HMA和SMA最佳油石比快速确定法
沥青混合料最佳油石比确定方法的实践应用
从表 ５ 数据可以看出， 各法计算的油石比都不同， 在实际 应用中应综合考虑各种方法的数据， 有条件的应采用旋转压实 等先进的试验方法确定的油石比进行比较， 通过试拌试铺检 验， 比较确定的最佳油石比用于工程， 达到延长路面使用寿命 及改善路面使用性能的目的。
项目
马歇尔法 沥青膜厚度法 经验数据法
４ 实践应用
在标准试验完成后， 项目部召开了施工前技术交底会， 同 时邀请技术指导单位的有关专家参加， 认为沥青膜厚度计算值 与其他两种方法差异太大； 另外， 该种方法一般用于预估最佳 沥青用量或检验最佳油石比， 最后确定采用马歇尔试验方法和 经验数据法确定的油石比平均值 ４．３４％ 作为最佳油石比进行试 铺。试验段施工后对现场进行取芯检 测 ， 渗 水 系 数 ０￣２３ｍ ｌ／ｍ ｉｎ （ 规范规定小于 ３００ ｍ ｌ／ｍ ｉｎ） ， 空 隙 率 结 果 见 表 ６。 目 测 取 出 芯 样 侧 面 存 在 泌 油 现 象 ， 碎 石 边 界 模 糊 ， 施 工 表 面“ 油 饼 ”多 ， 试 验段总结会一致认为油石比偏大， 认为第一次试验段不成功， 应重新试铺。
Ｐａ ＝ Ｐｂ／（１００－ Ｐｂ）＝３．８６７
注： （１）式中有关代号《公路沥青路面施工技术规范》已明确；
（２）式中 ＰＳ 可根据油石比近似取值， 如 Ａ Ｃ ２０ 型沥青混合料可取 值 ０．９６。
芜湖某高速公路 ＡＣ２０ 级配比表面积计算
表２
孔（ ｍ ｍ ）
２６．５ １９ １６ １３．２ ９．５ ４．７５ ２．３６ １．１８ ０．６
２ 依据沥青膜厚度估算法
本法用于预估最佳沥青用量或检验最佳油石比。芜湖某高速 Ａ Ｃ ２０ 型为连续级配沥青混合料， 有关资料表明连续级配沥青混合 料最小沥青膜厚度为 ６ μｍ ， 而沥青膜厚度不易测得， 可以通过矿料 的比表面积进行估算， 如表 ２。《公路沥青路面施工技术规范》 （ ＪＴＧ Ｆ４０－２００４） 介绍了矿料的比表面积及油石比估算公式。
VMA对SMA沥青玛蹄脂碎石路用性能的影响研究
VMA对SMA沥青玛蹄脂碎石路用性能的影响研究摘要：针对SMA沥青玛蹄脂碎石，通过变化吸水率、纤维类型、4.75mm通过率和油石比4项因素来分析VMA变化对混合料路用性能的影响。
结果表明：VMA值对SMA路用性能影响显著，当VMA值在16.7%以上时，SMA混合料体现出的高低温性能和水稳定性均较好。
试验结果可为工程试验人员提供一定的借鉴。
关键词：SMA；VMA；纤维类型；路用性能中图分类号：U416.2文献标志码：B引言VM人（矿料间隙率）是SMA混合料设计中重要的体积指标，但中国关于VMA与路用性能相关关系的研究开展得较晚，目前还处在定性的水平上。
规范中规定SMA沥青混合料的VMA值不小于17%，却没有根据不同的气候和交通量等具体条件提出不同的要求。
因此，有必要进一步研究VMA 值与混合料路用性能关系，以确定合适的VMA指标。
本文通过正交试验，综合4项因素，研究VMA随混合料级配变化时对SMA路用性能的影响规律。
1 试验方案采用SMA-13级配，通过改变集料吸水率、纤维类型、4.75mm通过率和油石比4项因素形成不同混合料级配。
其中纤维类型取聚酯纤维、木质素纤维和矿物纤维三个水平；油石比取5.7%、5.9%和6.1%三个水平；吸水率取0.5%、1.O%和1.5%三个水平（即辉绿岩，吸水率0.18%；蛇纹岩，吸水率0.95%；辉长岩，吸水率l.41%）；4.75mm筛孔通过率取24%、26%和28%三个水平。
采用L9（34）正交表进行正交试验。
2 对高温稳定性的影响研究SMA-13混合料正交试验的高温性能试验结果见表l。
各因素与动稳定度的关系如图l所示。
由试验结果分析可知以下几点。
（l）集料吸水率、纤维类型、油石比和4.75mm通过率4个因素，每个单因素的变化都会导致SMA混合料高温性能的变化。
当采用组合l（集料吸水率0.5%、聚酯纤维、油石比5.7%、4.75mm通过率24%）和组合8（集料吸水率1.5%、木质素纤维、油石比5.7%、4.75mm通过率28%）时，混合料的车辙动稳定度值较高，高温稳定性能较好。
HMA和SMA最佳油石比快速确定法
Gsb
2. 599 2. 590 2. 596 2. 596 2. 599 2. 851 2. 648
Gb 按(3) 式 计 Qbe
Gsa
1. 034 1. 034 1. 03 1. 03 1. 03 1. 029 1. 034 3. 865 4. 642 4. 873 4. 873 4. 867 4. 432 4. 289 2. 649 2. 644 2. 65 2. 648 2. 652 2. 898 2. 701
关键词 : 最佳油石比 ; 集料毛体积相对密度 ; 集料表观相对密度 ; 集料有效相对密度 ; 沥青 相对密度
1 沥青混合料的体积分析 混合料的组成配比设计 , 包括沥青混凝土 、水泥
混凝土等都是体积配比设计 , 然后换算为质量比 , 供 工程使用 。不过水泥混凝土类的集料在混合料中可以 吸饱水泥浆 , 故集料处于表观密度状态 , 体积分析比 较简单 , 而沥青混合料类集料的表面空隙不能吸满沥 青而残余部分空隙成为新的闭口空隙 , 故集料处于有 效密度状态 , 使体积分析比较复杂 。
度 Gsb计算的最大理论密度偏低 , 使 v 值也偏小所致 。
0. 724 0. 585 5. 458 5. 18 5. 20
0. 731 0. 569 5. 442 5116 5. 30
0. 728 0. 592 5. 459 5118 5. 10
0. 779 0. 457 4. 889 4166 4. 70
0. 735 0. 565 4. 854 4163 4. 70
式中 W ———为集料面干吸水率 ,
W = (1/ Gsb - 1/ Gsa) ×100 ( %) 。
表 1
不同类别沥青混合料 Gse检验
SMA混合料配合比设计总结讲解
SMA昆合料配合比设计总结刘积军山东省路桥集团有限公司第四分公司摘要：SMA是近年来使用较多的性能优越的沥青混合料，但其施工工艺要求较高，其配合比设计标准及方法也与普通的热拌沥青昆合料有较大不同。
本文结合工程实例，介绍其配合比设计标准及方法。
关键词：沥青玛蹄脂碎石（SMA）;配合比设计；1 工程概况菏关高速公路位于山东省菏泽市，是日照至南洋高速公路的一部分，南北走向的重要交通干道之一。
路线全长60 多公里，主线路面结构采用30cm石灰、粉煤灰土底基层+14cm水泥稳定碎石下基层+14cm柔性基层（大粒径沥青碎石混合料LSM-30）+8cmAC-25C粗粒式+6cmAC-20C 中粒式+4cmSMA-1沥青玛蹄脂碎石混合料结构，桥面铺装采用6cmAC-20C+4cmSMA-结构。
2 SMA混合料性能及组成特点2 .1 SMA混合料性能沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种由优质沥青、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粗集料骨架间隙组成的一体混合料，它的最基本组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料两大部分，与我国现行规范规定的沥青混合料，如密级配沥青混合料（AC 型）,）,密级配沥青碎石混合料（ATB ,半开级配沥青碎石混合料（AM）, 开级配沥青碎石混合料（ATPB,开级配排水式磨耗层沥青混合料（OGFC）相比，都表现出其优越性，SMA具有AC的空隙率小，水稳定性及耐久性好，AM ATB的集料嵌挤作用好，高温抗车辙能力强，OGFC勺抗滑性能好等各种特点，同时又克服了AC的高温稳定性能不足，AM及ATB的不耐抗裂、抗老化、抗水损害性能差的缺点，因而是一种比较理想的混合料结构。
2 . 2 SMA结构特点2.2.1 矿料是间断级配，粗集料占到70％以上，粗集料颗粒之间有良好的嵌挤作用，沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降，对这种抵抗能力的影响也不会减小，因而有较强的高温抗车辙能力。
浅谈SMA沥青混合料目标配合比设计方法
浅谈SMA沥青混合料目标配合比设计方法本文针对SMA沥青混合料目标配合比设计这一试验检测技术，从SMA沥青混合料定义、组成原理及特点；沥青路面的使用性能；SMA沥青混合料目标配合比设计要点；SMA沥青混合料目标配合比设计步骤；共四个方面对其进行阐述。
标签：SMA；目标配合比；设计方法1 概述路面结构是高速公路的重要主成部分，其工程造价也占据公路工程总造价的大部分。
一般高速公路路面结构层占公路工程总造价的37%左右，其中沥青路面结构层又占据路面结构层总造价的86%左右，而沥青路面上面层又占沥青路面结构总造价的20%左右。
由此可见，铺筑一条既能满足交通量日益增长、车辆不断大型化、重载超载车不断的性能优良的沥青路面，是极其重要的。
这就给路面沥青混合料目标配合比设计及施工工艺提出了更高的要求，突出了解决此类问题的重要性。
2 SMA沥青混合料定义、组成原理及特点2.1 SMA定义沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt，简称SMA）是由高含量粗集料、高含量矿粉、纤维稳定剂、较大沥青用量，低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。
高含量的粗骨料在混合料中颗粒面与面直接接触、相互嵌锁构成的骨架直接承受了荷载作用，这种骨架对温度敏感性小。
含量较高的矿粉与沥青形成粘聚力很高的胶凝状物――玛蹄脂，使得混合料的整体力学性质提高。
这两方面的作用使混合料具有足够的竖向与侧向约束，在车辆荷载的作用下，不产生或只产生微小的永久性变形。
2.2 SMA组成原理沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的混合料。
其组成特征主要包括两个方面：①含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性（抗变形能力强）的结构骨架；②细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结一起，并填充骨架空隙，使混合料有较好的柔性及耐久性。
SMA的结构组成可概括为“三多一少，即：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少”。
SMA目标配合比快速确定法
文章编号:1001-7291(2001)02-0075-06 文献标识码:B・沥青路面专题・SMA目标配合比快速确定法●林绣贤 (同济大学 上海 200092) 摘要:以折断级配计算公式,计算了不同最大标称尺寸的集料组成,提出建议值表。
该建议表的粗集料可达到石———石嵌挤结构的目的,而细集料可提供形成沥青玛蹄脂的必要条件,经与国内外经验值比较,证明是正确的。
文中对S M A的最佳沥青含量问题,分别以有效沥青含量、集料吸入沥青含量、纤维吸入沥青含量和不同设计空隙率时沥青量的调整四个方面进行了分析,提出了S M A沥青最佳含量计算公式,意义明确、方法简单,经与国内外标准草案或规范建议稿比较,证明合理。
此二者结合,可成为S M A目标配合比设计快速确定法。
关键词:S M A;配合比设计;集料有效密度;最佳沥青含量 沥青玛蹄脂碎石混合料(S M A)路面;以其优异的路用性能驰名于世,文献[1]对其作了全面的介绍,内容详尽,见解正确,值得学习。
文献[1]提到“S M A沥青混合料的配合比设计,国际上尚无公认的设计方法。
”笔者深有同感。
目前国内外实践资料十分丰富,但仍感到是停留在感性认识上,美国的设计方法尚称完整,但也还是经验性的。
因而各国各地各自提出集料的配比组成,各自规定沥青的最小含量。
大家使用时只好互相参照,结合实际,予以引用。
通过研究,笔者提出S M A的集料组成和最佳沥青用量两大问题的设计方法,以供参考。
1 S M A的集料配比组成111 基本原则———石———石嵌挤结构S M A配合比设计就是要确定骨架与玛蹄脂两大部分各种材料的规格比例,以保证形成粗集料的骨架。
而骨架的空隙又正好为玛蹄脂所填充,其性质与二灰碎石结构类似,应属于填充理论范畴。
为此集料配比组成中基本原则就是要使粗集料形成石———石嵌挤结构。
因而美国方法中规定了在混合料中粗集料的间隙率VC Amix一定要小于用干捣法测定的粗集料间隙率VC ADRC,以确保粗集料在混合料中的状态至少要比干捣法状况更为紧密,这是正确的。
浅谈沥青混凝土路面施工中的沥青用量
浅谈沥青混凝土路面施工中的沥青用量摘要：沥青混凝土路面施工质量涉及的面很广，影响因素很多。
其施工的关键之一是沥青用量的问题。
本文主要研究了沥青路面的沥青用量分析。
关键词：沥青混凝土路面沥青用量1.热拌沥青混合料最佳沥青用量的确定最佳沥青用量应按照《公路沥青路面施工技术规范》确定，热拌沥青混合料配合比设计采用马歇尔试验设计方法确定矿料级配及沥青用量。
以沥青用量为横坐标各项测定标准为纵坐标，绘制关系曲线图。
由相应于最大密度的沥青用量a1，相应于稳定度最大值的沥青用量a2及相应于规定空隙率范围的中值(或要求的目标空隙率)的沥青用量a3，计算三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OAC1，以各项指标均能符合沥青混合料技术标准的沥青用量范围的中值作为OAC2。
OAC1=(a1+a2+a3)／3OAC2=(OACmin+OACmax)／2检查O OAC1值是否界于OACmin与OACmax两值之间．否则调整配比。
由OAC1与OAC2综合决定最佳沥青用量OAC时，必须根据实践经验和公路等级、气候条件按下列步骤进行：一般可取OAC1与OAC2，的平均值作为最佳沥青用量OAC。
对于热区公路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路，可在OAC2与下限OACmin范围内决定，但不宜小于OAC2的0.5％。
对寒区公路及其他等级公路，最佳沥青用量可以在OAC2与上限值OACmax 范围内决定．但不宜大于OAC2的O．3％。
2.改进沥青含量试验的方法沥青含量试验目前一般采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052—2000)的T0722-1993即离心分离法，该方法是将沥青混合料浸泡在三氯乙烯中，通过离心抽提仪分离出沥青和矿料。
该方法操作简便易行唯一不足的是混入溶液中的少量矿粉数量难以精确测定从而影响沥青含量测定的准确性。
规范建议可用压力过滤器回收矿粉．当无压力过滤器时可采用燃烧法测定，甚至可以通过经验估计漏出的矿粉数量这些方法都有其缺陷，首先燃烧法取样数量太少，仅1Oml，而抽提液一般至少3000ml，一方面，由于矿粉在抽提液中的沉淀速度很快．尽管进行了充分搅拌，仍然难以保证10ml有充分的代表性，另一方面这1 Oml中所含矿粉教量测定结果稍有出入(如0.005g) ，就会导致整个抽提液矿粉数量出入1.5g．最终使沥青含量(以混合料1500g为例)偏差O.1％。
沥青SMA混合料配合比设计(SMA-16)(h)
沥青SMA混合料配合比设计（SMA-16）一、基本情况该高速公路工程地处华北地区交通干线，拟采用改性沥青SMA作为抗滑表层，按规范规定，首先铺筑长500m的SMA路面试验段，由于有关各方的重视和努力，试验路铺筑非常成功，为高速公路正式铺筑SMA路面创造了条件。
试验路铺筑在邻近的二级公路上，路面宽14m，在旧路面上先铺筑了AC-25(F)型沥青混凝土整平层，然后铺筑SMA-16抗滑表层，设计厚度4cm。
二、材料参数与试验1.沥青结合料考虑到高速公路所在地夏天炎热，基质沥青的标号采用与沥青面层原设计相同的进口壳牌沥青AH-70，沥青质量符合“道路石油沥青技术要求”中的A级标准。
改性剂采用性能较好的SBS，SBS 为北京燕化公司国创一号，星型，经过不同剂量改性效果的比较，选择剂量5％，由北京市国创改性沥青有限公司的LG-8型炼磨式改性沥青制作设备在拌和厂现场加工制作，改性沥青经显微镜观察分散非常均匀，一般小于5μm，试验结果如表1。
2.矿料试验路全部采用高速公路表面层实际使用的材料铺筑。
粗集料采用玄武岩，质地坚硬，表面粗糙，质量指标如表2。
细集料采用人工砂及天然砂，人工砂是玄武岩碎石厂加工的，规格3-5mm，3mn以下的粉尘已经被抽风机吸走，很干净。
由于加工困难，成品率低，所以价格较贵，为碎石价格的两倍，所以使用量不宜太多。
天然砂为河砂，含泥量几乎为零。
矿粉为磨细石灰石粉，细度见配合比设计表，不过由于时处雨季，矿粉不够干燥，使矿粉添加有些困难，需经常由人工帮助敲打。
各种材料的筛分结果见表3，从表中筛分结果可见，材料比较规格，规格筛孔以外的比例极小。
改性沥青材料主要指标表13.纤维使用从美国进口的松散木质素纤维，质量符合有关规定基本要求。
为了提高纤维投放效率及分散效果，纤维由专用的纤维投放设备直接投入拌和机。
掺量比例为沥青混合料总质量的0.3%，密度为0.6g/cm3。
粗集料的主要指标表2矿料密度及筛分结果表3三、目标配合比设计 1.确定矿料级配按照SMA-16的标准级配建议，经过配合比设计计算确定3组冷料仓投料比例，使4.75mm 的通过率大体上为22％、25％、28％，0.075mm 的通过率为10％左右(相当于固定矿粉用量的13％)，3组配合比的合成级配曲线如图1，级配计算如表4，材料的配比如下：甲：10～20∶5～10∶人工砂∶天然砂∶矿粉=52∶28∶4∶3∶13 乙：10～20：5～10：人工砂：天然砂：矿粉=49∶29∶5∶4∶13丙：10～20：5～10：人工砂：天然砂：矿粉=45∶3l ∶6∶5 分别按这3组级配测定4.75mm 以上粗集料的毛体积相对密度及全部矿料的毛体积相对 密度，如表4所列。
沥青混合料空隙率的选定及最佳油石比快速确定法的应用
沥青混合料空隙率的选定及最佳油石比快速确定法的应用摘要：该文论述了沥青混合料设计空隙率为何要选定为4%，并对我国沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)中有关设计空隙率VV和最小矿料间隙率VMA规定进行了讨论，最后对《华东公路》“HMA和SMA最佳油石比快速确定法”进行工程实例论证。
关键词:空隙率、矿料间隙率、最佳油石比快速确定。
1 设计空隙率VV空隙率VV决定于沥青混合料的最大理论相对密度rt和沥青混合料试件的毛体积相对密度rf，即VV=(1-rf/rt)*100%最大理论相对密度应用抽真空法测定，而试件的毛体积相对密度应用表干法测定，才能得出正确的结果。
那么在沥青混凝土路面设计中应采用多大的空隙率作为设计空隙率呢？一直到1994年，美国沥青路面协会(NAPA)的马歇尔设计标准，在不同交通量采用不同击实次数基础上，设计空隙率VV都是统一规定为3-5%，并以4%为基准。
他们推荐的选择最佳沥青含量最通用的方法是：首先根据VV=4%确定沥青含量，然后按此沥青含量比较稳定度、流值、饱和度、如所有数据都在标准范围内，则以VV=4%时的沥青含量即为最佳沥青含量。
如某些数据在标准范围以外，则混合料须重新设计。
另一种方法是AI提出的，即以最大稳定度、最大密度、与空隙率为4%的沥青含量平均值作为最佳含量。
当某些混合料的密度与稳定度不出现最大值时，也只有设计空隙率为4%作为确定最佳沥青含量的标准了。
可见马歇尔设计法确定最佳沥青含量，本来不像我国规范这么复杂。
鉴于空隙率VV每相差1%，沥青含量约相差0.4%，那么VV=3-5%范围值，沥青含量约有0.8%变化，因此以VV的范围值定沥青含量还谈不上最佳。
既然马歇尔设计法本来就是以VV=4%为基准，所以Superpave设计法就明确规定设计空隙率为4%，而不用范围值。
设计空隙率VV=4%，也不是Superpave法的首创，这实际是前人大量实践的共识。
它是依据以下各点得到的。
矿质混合料的设计3种方法
-
35.9
-
18～30
0.3
-
0.15
-
0.075
-
<0.075 -
23.5
- 12～22 5.计算合成级配
12
100 8～16
1.8 88.8 4～8 6.验证所得级配是否满
足要求
.
26
正规方程法（线性规划法）
集料 筛孔
1 2 … k
各种集料 1 2…n
各种集料的用量
级配范围中值
X1
X2
…
Xn
P11 P21 … Pn1 P11·X1 P21·X2 … Pn1·Xn
ATPB-40
37.5
-
ATB-30
粗粒式
AC-25 ATB-25
ATPB-30
31.5
ATPB-25
26.5
中粒式
AC-20 AC-16
SMA-20 SMA-16 OGFC-16
AM-20 19 AM-16 16
AC-13 细粒式
AC-10
SMA-13 OGFC-13 SMA-10 OGFC-10
单位
%
% % %
% -
高速公路、 一级公路
2.5
1
其他等级公路
2.45 1
100 90~100 75~100
100 90~100 70~100
无团料结块 <1 <4
实测记录
试验方法 T0352
T0103烘干法
T0351
T0353 T0354 T0355
.
12
沥青混合料的技术标准
❖热拌沥青混合料的种类
其它等级 道路
试验方法
SMA配合比解析
SMA配合比设计我国对SMA的研究起步较晚，经验也不算丰富。
在参考国外的方法，和我国自己设计的一些著名的工程经验，其配合比设计流程如下图：图4 —1 配合比设计流程图4.1SMA混合料设计要求4.1.1集料最大粒径与层厚集料最大粒径(Maximum size of aggregate)指集料的100%都要求通过的最小的标准筛孔尺寸。
集料的公称最大粒径（Normal maximum size of aggregate指集料可能全部通过或允许有少量不通过（一般容许筛余不超过10%）的最小标准筛孔尺寸。
通常比集料最大粒径小一个粒径。
影响公称最大粒径的选择的最主要因素是粒径和压实厚度的匹配。
铺筑SMA的压实厚度不得小于集料公称最大粒径的2.5倍。
公称最大粒径是16mm,即是SMA-16。
因此，根据规范要求的适用的厚度是30〜40mn之间。
在实验时我们选择30mm。
4.1.2空隙率空隙率是设计中最重要的设计指标。
空隙率低于3%的SMA路面出现永久变形的概率要高些。
根据规范的要求空隙率在3%〜4 %，选择3%。
表4-1 设计要求指标4.2矿料级配设计对任何一种混合料，矿料级配都是最重要的因素。
如下表是我国规范给出的不同粒径的SMA矿料级配建议范围：表4-2 我国规范的SMA矿料级配建议范围第四章 SMA配合比设计初试矿料级配的配合比设计步骤：(1以4.75mm(公称最大粒径w 9.5mm时，为2.36mm)通过率为关键性筛孔，选用中值及中值土4%还包括一个S型级配曲线，共4个档次。
级配乙是中值，级配丁是S 型曲线，甲、乙、丙、丁四个级配4.75mm 的筛孔通过率分别为30% 26% 22% 28%。
表4-3 选择的几组初试级配注：P i:过百分率，%; A i:累计筛余百分率， %； a i：分计筛余百分率， %。
各个矿料级配和上下限的级配曲线如下：筛分曲线筛孔尺寸(mm+ 级配甲-级配乙级配丙级配丁—上限* 下限率分百过通(2)根据试验规程《公路工程集料试验规程》测得各个筛孔的毛体积相对密度和表观相对密度，原始数据如表4-4。
浅析SMA混合料配合比设计方法
浅析SMA混合料配合比设计方法摘要：随着我国高速公路建设的快速发展，对新的施工方法、施工技术等方面提出了更高的要求。
针对普通沥青混凝土的不足和交通发展的需要，SMA路面以其更好的路用性能在我国工程领域得到广泛推广。
本文通过对SMA实验配合比设计分析，剖析其制作工艺，详细讨论其配合比确定及检验方法。
关键词：SMA沥青混合料；级配；配合比设计；设计、检验方法Abstract: along with the rapid development of the highway construction, the new construction method, construction technology and put forward higher request. According to the deficiency of the common asphalt concrete and the needs of the development of traffic, with its better SMA pavement with properties in our country road engineering areas to be widely. This article through to the mixture ratio design of SMA, analyzes its production process, the detailed discuss its mix sure and testing method.Keywords: SMA asphalt mixture; The gradation; Mix design; Design, inspection method中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：在交通快速发展的新形势下，国内外公路建设发生了许多新的变化，世界各国对沥青路面的都更深入，得出了许多十分重要的新成果，在国内，通过国家科技攻关等一系列科学及长期的施工实践，对沥青路面的各方面都有了新的认识。
SMA沥青玛蹄脂碎石面层、高模量沥青混凝土面层材料要求及配合比设计
SMA沥青玛蹄脂碎石面层、高模量沥青混凝土面层材料要求、配合比设计王勇（十九局三处）11.2材料要求SMA沥青玛蹄脂碎石面层中的材料好坏是决定面层施工质量的根本。
如何确保各档原材料能够达到质量要求，是目前施工单位应引起高度重视的首要工作项目。
对SMA沥青玛蹄脂碎石面层的原材料做如下规定：粗集料：上面层SMA沥青玛蹄脂碎石混合料中的粗集料应采用抗滑、耐磨的玄武岩或辉绿岩石料，集料形状应接近立方体，并具有良好的嵌挤能力，具有一个破碎面颗粒含量应达到100%，具有2个或两个以上破碎面颗粒含量应≮90%。
石料要求采用大型反击式破碎机加工成具有良好的颗粒形状。
面层用粗集料如果粉尘含量较大，应进行水洗，玄武岩粗集料以及4.75-9.5mm的石灰岩集料应采用轴破二次加工。
SMA混合料上面层粗集料的规格见下表：沥青混凝土面层是本项目施工的重点和关键工程，根据设计及施工要求制定专项施工方案如下：一、材料要求1、沥青沥青路面的中、上面层选用SBS改性沥青，下面层采用70号道路石油沥青。
各种沥青的技术指标详见SBS改性沥青和道路石油沥青技术要求表。
SBS改性沥青和道路石油沥青技术要求表2、粗集料上面层SMA-13L型沥青玛蹄脂碎石混合料中粗集料采用抗滑、耐磨的玄武岩石料，集料形状应接近立方体，并具有良好的嵌挤能力，具有一个破碎面颗粒含量应达到100%，具有2个或2个以上破碎面颗粒含量应≮90%，路面中、下面层粗集料采用优质石灰岩石料。
所有面层石料要求采用大型反击式破碎机加工成具有良好的颗粒形状。
应洁净、干燥、无风化、无杂质，具有足够的强度、耐磨耗性。
面层粗集料应进行水洗，玄武岩粗集料以及4.75-9.5mm的石灰岩集料采用轴破二次加工。
粗集料的质量应符合沥青面层用粗集料质量技术要求表中的规定。
沥青面层用粗集料质量技术要求注：（1）、表中磨光值指标是抗滑表层石料的控制指标，石灰岩可不作控制指标。
（2）、表中括号外数字适用于上面层SMA-13L，括号内数字适用于中、下面层。
SMA沥青混合料路面特点及配合比设计
SMA路面特点沥青玛蹄脂碎石(SMA)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组成一体的沥青混合料，其混合料具有以下特点：1)粗集料多在SMA的组成中，矿料是间断级配，粗集料占到70%以上，粗集料颗料之间有良好的嵌挤作用。
沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降时，这种抵抗能力的影响也不会减小，因而有较强的高温抗车辙能力。
AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 4.75mm通过率38~68 34~62 20~34 20~322)矿粉和沥青用量高，采用纤维稳定剂SMA使用矿粉高达8%～12%，沥青用量高达5.7%～6.5%，比一般AC-13/AC-16高1%左右。
同时要使用纤维作稳定剂，由此组成的沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面，充分填充集料间隙，在温度下降、混合料收缩变形时，玛蹄脂有较好的粘结作用，它的韧性和柔性使混合料有较好的低温变形性能，低温抗裂性能得到大大提高。
2)AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 0.075mm通过率4~8 4~8 8~12 8~123) 空隙率小SMA混合料的内部空隙率很小(3%～4%)，混合料渗水很少或几乎不渗水，混合料内部的水属毛细水形态，不易成为大的动力水，再加上玛蹄脂与集料的粘结力好，混合料的水稳定性也有较多改善。
同时由于密水性好，对下面的沥青层和基层有较强的保护作用和隔水作用，使路面能保持较高的整体强度和稳定性。
3) 路面表面粗糙，构造深度大SMA一方面要求采用坚硬的、耐磨的优质石料;另一方面矿料采用间断级配，粗集料含量高，路面压实后表面形成大的孔隙，构造深度大0.8~1.3mm，使雨天高速行车下不易产生水漂，抗滑性能提高，较好地解决了抗滑与耐久的矛盾。
同时，雨天交通不会产生大的水雾和溅水，路面噪声降低，从而可以全面提高路面的表面功能。
同时，雨天交通不会产生大的水雾和溅水，路面噪音可降低3～5dB，从而提高路面的表面功能。
SMA混合料配合比设计技巧及其应用
沥青玛蹄脂碎石混合料( 简称 SM A) 最早产生 于德国, 并逐步为世界各国所采用, 现已成为一种良 好的具有抗车辙和抗滑性能的热拌沥青混合料, 在 我国已应用于多条公路中。
SMA 是一种由优质沥青、纤维稳定剂、矿粉以 及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配粗 集料骨架间隙的新型沥青混合料, 具有“三多一少” 的特点。SMA 中为加入较多的沥青( 比普通混合料 要高 1% 左右) , 一方面增加矿粉用量, 同时使用纤 维作为稳定剂, 纤维通常是采用木质素纤维, 用量一 般为沥青混合料的 0. 3% ; 另一方面结合料应该是 针入度小、软化点高、温度稳定性好, 最好是改性沥 青, 以便能改善高低温性能及与矿料的粘附性。
马歇尔流值/ mm
2～4
2～5
谢伦堡沥青析漏试验/ %
≤0. 2
≤0. 1
肯塔堡飞散试验的混合料损失/ % ≤25( 20℃)
≤20( 20℃)
注: SM A 马歇尔试验配合比设计的重点是矿料各部分级配, 各种体 积指标和沥青用量, 而不是马歇尔稳定度和流值。这是与普通的 密级配沥青混合料配合比设计的最大区别所在。
( 3) 按我国《公路工程集料试验规程》( JT J 0582000) 的方法测定 4. 75 m m 以上的粗集料的插捣相 对密度, 计算粗集料骨架间隙率 V CA DRC。
( 4) 选择一个初试沥青用量( 一般可选 6. 0% ) , 成型 3 组马歇尔试件, 采用表干法测定试件的毛体积 相对密度, 实测混合料的最大相对密度或通过计算得 到混合料的理论密度, 计算试件的空隙率 V V 、矿料 间隙 率 V M A 及粗集 料骨 架间 隙率 V CA mix , 根据 V M A 大于 17% 及 V CA mix 小于 V CA DRC 的要求, 确定 设计级配。
计算法与实验法相结合确定沥青混合料最佳油石比
计算法与实验法相结合确定沥青混合料最佳油石比摘要：该文介绍了在缺乏已建类似工程资料的情况下，用热拌沥青混合料最佳油石比快速确定方法预估沥青混合料初始油石比，以预估的初始油石比为中值进行油石比分级，再进行马歇尔实验，这种计算法与实验法相结合确定出的最佳油石比非常准确，并且大大提高了试验效率。
关键词：沥青混合料；最佳油石比；计算法；实验法Abstract: this paper introduces the lack of already built in the similar project material with hot mixasphalt mixture is rapid determination method than estimated asphalt mixture initial proportion, inorder to estimate of initial proportion of value for grading proportion, and then to Marshall test, thecalculation method and experimental method to determine the optimum proportion of very accurate, and greatly improve the efficiency of the test.Keywords: asphalt mixture; The optimum proportion; Calculation method; The experimental method of中图分类号：TV431+.5 文献标识码：A 文章编号：1前言在诸多的沥青混合料设计参数中，最佳油石比是其中最重要的设计参数之一。
在沥青混合料设计过程中，通常采用马歇尔方法确定最佳油石比，但是马歇尔设计方法也具有一定的局限性[1]，笔者进行马歇尔实验之前，首先采用热拌沥青混合料最佳油石比快速确定方法来预估初始油石比，以预估的油石比为中值进行油石比的分级，再进行马歇尔实验，对沥青混合料进行最佳油石比的设计。
沥青混合料设计中最佳油石比的确定
沥青混合料设计中最佳油石比的确定摘要：分析沥青混合料的体积构成，确定计算混合料最佳油石比的公式，并通过实际工程对其加以检验。
对混合料最佳油石比进行了预估，并分析了矿料间隙率等对油石比的影响。
关键词：沥青混合料设计：体积分析法：最佳油石比：矿料间隙率。
[正文]1、前言沥青混合料设计主要是混合料的集料级配和最佳油石比的确定。
在集料级配相对固定的情况下，油石比是影响空隙率、沥青饱和度等马歇尔技术指标的唯一因素。
因此，在混合料设计中能否准确定出最佳油石比将对混合料的性能产生很大影响。
2、确定最佳油石比的经验公式沥青混合料设计国内外普遍采用体积设计法或体积分析法，本文将采用体积分析法确定混合料的最佳油石比，并对与油石比有关的几个问题提出粗浅的看法。
经过多年的试验研究，笔者认为，沥青混合料（本文所指沥青混合料包括密级配沥青混凝土混合料和沥青玛蹄脂碎石混合料）的最佳油石比可采用公式 Pa=%100*)100(**)(VMA Rsb RaVa VMA --计算。
式中:VMA ——沥青混合料的矿料间隙率,%.由于沥青混合料的矿料间隙率不得小于规范规定最小矿料间隙率，在初算时可采用规范规定最小矿料间隙率代替，在明确沥青混合料的实际矿料间隙率后再用此公式算出。
Va ——沥青混合料设计空隙率,%.规范规定为3~5%,在实际工程中可取为4%或其它定值。
Ra ——沥青结合料相对密度,(25℃/25℃)Rsb ——集料平均毛体积相对密度，无量纲。
Rsb=RnPn R P R P ~2211100++,式中P1,P2,P3~Pn 为各种集料的配比,其和为100,相应的毛体积相对密度为R1,R2~Rn(石屑和矿粉采用表观相对密度)。
分析沥青混合料的体积构成,可以认为,1体积混合料中有(100-VMA)%体积的集料构成骨架;有预先希望的Va%体积空隙(即设计空隙率);所剩(VMA -Va)%体积均为沥青填充,此即最佳油石比的确定方法。
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沥青混合料的体积分析 , 最麻烦的是集料有效相 对密度 Gse的确定 , 正常的方法是在拌制沥青混合料 时 , 同时用真空法测定最大相对理论密度 Gmm , 用 (1) 式反求合成集料的 Gse 。也可以用集料沥青浸渍 法 , 直接测定集料的有效密度 , 参考文献[1]中 , 详细 介绍了该试验方法 , 国内有关单位引用后 , 认为可 行 。天津市市政工程研究院用该法还直接测得了矿粉
吸入沥青的油石比
Q ba
=
V ba·Gb
Gm w
×100
=
(
1 Gsb
-
1) Gse
·Gb ×100 ( %)
(4)
式中 Gse以 (2) 式求得 。
(4) 式也可作如下简化 :
式中 (1/ Gsb - 1/ Gse) 为单位质量集料吸入的沥 青体积 , 而单位质量面干吸水体积为 1/ Gsb - 1/ Gsa , 如两者相除 , 则 :
(
1 Gsb
-
1) Gse
÷
(
1 Gsb
-
1) Gsa
=
Gse Gsa
-
Gsb ×Gsa
Gsb Gse
∴ 从式
(2)
知:
Gse Gsa -
Gsb Gsb
=
C
∴ 1
Gsb
-
1 Gse
=
C· (
1 Gsb
-
1) Gse
·Gsa
Gse
如水的密度以 1 计 , 则
(1/ Gsb - 1/ Gsa) ×100 = W ( %)
有了此法 , 在 Gmm测定有困难时 , 同样可以作正
确的体积分析 。 3 沥青混合料最佳沥青油石比 Q 的计算公式
由图 1 知 , 沥青混合料中的沥青体积 , 是由有效 沥青体积 V be和被集料吸入的沥青体积 V ba组成 , 兹 分别说明如下 。 311 有效沥青体积与有效沥青油石比 Qbe
关键词 : 最佳油石比 ; 集料毛体积相对密度 ; 集料表观相对密度 ; 集料有效相对密度 ; 沥青 相对密度
1 沥青混合料的体积分析 混合料的组成配比设计 , 包括沥青混凝土 、水泥
混凝土等都是体积配比设计 , 然后换算为质量比 , 供 工程使用 。不过水泥混凝土类的集料在混合料中可以 吸饱水泥浆 , 故集料处于表观密度状态 , 体积分析比 较简单 , 而沥青混合料类集料的表面空隙不能吸满沥 青而残余部分空隙成为新的闭口空隙 , 故集料处于有 效密度状态 , 使体积分析比较复杂 。
资料来源
福建高速公路指挥部
湖北京珠线
混合料类型 AC - 25 I AC - 16 IAC - 13 KA K - 13 A Sup - 13Sup - 12. 5Sup - 19
V MA + 0. 5 12. 5 14 14. 5 14. 5 14. 5 14. 5 13. 5
V MA + 0. 5 - 4 8. 5 10 10. 5 10. 5 10. 5 10. 5 9. 5
及 (10) 以(7)
误 计算 Gmm 差 (11) 误差
( %) (10)/ (3)
1. 034 2. 475 - 0. 04
1. 034 2. 448 - 0. 08
1. 03 2. 437 + 0. 04
1. 03 2. 434 + 0. 12
1. 03 2. 443 + 0. 29
从表 1 知 , 按 (2) 式计算的 Gse与以真空法测定 Gm m 反算的 Gse 误差非常小 ; 以计算法得的 Gse 计算 Gmm , 与真空法测定结果也一致 。
HMA 和 SMA 最佳油石比快速确定法
道
·
林绣贤
(同济大学 , 上海市 200092)
摘要 : 以体积分析方法 , 揭示了热拌沥青碎石混合料 ( HMA) 和沥青玛蹄脂碎石混合料 ( SMA) 的最佳油石比与合成集料毛体积相对密度 Gsb 、表观相对密度 Gsa及沥青相对密度 Gb间 的内在关系 。从而当集料配比组成确定 , 有了 Gsb 、 Gsa 、 Gb后 , 在未做沥青混合料试验之前 , 即可求得最佳油石比 。进而计算最大理论密度 Gmm 。并可分别求得有效沥青油石比 , 集料吸入 沥青油石比 。经多项工程实践检验 , 证明可行 。
林绣贤 : HMA 和 SMA 最佳油石比快速确定法
—89 —
100 ( %) , 有效沥青饱和度 VFA = Vbe/ VMA ×100 ( %) 。 应当提请注意的 , 用溶剂法 ( T 0712 - 1993) 测
定最大理论相对密度时 , 由于溶剂溶解了沥青 , 并几 乎充满了集料可吸水的体积 V w 中 , 相应的体积是 V b + V sa , 少了 V w - V ba的体积 , 故所得的最大理论 相对密度偏大 , 与实际情况不符 。
2. 644 2. 590
2. 650 2. 596
2. 648 2. 596
2. 652 2. 599
结 (3) Gmm 2. 476 2. 450 2. 436 2. 431
2. 436
果 (4) Gse
2. 636 2. 632 2. 633 2. 631
2. 629
(5) W ( %) 计
(6) C 算 (7) 计算 Gse 法 (8) 误差
V mm
=
100 Gm m
=
Ps Gse
+
Pb Gb
(1)
式中 Gb ———沥青的相对密度 。
因此 , 用抽真空法测得 Gmm 后 ( T 0711 - 1993)
即可通过 (1) 式 , 得到合成集料的有效密度 Gse。
这样 , 测得压实混合料的毛体积密度 Gmb 后 , 即
可计算得混合料中的集料质量 Gmw = Gmb·Ps/ 100 ; 沥
w ( %) 0. 786 0. 789 0. 785 0. 756 0. 769 0. 57 0. 74
C(2) 式 0. Байду номын сангаас39
按(4) 式
计 Qba
0. 558
Qb = Qbe + Qba 4 . 423
Pb = Qb/ (1 + 4. 24 0. 01Qb) 实用 Pb 4. 20
0. 723 0. 590 5. 23 4. 97 4. 80
式中 W ———为集料面干吸水率 ,
W = (1/ Gsb - 1/ Gsa) ×100 ( %) 。
表 1
不同类别沥青混合料 Gse检验
类型
AC - 25 I AC - 16 I AC - 13 K A K - 13A Superpave - 13
实 (1) Gsa 测 (2) Gsb
2. 649 2. 599
Gsb
2. 599 2. 590 2. 596 2. 596 2. 599 2. 851 2. 648
Gb 按(3) 式 计 Qbe
Gsa
1. 034 1. 034 1. 03 1. 03 1. 03 1. 029 1. 034 3. 865 4. 642 4. 873 4. 873 4. 867 4. 432 4. 289 2. 649 2. 644 2. 65 2. 648 2. 652 2. 898 2. 701
其中 V be =
Gmw ; Gsb
V sa =
Gmw ; Gsa
V se =
Gmw ; Gse
Gsb 、Gsa 、Gse分别为合成集料的毛体积密度 , 表
观密度 , 有效密度 ; Gmw为一个单元体中集料的质量 。
用抽真空法测定的混合料最大理论相对密度
Gmm时 , 所得到的就是图中的状况 , 当混合料总质量 为 100 , 集料含量为 Ps , 沥青含量为 Pb 时 , (1) 式 成立 , 即
青体积 V b = Gmb·Pb/ 100·Gb ; 进而计算被集料吸入的
沥青体积 V ba = Gmw (1/ Gsb - 1/ Gse) ; 有效沥青体积
V be = V b - V ba ; 集料间隙率 VMA = (1 - Gmw/ Gsb) ×
3 收稿日期 : 2002208204
2003 年第 2 期
以百分率表示的有效沥青体积 V be等于集料间隙 率 V M A 减去设计要求的空隙率 V 。即 :
V be = VMA - V
而 VMA = (1 - Gmw / Gsb) 100 ( %)
∴ Gmw = (1 - 0101VMA) ·Gsb
有效沥青油石比 Qbe为
Q be =
V be·Gb
Gm w
沥青混合料类压实试件各成份的体积分析如图 1。
图 1 压实试件体积分析示意
图中 V a ———空气体积; V mm ———除 V a 以外的混合料体积; V mb ———压实混合料的毛体积 , V mb = V a + V mm Vbe ———有效沥青体积;
Vba ———集料吸入的沥青体积; V b ———沥青总体积 , V b = V be + V ba ; Vsb ———集料的毛体积; V ma ———集料的间隙体积 , V ma = 1 - Vsb ; Vse ———集料的有效体积; V w ———集料面干吸水体积; Vsa ———集料实体积。 在 SMA 中 , V be的体积有一部分为纤维所占据 。
差值 ( %) + 0. 04 + 0. 17 - 0. 02 - 0. 14 + 0. 08 - 0. 04 - 0. 07