SMA-13配合比設計報告人：李健東南大學2012 年6月主要內容配合比設計原則配合比設計標準目標配合比設計生產配合比設計和試拌試鋪需要注意的幾個事項配合比設計原則三個階段目標配合比生產配合比試拌試鋪礦料級配最佳油石比配合比設計原則SMA混合料的體積組成配合比設計原則設計方法

采用馬歇爾試件體積設計法SMA必須具有互相嵌擠緊密的粗集料骨架。SMA-13的粗集料骨架是4.75mm以上的粗集料。馬歇爾試件的VCAmix必須小于搗實狀態(tài)下的粗集料骨架間隙率的VCADRC。瀝青用量應符合最小瀝青用量的要求，馬歇爾試件的空隙率必須在要求的范圍內。配合比設計原則摻加材料摻加優(yōu)良的木質素絮狀纖維，摻加比例為瀝青混合料總質量的0.3%~0.4%。SMA混合料在配合比設計時應進行抗水損害評價，如不滿足要求，應采用瀝青抗剝落劑。配合比設計標準方孔篩尺寸（mm）級配范圍中值161009513.290～10062.59.550～75274.7522～3221.52.3616～27191.1814～24160.612～20130.310～16110.159～13100.0758～1295SMA-13上面層混合料礦料級配范圍配合比設計標準試驗項目單

位技術要求馬歇爾試件擊實次數(shù)－兩面各擊75次空隙率VV％3~4.5礦料間隙率VMA％≥17.0粗集料骨架間隙率VCAmix％≤VCADRC瀝青飽和度VFA％75~85穩(wěn)定度KN≥6.0流值mm2~5注：對重交通路段或炎熱地區(qū)，空隙率可放寬到4.5%，VMA可放寬到16.5%。馬歇爾試驗技術標準配合比設計標準檢驗項目單位技術要求試驗方法謝倫堡瀝青析漏試驗的結合料損失％≤0.1T0732肯塔堡飛散試驗的混合料損失(20℃)％≤15T0733T9719車轍試驗動穩(wěn)定度次／mm≥3000水穩(wěn)定性：殘留馬歇爾穩(wěn)定度

凍融劈裂試驗殘留強度比％％≥85≥80T0709T0729滲水系數(shù)ml/min≤50T0730SMA配合比設計檢驗指標配合比設計標準擊實次數(shù)對于集料堅硬不易擊碎，通行重載交通的路段，擊實次數(shù)為雙面各75次。空隙率美國研究表明，瀝青層的設計空隙率以4%為最佳。空隙率過小，容易產生車轍流動變形?？障堵蔬^大，容易引起水損害破壞。對高溫穩(wěn)定性要求較高的重交通路段或者炎熱地區(qū)，設計空隙率允許放寬到4.5%。配合比設計標準礦料間隙率VMA代表混合料中用以填充瀝青瑪蹄脂的空隙與4.75mm通過率密切相關。隨著4.75mm通過率即細集料的增加，礦料間隙率將逐步趨于常數(shù)；只有當4.75mm通過率小于30%，VMA才開始增加，粗集料的嵌擠作用才能得到發(fā)揮，石石嵌擠結構才能形成。對于重交通路段或者炎熱地區(qū)，可以將VMA的最小值放寬到16.5%。粗集料骨架間隙率VCA4.75mm以上粗集料骨架之間的間隙率VCADRC，VCAmix如果VCAmix>VCADRC，粗集料被填充的瑪蹄脂撐開，粗集料不能形成嵌擠作用。VCAmix<VCADRC，檢驗粗集料是否形成骨架嵌擠的關鍵指標配合比設計標準瀝青飽和度VFA取決于集料間隙率VMA和混合料空隙率VV的從屬指標。只有瀝青結合料填充到一定程度，才能達到要求的空隙率。在實際的配合比設計中，VV、VMA和VFA有可能不能同時滿足。配合比設計標準瀝青用量馬歇爾穩(wěn)定度和流值不作為通過或者否決配合比設計的唯一指標，與密級配瀝青混合料有區(qū)別。馬歇爾試驗的荷載模式對SMA嵌擠結構不利，并且有達到最大荷載時，不馬上破壞，流值不斷變大的現(xiàn)象。合成集料的毛體積相對密度最小瀝青用量（%）最小油石比（%）2.66.36.72.76.16.52.85.96.32.95.76.0目標配合比設計設計流程設計初試級配測定和計算選擇初試瀝青用量確定設計級配確定設計瀝青用量目標配合比設計檢驗應用實例設計流程設計初試級配調整各種礦料比例設計3個不同粗細的初試級配，必須符合所選擇的標準級配范圍的要求。3個級配的4.75mm通過率（當為SMA-10時為2.36mm）分別為中值、中值±3%附近，礦粉數(shù)量均為10%左右。摻加優(yōu)質的測定和計算測定礦料的毛體積相對密度和表觀相對密度初試級配的合成毛體積相對密度γsb初試級配的合成表觀相對密度γsa測定和計算粗集料的平均毛體積相對密度γCA將每個合成級配中小于4.75mm的集料篩除，測定4.75mm以上的粗集料的混合毛體積相對密度γCA測定和計算粗集料間隙率VCADRC按照T0309的試驗方法，用搗實法測定粗集料骨架部分的堆積密度ρs，從而計算得到各組初試級配的搗實狀態(tài)的粗集料骨架間隙率VCADRC選擇初試瀝青用量參考已建類似工程的油石比，并根據礦料級配的合成毛體積相對密度，擬定馬歇爾試件的初試瀝青用量和油石比。確定設計級配選擇三種礦料級配和擬定的初試油石比制作馬歇爾試件，每組馬歇爾試件的數(shù)量不得少于6個。采用表干法T0705測定試件的毛體積相對密度γmb測定和計算馬歇爾試件的VCAmix、VMA確定設計級配最大理論相對密度γt采用實測法，無條件時也可采用計算法。纖維部分的比例不得忽略確定設計級配馬歇爾試件的空隙率VV有效瀝青的飽和度VFA確定設計級配設計級配的選擇確定：VCAmix<VCADRCVMA>17%如果有一組以上的級配同時符合要求，以4.75mm篩孔通過率大且VMA較大為選擇標準。確定設計瀝青用量根據所選擇的設計級配和初試油石比試驗的空隙率結果，以0.2%~0.4%為間隔，調整3個不同的油石比制作馬歇爾試件，并測定試件的空隙率等體積參數(shù)；進行馬歇爾穩(wěn)定度試驗，檢驗穩(wěn)定度和流值是否滿足要求；不作為配合比設計評判的唯一指標，容許根據同類型改性瀝青SMA-13S工程的經驗予以調整。繪制各項體積參數(shù)與油石比的關系曲線，根據期望的設計空隙率（一般為4%）確定最佳油石比OAC；最佳油石比下的混合料各項參數(shù)應滿足技術要求。目標配合比設計檢驗謝倫堡析漏試驗用來檢驗瀝青用量，防止瀝青用量過多。采用T0732燒杯法測試，對改性瀝青SMA要求析漏損失不大于0.1%。改性瀝青的試驗溫度為185℃。目標配合比設計檢驗肯塔堡飛散試驗用來防止瀝青用量或者瀝青與集料的粘結性不足。T0733，標準試驗溫度為20℃，水中養(yǎng)生20h。對于改性瀝青，飛散損失不得大于15%。對于多雨潮濕地區(qū)，也可以進行浸水飛散試驗，試驗溫度為60℃，水中養(yǎng)生時間為48h。目標配合比設計檢驗車轍試驗用以評價混合料的高溫抗車轍性能，非常重要T0719，試驗溫度為60℃，荷載壓強為0.7MPa對于改性瀝青，動穩(wěn)定度要求不小于3000目標配合比設計檢驗水穩(wěn)定性檢驗浸水馬歇爾試驗，T0709，殘留穩(wěn)定度不小于80%48hours@60oC45min@60oC目標配合比設計檢驗水穩(wěn)定性檢驗凍融劈裂試驗，T0729，凍融劈裂比不小于80%16hours@-18oC24hours@60oC目標配合比設計檢驗滲水試驗采用輪碾法成型的車轍板試件，路面滲水儀良好的SMA結構在碾壓成型后應該不滲水或者透水很慢滲水系數(shù)要求不大于50ml/min應用實例設計初試級配級配類型4.75mm通過率粗級配23.8%中級配26.5%細級配29.4%0.0750.150.30.61.182.364.759.513.216應用實例測定三種級配的VCADRC擬定初試瀝青用量油石比設定為6.2%級配類型搗實容重（t/m3）4.75mm篩孔通過率(%)粗集料的毛體積密度（g/cm3）VCADRC(%)粗級配1.7323.82.85039.2中級配1.7226.52.84939.6細級配1.7029.42.84740.3級配類型粗級配中級配細級配合成毛體積相對密度2.7762.7682.757應用實例測試最大理論密度根據初試設計級配和油石比，制作馬歇爾試件，測定試件的體積參數(shù)。級配類型粗級配中級配細級配最大理論相對密度2.5402.5342.530級配類型毛體積相對密度VV(%)VMA(%)VFA(%)VCAmix(%)VCADRC(%)粗級配2.4254.517.774.535.339.2中級配2.4324.017.376.837.639.6細級配2.4433.416.679.239.940.3選擇中級配作為設計級配應用實例以中級配為設計級配，調整三個不同的油石比6.0%，6.2%和6.4%制作馬歇爾試件，雙面各擊實75次，進行體積參數(shù)測定和馬歇爾試驗。油石比（%）毛體積相對密度VV（%）VMA（%）VFA（%）穩(wěn)定度（kN）流值（0.1mm）6.02.4254.617.573.99.930.26.22.4334.017.276.910.232.96.42.4393.517.079.610.131.8技術要求—3~4.5≥17.075~85≥6.020~50

以4%為設計空隙率，對應的油石比為6.2%，此時混合料的其它參數(shù)都符合設計要求，故確定最佳油石比為6.2%。應用實例目標配合比設計檢驗實驗項目評價指標試驗結果技術要求謝倫堡析漏試驗析漏值（%）0.05≤0.1肯塔堡飛散試驗飛散損失（%）3.1≤15車轍試驗動穩(wěn)定度（次/mm）4800≥3000浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度（%）93.4≥85凍融劈裂試驗劈裂強度比（%）88.6≥80滲水試驗滲水系數(shù)（ml/min）0≤50各檢驗項目試驗結果都滿足設計要求，故配合比設計合格。生產配合比和試拌試鋪二者的相同點

級配

瀝青用量體積性質的一致性粗目標配合比精生產配合比二者的不同點

棱角性的變化

集料除塵采用工地材料生產配合比和試拌試鋪設計階段

確定各熱料倉礦料和礦粉的用量必須從二次篩分后進入各熱料倉的礦料取樣進行篩分，根據篩分結果進行計算，使礦質混合料的級配符合要求，以確定各熱料倉礦料和礦粉的用料比例。確定最佳油石比取目標配合比設計的最佳油石比OAC和OAC±0.3%三個油石比，取以上計算的礦質混合料，用試驗室的小型拌和機拌制瀝青混合料進行馬歇爾試驗，確定生產配合比的最佳油石比。殘留穩(wěn)定度檢驗按確定的生產配合比，用室內小型拌和機拌制瀝青混合料，做浸水48小時馬歇爾試驗，檢驗殘留穩(wěn)定度。生產配合比和試拌試鋪驗證階段用生產配合比進行試拌，瀝青混合料的技術指標合格后鋪筑試鋪段。取試鋪用的瀝青混合料進行馬歇爾檢驗試驗和瀝青含量、篩分試驗，檢驗標準配合比礦料合成級配，確定正常生產用的標準配合比。對確定的標準配合比，宜再次進行車轍試驗和水穩(wěn)定性試驗。生產過程中應加強跟蹤檢測，嚴格控制進場材料的質量，如遇材料發(fā)生變化并經檢測瀝青混合料的礦料級配、馬歇爾技術指標不符合要求時，應及時調整配合比，使瀝青混合料的質量符合要求并保持相對穩(wěn)定，必要時重新進行配合比設計。需要注意的幾個事項最大理論密度的測試馬歇爾擊實次數(shù)試件毛體積相對密度測試-表干法水穩(wěn)定性檢驗最大理論密度的測試改性瀝青混合料難以分散。如果分散不徹底，混合料細顆粒中勢必含有空氣，測定的最大理論密度就會小于真正的值。測試時需要將瀝青混合料充分分散，可以在較高溫度下將瀝青混合料仔細操作。馬歇爾擊實次數(shù)馬歇爾擊實試驗法是在20世紀30年代末由美國密西西比州公路局BruceMarshall發(fā)明。設計標準隨著輪胎氣壓和軸載的變化不斷調整交通現(xiàn)狀交通量增長迅速貨車重載超載現(xiàn)象嚴重馬歇