改性沥青SMA-13沥青混合料

改性沥青改性沥青 SMA 13 沥青混合料沥青混合料 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 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 2 52 928 砂当量 7085 0 075mm 含量 12 55 坚 固性 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 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 mm 3000 水稳定性 残留马歇尔稳定度试验 85 渗水系数 ml min1775 85 VCADRC 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 VCAmix17 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 cm3 SMA 135 88 820 65 218 8542 972 482 4862 6226 19 826 84 118 5442 777 692 5032 6116 49 531 23 41 8 5142 781 542 5132 602 要求 6 020 503 4 5 17 VCAmix75 85 4 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 058 0 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 8 85 3 高温稳定性检验 动稳定度试验 表十六动稳定度试验结果 级配 类型油石比 动稳定度试验 次 mm 123 平均要求 SMA 136 13500393842003879 3000 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 255 532 620 612 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 13 41 31 5 7 10 10 593 959 827 418 916 414 112 811 89 4 要求 90 10055 7522 3216 2714 2412 2010 169 138 124VCADRC 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 13 817 478 040 412 5142 6149 627 86 33 417 480 54 0 432 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 VCAmix VCDDRC VMA 17 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 表二十二试拌马歇尔结果 油石比 空隙率 VMA VFA VCAmix 稳定度 KN 流值 0 1mm 6 033 917 477 840 409 327 2 表二十三试铺结果 油石比 空隙率 VMA VFA VCAmix 稳定度 KN 流值 0 1mm 6 123 817 478 240 419 729 8 谢伦堡析漏试验为 0 08 合格 浸水马歇尔试验稳定 度为 90 8 合格 动稳定度为 4096 次 mm 合格 肯特堡飞散试验损失为 5 6 合格 路面 构造深度为 1 0mm 合格 渗水试验几乎为 0 马氏压实度代表值为 98 7 理论压实度代 表值为 94 9 通过试拌 试铺试验结果表明 该生产配合比可用于实际施工 试验室据 此编写配合比设计报告及试拌试铺总结 经监理及业主批准 下达施工单位的标准配合比 如下表二十四 表二十四 SMA