沥青及沥青混合料目标配合比设计(ppt37页)

1、沥青及沥青混合料目标配合比设计沥青玛蹄脂碎石（Stone mastic asphalt），简称SMA。SMA混合料是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛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。粗集料颗料石-石接触，形成骨架结构，由玛蹄脂填充其空隙，成为一种骨架密实结构的沥青混合料。沥青及沥青混合料木质纤维素（Methyl Cellulose,简称MC）是天然木材经过化学处理得到的有机纤维。通过筛选、分裂、高温处理、漂白、化学处理、中和、筛分成不同长度和粗细度的纤维以适应不同应用材料的需要。由于处理温度达260以上，在通常条件下是化学上非常稳定的物质，不与一般的溶剂

2、、酸、碱腐蚀，用天然原料生产的木质素纤维具有无毒、无味、无污染、无放射性的优良品质，属绿色环保产品，这是其它矿物质纤维所不具备的。纤维微观结构是带状弯曲的，凹凸不平的，多孔的，交叉处是扁平的，有良好的韧性、分散性和化学稳定性，吸油、吸水能力强，有非常优秀的增稠抗裂性能。也是现在高速公路常用的纤维。木质纤维素的质量要求（JTG F40-2004 ）项目单位指标试验方法纤维长度，不大于Mm6水溶液用显微镜观测灰分含量%185高温590600燃烧后测定残留物pH值-7.51.0水溶液用pH试纸或pH计测定吸油率-纤维的质量的5倍用煤油浸泡后放在筛上经振后称重含水率（以质量计），不大于%5105烘箱烘

3、2h后冷却称量本试验采用上海能高实业的松散木质纤维。木质纤维的试验检测方法1、灰分含量用高温燃烧后的残留灰份表示。取23g试样，在不少于2h的时间内加热到590600，冷却后称取残留物的质量。2、pH值试验时取5g纤维加在100ml水中，保持30min后测定。3、吸油试验称量5g纤维，使之浸入矿物油中，不少于5min，取出后称取吸透油分的纤维质量，将其放入一个由筛网做成的小滤勺中，滤网的孔径为0.5mm，在摇筛机上摇振10min（每分钟摇动221次，幅度32mm，振147次/min，振幅13mm）。称量摇筛后吸油纤维的质量，计算纤维吸油量与纤维自重的比值，即为纤维的吸油率，单位g/g。4、含水

4、率将纤维放入烘箱中干燥2h后测定水分的损失。5、相对密度木质纤维由于木材较轻，且纤维内部内吸收一部分水，溶解某些物质，所以测定相对密度时需要通过另一种已知相对密度液体转换。方法是，称取适量的纤维放入一个经过标定的测定相对密度的瓶中，向瓶中注入一种密度小于这种纤维且不使纤维发生溶解的液体，为防止瓶中出现气泡，可以事先将纤维经这种液体浸泡过，必要时可采取捣实或离心的方式除去气泡，将液体注满。相对密度=（m瓶+纤维-m瓶）/（m注满瓶的水-（m瓶+纤维+液体-m瓶+纤维）/液体相对密度）在SMA混合料中一般使用改性沥青，能更好提高高温抗车辙能力。相对普通重交通石油沥青，使用改性沥青后FL要增大，VM

5、A、VFA都增大，使空隙率变小。在此例中采用四川天龙沥青有限公司提供的SBS改性沥青。四、沥青沥青技术要求（JTG F40-2004）指标单位I-AI-BI-CI-D实测针入度250.1mm10080-10060-8040-6056延度5cm5040302055.4软化点4550556076.9密度-实测记录1.020弹性恢复%5560657576RTFOT质量变化%1.0针入度比25%50556065延度5cm30252015目 录SMA混合料介绍 配合比设计原材料试验几个重要的试验与计算公式SMA混合料配合比设计原理原理一：VCAmixVCADRC。这是粗集料骨架形成嵌挤作用的判别标准。原

6、理二：VMA17%。如果SMA的VMA过小，那么用以填充沥青胶泥的空隙就小，骨架密实的结构性能就将受到影响。而VMA增大，用以填充空隙的沥青胶泥能够得到增加，SMA优点能够得以突出表现。原理三：必须调配好沥青、细集料、矿粉、纤维的含量，制作出具有相当劲度和粘韧性的沥青玛蹄脂，沥青性质对SMA抗车辙能力的影响比级配更显著。合理的调配比例能大大改善沥青玛蹄脂碎石耐久度、水稳性和抗老性。原理四：SMA混合料空隙率宜控制在3%-4.5%范围内，这是SMA的理想状态，是粗集料骨架被填充密实而又不致间隔开来的标准。SMA混合料配合比设计1SMA 混合料遵守目标配合比，生产配合比，生产配合比验证三个阶段。2

7、SMA的配合比设计采用马歇尔试件体积法。即必须具有互相嵌挤紧密的粗集料骨架，试件的空隙必须在要求的范围内，各体积指标如图。空隙率沥青细集料、填料、纤维粗集料VV VAVMAVCAmixSMA混合料配合比设计原则SMA混合料设计步骤SMA材料选择；确定具有良好嵌挤的矿料级配；确认所选级配的最小VMA及最小沥青用量；确定最佳沥青用量，确认混合料的空隙率；评价SMA的性能；SMA混合料配合比设计过程问题与调整方案SMA混合料设计过程中，往往会出现某些指标不能满足要求的情况，就需要对原设计进行必要的调整，重新进行试验和设计。下表是就SMA混合料设计中出现的问题提出的调整方法。问题可能的原因解决方法VM

8、A低4.75mm通过率高检查试验结果的正确性；0.075mm通过率太高降低4.75mm的通过率；集料过分破碎减少矿粉用量集料毛体积密度不正确VV高VMA高检查试验结果的正确性；沥青用量少增加沥青用量或降低VMAVCA高4.75mm通过率高检查试验结果的正确性；集料毛体积密度不正确降低4.75mm的通过率；析漏率太高混合料温度太高增加纤维稳定剂的用量矿粉用量少改变纤维稳定剂的品种纤维稳定剂不足减少混合料的水分粗集料比例太高调整级配级配的选择 根据对原材料的筛分进行混合料级配设计，在初试级配时，矿粉用量为10%，制作出的试件VV过大，不能满足规范上的技术要求，所以重新调整了配合比，将矿粉用量增大到

9、12%，使0.075mm筛的通过率达到10.7%，来降低混合料的空隙率。按关键筛孔(4.75mm)的通过率中值3%设计了A、B、C（ 4.75mm筛孔的通过百分率分别为30.6%、27.2、24%三个级配，具体设计级配组成如图：矿料种类1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075A级配B级配C级配9.5-13.2mm100 88.7 1.6 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 3434 35 4.75-9.5mm100 99.9 88.0 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 3337 40 2.36-4.75mm100 100

10、 100 71.9 1.0 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 97 4 0-2.36mm100 100 100 100 76.8 35.3 11.0 1.7 0.9 0.7 1210 9 矿粉100 100 100 100 100 100 100 99.9 98.9 87.2 1212 12 A级配100 96.1 62.6 30.6 21.4 16.4 13.4 12.3 12.1 10.7 B级配100 96.1 62.1 27.2 19.9 15.7 13.2 12.3 12.1 10.7 C级配100 96.0 60.8 24.0 19.1 15.3 13.1 12.3 12.1

11、 10.7 上限1001007534262420161512中线1009562.52720.5191613 1210下限1009050201514121098对A、B、C三个级配的VCAdrc进行了测定：A级配： VCADRC=41.6%B级配： VCADRC=41.7%C级配： VCADRC=41.9%ABCs1.6681.6661.66ca2.8572.8572.857VCAdrc41.6 41.7 41.9 由 于 考虑到集料是由比较致密的玄武岩（毛体积相对密度达到2.96左右），根据以往的经验选择了6%的初试油石比，用设计的A、B、C三个级配进行马歇尔试验，具体的指标如下：ABCVCA

12、drc41.6 41.7 41.9 VCAmix40.63835.8rf2.4472.4322.415VV6.57.07.7VMA18.418.819.5MS7.436.855.52VFA64.962.760.4注：A、B、C三个级配的VV都超标； A、B、C三个级配都满足VCAmix6000)几个重要的试验VCA（间隙率）的测定谢伦堡沥青析漏试验肯塔堡飞散试验渗水试验构造深度车辙动稳定度试验VCA的测定参照公路工程集料试验规程，测试混合料松方密度（捣实状态）s，根据实测的毛体积密度计算出粗集料骨架混合料的平均毛体积相对密度CA，按下式计算：VCADRCVCAmix按下式进行计算：本方法用以检

13、 测 沥青结合料在高温状态下从沥青混合料析出并沥干多余的游离沥青的数量，供检验SMA、OGFC、AM等混合料的最大沥青用量使用。将拌和好的1kg混合料，倒入800ml烧杯中，在烧杯上加玻璃板盖，放入170 2（改性沥青185 ）烘箱中，持续60 1min后，取出烧杯，不加任何冲击或振动，将混合料向下扣倒出来，称取取烧杯及粘附在烧杯上的沥青结合料、细集料、玛蹄脂等总质量。计算出混合料损失的质量百分率m。平行试验三次。该试验是为了确定沥青混合料有无多余的自由沥青或沥青玛蹄脂而进行的试验，由此确定最大沥青用量。与飞散试验结合，可以得出一个合理的沥青用量范围。谢伦堡沥青析漏试验（T 0732-2000

14、）该方法用以评价由 于沥青用量或粘结性不足，在交通荷载作用下，路面表面集料脱落而散失的程度，以马歇尔试件在洛杉矶试验机中旋转撞击规定次数，沥青混合料试件散落材料的质量的百分率表示。可用于确定沥青路面表面层使用的SMA混合料，抗滑表层混合料、沥青碎石或乳化沥青碎石混合料所需的最少沥青用量。可用浸水飞散来评价沥青混合料的水稳定性。将试件放入20 0.5恒温水槽中养生20h后，取出试件，称取质量后，马上放入洛杉矶试验机中，不加钢球，以30r/min33r/min的速度旋转300转后，称取质量，计算飞散损失，以损失质量的百分率计，平行试验3次。肯塔堡飞散试验（T 0733-2000）肯塔堡飞散试验后的

15、试件飞散试验后的试件渗水系数过大，路面在使用期间会因雨水下渗，使路基土、路面基层发软，导致路面破坏，所以在SMA混合料在配合比设计试验阶段应进行渗水系数试验。本方法的关键是试验所用仪器与试件表面的密封性。试验时水应通过混合料内部空隙从试件的另一面及四周渗出。按水面从仪器100ml刻度下降至500刻度线所需的时间为标准，若渗水时间过长，可采用3min通过的水量计算。逐点报告每个试件的渗水系数及3个试件的平均值。若不透水，应在报告中注明。混合料渗水试验（T0730-2000） 计算时以水面从lOOmL下降至500mL所需的时间为标准，若渗水时间过长，亦可采用3min通过的水量计算 构造深度本方法适

16、用于测定沥青路面及水泥混凝土路面表面构造深度，用以评定路面表面的宏观粗糙度、路面表面的排水性能及抗滑性能。量砂筒：一端是封闭的，容积为250.15mL；推平板应为木制或铝制，直径50mm,底面粘一层厚 5mm的橡胶片，上面有一圆柱把手。量砂：足够数量的干燥洁净的匀质砂，粒径0.15+0.3 mm。在规定试件尺寸（30cm30cm5cm）、温度（60）和轮压（0.7MPa)下，试验轮在试板上沿同一轨迹按要求的速度 (42次/min)做往复运动,通过变形量测装置测量不同时间轮迹深 度，以每产生1mm深的轮迹变形该试验轮的行走次数作为动 稳定度.该试验用于沥青混合料配合比设计的高温稳定性检验。试件成型后应在常温下冷却12小时，聚合物改性沥青宜为48小时，但不得超过一周。当变形过大时，在未到60min变形已达到25mm时，则以达到25mm时的时间、以及前15min计。平行试验3个试件，当3个试件的动稳