沥青玛蹄脂碎石混合料配合比的设计

沥青玛蹄脂碎石混合料配合比的设计
【摘要】沥青玛蹄脂碎石(简称SMA)路面,产生于20世60年代的德国。

SMA的结构可分成两个部分:一部分是由粗集料构成的空间骨架;另一部分是由沥青、矿粉及纤维组成的玛蹄脂,玛蹄脂填充在混合料骨架的空隙中,形成密实骨架结构。

所以只有通过材料的选择、选择设计初试级配、确定粗集料松装间隙率VCADRC、选择适宜的沥青用量、确定粗集料骨架间隙率VCAmix及集料间隙率VMA、确定级配、确定沥青用量、从而进行混合料设计检验、最终完成SMA 混合料配合比设计。

【关键词】SMA混合料配合比;粗集料骨架间隙率VCA mix ;集料间隙率VMA
The asphalt Ma hoof fat crushed stones mixture design that anticipate match’s ratio
noodles, creation in 20 a life time 60’s of Germany.SMA structure can dichotomous part:One part from thick gather to anticipate constitute of space framework;The Ma hoof that another a part constitute to from the asphalt, mineral powder and the fiber fat, the Ma hoof fat fill in the mixture anticipate the crevice of the framework, the formation airtight solid framework structure.So only pass material of choice, choice design the first attempt class go together with, assurance thick gather to anticipate loose pack cleft rate VCA DRC, choice feat asphalt dosage, assurance thick gather to anticipate the framework cleft rate VCA mix and gather to anticipate cleft rate VMA, assurance the class go together with, assurance asphalt dosage, carry on mixture to anticipate design examination thus, end completion SMA mixture anticipate match ratio design.
【Key words】SMA mixture anticipate a match ratio;Thick gather to anticipate the framework cleft rate VCAmix;Gather to anticipate a cleft rate VMA
1. 设计要点
SMA混合料为间断级配,粗集料多,细集料少,矿粉用量多,沥青用量也多。

其设计要点主要包括两个方面:(1)粗集料颗粒石-石接触形成骨架结构,虽然粗细集料的划分是通过 2.36mm筛孔确定,但在SMA混合料中真正起嵌挤作用的是
4.75mm以上部分,因而4.75mm通过率是个关键性指标,骨架设计时混合料必须有充分的粗集料骨架间隙率VCAmix、集料间隙率VMA等体积指标。

(2)有足够的沥青结合料数量和具有相当劲度的沥青玛蹄脂胶浆填充在粗集料骨架嵌挤成的石-石结构的间隙中,玛蹄脂胶浆设计规定了最小沥青用量和空隙率技术指标。

因此,配合比设计的任务就是确定骨架和玛蹄脂部分各种材料的规格和比例。

2. 设计方法
SMA配合比设计具体有以下几个步骤,其流程如图1所示。

(1)SMA材料选择;
(2)根据粗集料骨架间隙率确定具有良好嵌挤的矿料级配;
(3)确认所选择级配的最小集料间隙率VMA及最小沥青用量;
(4)选择最佳的沥青用量OAC,确认混合料的空隙率;
(5)评价SMA的各项试验技术指标。

2.1 材料的选择。

SMA混合料中的沥青结合料必须满足沥青玛蹄脂的需要,要有较高的粘度,符合一定的要求,以保证有足够的高温稳定性和低温韧性;粗集料必须采用坚硬、粗造有棱角的石料,以充分发挥粗集料的嵌挤作用,并且满足技术指标的要求;细集料最好采用人工砂,因其具有良好的棱角性和嵌挤性能,并有一定的级配,能改善混合料的高温稳定性;填料必须使用磨细的优质石灰石粉,并满足技术指标的要求;SMA中掺加纤维作为稳定剂,防止沥青滴漏,在混合料中起加筋、分散、吸附、吸收沥青和稳定的作用,并通过增加沥青与矿料的粘附性,通过油膜的粘结,提高集料之间的粘结力。

2.2 选择初试级配,测定VCADRC。

以大窑湾疏港高速公路路面工程中表面层采用LSMA-13为例,其间断级配如表1。

与以往的SMA配比不同的是在这个配合比的矿料级配中增加了三个非标准筛孔11.4mm、8.0mm、5.6mm,这样更好的保证了粗集料颗料的规格,能充分发挥混合料中石-石结构的嵌挤作用。

初试级配的选择必须以标准级配范围为基础,每种初试级配可通过改变粗细集料的比例来选定,以4.75mm通过率为变化点,改变至少三个不同的通过率:22%、24%、26%,级配中固定矿粉的数量,保证0.075mm 通过率在10%左右,同时使9.5mm通过率在要求范围的中值左右。

选择三个不同级配的目的是选择三个不同的沥青混合料的集料空隙率VMA,以满足VMA>17%的要求。

以具体的试验为例试验的比例及级配如表2、表3。

选用的碎石是锦州稍户产的玄武岩;改性沥青为辽河油田AH-90#沥青内掺5%改性剂(产地湖南岳化SBS4303),木质素(产地辽宁省科学研究院)掺量为沥青混合料总量的0.3%,机制砂及矿粉均用当地优质石灰岩加工而成。

按3组矿料级配比例配合,然后筛去4.75mm以下部分,测其捣实状态下松方相对密度,计算粗集料松装间隙率VCADRC。

2.3 选择初试沥青用量。

选择初试沥青用量首先要考虑关于SMA对最小沥青用量的规定。

只有在VMA符合要求的情况下,才能实现最小沥青用量,如果矿料之间没有足够的间隙以填充沥青结合料,就无法实现最小沥青用量的规定。

本例中规定最小沥青用量为6.5%。

2.4 进行马歇尔试验,根据VCAmix、VMA确定设计级配。

按照确定的初试沥青用量,用3组初试级配拌和制作马歇尔试件,试件数量为每组不少于4个,每组试件的最大理论相对密度由公式计算而得。

应特别注意的是,马歇尔试件的击实次数为双面不能超过50次,因为粗集料数量多互相嵌挤,过度的击实会使粗集料严重破碎。

将成型的3组试件,采用表干法测定试件的毛体积相对密度,计算试件的空隙率VV,矿料间隙率VMA及粗集料骨架间隙率VCAmix,根据VMA>17%及VCAmix5500次/mm,实测结果为了6100次/mm;
(2)用残留马歇尔稳定度检验其水稳定性,要求>80%,实测结果为92.6%;
(3)用谢论堡析漏试验检验最大沥青用量,要求≯0.1%,实测结果为0.06%;
(4)用肯塔堡飞散试验检验最小沥青用量,要求≯15%,实测结果为3.4%;
(5)渗水系数要求<20ml/min,实测结果为6 ml/min;
(6)构造深度要求0.8~1.5mm,实测结果为1.0mm。

经检验合格的目标配合比,才能进行生产配合比,进而指导生产配合比。

参考文献
[1] 公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)北京:人民交通出版社2004
[2] 沈金安,改性沥青与SMA路面,北京:人民交通出版社1999。