3根据肯塔堡飞散损失选定最小沥青用量（%）5.55最大油石比油石比沥青用量析漏1析漏2平均值标准要求6.05.660.0510.0530.0520.16.15.750.0550.0550.0550.16.25.840.0730.0690.0710.16.35.930.0830.0850.0840.16.46.020.1100.1100.1100.1根据谢伦堡析漏试验按规定最大油石比（%）6.22所选出的最佳油石比符合最大最小油石比的要求（最大最小油石比试验后作图，由图中查得）。配合比检验试验结果汇总序号项目名称试验结果规范值1动稳定度（次/mm）521650002水稳定性残留稳定度（%）87.6803冻融劈裂强度比（%）86.9804低温弯曲破坏应变（）315028005渗水性（mL/min）1080由表中试验结果可看出，各项指标均符合规范要求。SMA-16目标配合比所选的矿料配合比为A:B:C:机制砂:矿粉=