SMA13配合比设计简述

1、SMA13配合比设计组合内容1背景-SMA结构特点2设计方法-实际操作3总结-完善和提高组合SMA应用概况1沥青玛蹄脂碎石混合料是一种以沥青、矿粉、纤维稳定剂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，沥青玛蹄脂碎石混合料的构成特性，俗称“三多一少”，即沥青用量多为6%左右，矿粉用量多达812%，4.75mm以上粗骨料用量高达矿料用量的70%80%，4.75mm以下细集料仅占矿料总重的20%30%，其中还含有8%12%的矿粉，实际细集料用量为10%20%，相当少。所以，沥青玛蹄脂碎石混合料的强度是依靠粗集料在沥青混合料中的骨架嵌挤作用和沥青玛蹄脂胶结料的粘结裹

2、覆作用形成的，因而它更具有很好的耐久性、抗高温稳定性、抗低温开裂性、抗滑性及较好的排水性能。背景组合概述2国内国外背景1992年首次试用改性沥青SMA SMA-16,0.4%石棉纤维,表面层5cm。20世纪60年代中期，前联邦德国始建第一条SMA路面。组合动画与组合形状与文本背景组合 SMA混合料的体积组成配合比设计配合比设计原则组合配合比设计原则 设计方法采用马歇尔试件体积设计法 SMA 必须具有互相嵌挤紧密的粗集料骨架。SMA-13的粗集料骨架是4.75mm以上的粗集料。 马歇尔试件的VCAmix必须小于捣实状态下的粗集料骨架间隙率的VCADRC。 沥青用量应符合最小沥青用量的要求，马歇尔

3、试件的空隙率必须在要求的范围内。设计配合比设计组合配合比设计原则 掺加材料 掺加优良的木质素絮状纤维，掺加比例为沥青混合料总质量的0.3%0.4%。 SMA混合料在配合比设计时应进行抗水损害评价，如不满足要求，应采用沥青抗剥落剂。设计配合比设计组合配合比设计标准方孔筛尺寸（方孔筛尺寸（mm）级配范围级配范围中值中值1610010013.290100959.5507562.54.75223227（25）2.36162721.51.181424190.61220160.31016130.15913110.07581210SMA-13混合料矿料级配范围混合料矿料级配范围设计配合比设计组合试验项目试验

4、项目单单 位位技术要求技术要求马歇尔试件击实次数两面各击75次空隙率VV34.5矿料间隙率VMA17.0粗集料骨架间隙率VCAmixVCADRC沥青饱和度VFA7585稳定度kN8.0流值mm25注：对重交通路段或炎热地区，空隙率可放宽到4.5%，VMA可放宽到16.5%。马歇尔试验技术标准马歇尔试验技术标准设计配合比设计标准配合比设计组合检验项目检验项目单位单位技术要求技术要求试验方法试验方法谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失0.1T0732肯塔堡飞散试验的混合料损失(20)15T0733车辙试验动稳定度次mm3000T9719水稳定性： 残留马歇尔稳定度85T0709冻融劈裂试验残留强度比80

5、T0729渗水系数ml/min80T0730SMA配合比设计检验指标配合比设计检验指标设计配合比设计配合比设计标准组合 击实次数 对于集料坚硬不易击碎，通行重载交通的路段，击实次数为双面各75次。 空隙率 美国研究表明，沥青层的设计空隙率以4%为最佳。 空隙率过小，容易产生车辙流动变形。 空隙率过大，容易引起水损害破坏。 对高温稳定性要求较高的重交通路段或者炎热地区，设计空隙率允许放宽到4.5%。设计配合比设计配合比设计标准组合 矿料间隙率VMA 代表混合料中用以填充沥青玛蹄脂的空隙 与4.75mm通过率密切相关。随着4.75mm通过率即细集料的增加，矿料间隙率将逐步趋于常数；只有当4.75m

6、m通过率小于30%，VMA才开始增加，粗集料的嵌挤作用才能得到发挥，石石嵌挤结构才能形成。 对于重交通路段或者炎热地区，可以将VMA的最小值放宽到16.5%。设计配合比设计配合比设计标准组合 粗集料骨架间隙率VCA 4.75mm以上粗集料骨架之间的间隙率 VCADRC，VCAmix 如果VCAmix VCADRC，粗集料被填充的玛蹄脂撑开，粗集料不能形成嵌挤作用。 VCAmix VCADRC，检验粗集料是否形成骨架嵌挤的关键指标设计配合比设计配合比设计标准组合 沥青饱和度VFA 取决于集料间隙率VMA和混合料空隙率VV的从属指标。 只有沥青结合料填充到一定程度，才能达到要求的空隙率。 在实际的

7、配合比设计中，VV、VMA和VFA有可能不能同时满足。设计配合比设计配合比设计标准组合配合比设计配合比设计标准 沥青用量合成集料的毛体积相对密度合成集料的毛体积相对密度最小沥青用量最小沥青用量（%）最小油石比最小油石比（%）2.66.36.72.76.16.52.85.96.32.95.76.0 马歇尔稳定度和流值不作为通过或者否决配合比设计的唯一指标，与密级配沥青混合料有区别。马歇尔试验的荷载模式对SMA嵌挤结构不利，并且有达到最大荷载时，不马上破坏，流值不断变大的现象组合设计配合比设计目标配合比设计组合配合比设计设计流程组合 调整各种矿料比例设计3 个不同粗细的初试级配，必须符合所选择的标

8、准级配范围的要求。 3 个级配的4.75mm 通过率（当为SMA- 10时为2.36mm ）分别为中值、中值3% 附近，矿粉数量均为10%左右。 掺加纤维素，木素纤维0.3%，矿物纤维0.4%。配合比设计初试级配组合 测定矿料的毛体积相对密度和表观相对密度 初试级配的合成毛体积相对密度sb 初试级配的合成表观相对密度sa312123100.sbnnPPPP312123100.sannPPPP配合比设计测定和计算组合 粗集料的平均毛体积相对密度CA 将每个合成级配中小于4.75mm的集料筛除，测定4.75mm以上的粗集料的混合毛体积相对密度CA123312123.nC AnnPPPPPPPP配合

9、比设计测定和计算组合 粗集料间隙率VCADRC 按照T0309的试验方法，用捣实法测定粗集料骨架部分的堆积密度 s，从而计算得到各组初试级配的捣实状态的粗集料骨架间隙率VCADRC11 0 0sD R CC AwV C A配合比设计测定和计算组合 参考已建类似工程的油石比，并根据矿料级配的合成毛体积相对密度，拟定马歇尔试件的初试沥青用量和油石比。11babbabPP设计配合比设计初试用油量组合 选择三种矿料级配和拟定的初试油石比制作马歇尔试件，每组马歇尔试件的数量不得少于6个。 采用表干法T0705测定试件的毛体积相对密度mb 测定和计算马歇尔试件的VCAmix、VMA1100100m bss

10、bPV M A1100100m bC Am ixC APVC A设计配合比设计确定初试级配组合 最大理论相对密度t 采用计算法。 纤维部分的比例不得忽略2100100(1)0.0330.29360.933911100axtaxseaxsesasbxxxsbsaPPPPCCC设计配合比设计确定初试级配组合 马歇尔试件的空隙率VV 有效沥青的饱和度VFA(1)100m btVV100V M AV VV F AV M A设计配合比设计确定初试级配组合 设计级配的选择确定： VCAmix17% 如果有一组以上的级配同时符合要求，以4.75mm筛孔通过率大且VMA较大为选择标准。设计配合比设计确定初试级

11、配组合 根据所选择的设计级配和初试油石比试验的空隙率结果，以0.2%0.4%（0.5%）为间隔，调整3（5）个不同的油石比制作马歇尔试件，并测定试件的空隙率等体积参数； 进行马歇尔稳定度试验，检验稳定度和流值是否满足要求；不作为配合比设计评判的唯一指标，容许根据同类型改性沥青SMA-13S工程的经验予以调整。 绘制各项体积参数与油石比的关系曲线，根据期望的设计空隙率（一般为4%）确定最佳油石比OAC； 最佳油石比下的混合料各项参数应满足技术要求。设计配合比设计确定最佳用油量组合 谢伦堡析漏试验 用来检验沥青用量，防止沥青用量过多。 采用T0732烧杯法测试，对改性沥青SMA要求析漏损失不大于0

12、.1%。 170 2 ，改性沥青的试验温度宜为185。设计配合比设计目标配合比检验组合 肯塔堡飞散试验 用来防止沥青用量或者沥青与集料的粘结性不足。 T0733，标准试验温度为20，水中养生20h。 对于改性沥青，飞散损失不得大于15%。 对于多雨潮湿地区，也可以进行浸水飞散试验，试验温度为60，水中养生时间为48h。设计配合比设计目标配合比检验组合 车辙试验 用以评价混合料的高温抗车辙性能，非常重要 T0719，试验温度为60，荷载压强为0.7MPa（温度对试验结果影响很大，试件装料亦然。） 对于改性沥青，动稳定度要求不小于3000次/mm。设计配合比设计目标配合比检验组合 小梁低温弯曲试验

13、 用以评价混合料的低温抗裂性能。测定破坏应变。 T0715，试验温度为-100.5，加载速率50mm/min,荷载压强为0.7MPa（温度对试验结果影响很大。） 对于改性沥青，冬温地区要求不小于2500。设计配合比设计目标配合比检验26LdhB组合 水稳定性检验 浸水马歇尔试验，T0709，残留稳定度不小于80%10M SM SM S设计配合比设计目标配合比检验组合 水稳定性检验 冻融劈裂试验，T0729，冻融劈裂比不小于80%10012TTRRTSR设计配合比设计目标配合比检验组合 渗水试验 采用轮碾法成型的车辙板试件，路面渗水仪 良好的SMA结构在碾压成型后应该不渗水或者透水很慢 渗水系数

14、要求不大于80ml/min设计配合比设计目标配合比检验组合需要注意的几个事项总结组合成型温度的控制总结集料加热190-220,沥青加热175。 随着击实温度的提高，混合料毛体积密度增加，空隙率、矿料间隙率减小，沥青饱和度增大；对于不同级配规律的混合料，这些体积指标随着温度变化的程度存在明显差异。组合4.75通过率问题总结4.75mm的通过率大都控制在25%左右。0.075mm通过率要求在8%-13%之间。 石料高温状态下在拌和、碾压过程中都会有部分磨耗或破碎, 与室内试验相比, 4. 75 mm 筛通过量偏细3% , 因而在配合比设计时4. 75 mm 筛通过率要控制在25% 左右, 0. 0

15、75 mm 筛通过率控制在10% 左右。组合马歇尔击实次数 马歇尔击实试验法是在20世纪30年代末由美国密西西比州公路局 Bruce Marshall发明。 设计标准随着轮胎气压和轴载的变化不断调整 交通现状 交通量增长迅速 货车重载超载现象严重总结组合 为什么采用50次/面 SMA混合料劲度小，容易压实； 骨架嵌挤结构，大的击实功可能会使集料的棱角破碎，破坏粗集料。 国内外的设计经验 缺点 交通量增长/超载 与目前的路面压实功相比，击实功偏小总结马歇尔击实次数组合 为什么采用75次/面 某些集料坚硬，很难击实； 适应交通量增长/超载的需要 路面压实功的增加 缺点 尚需实践的检验 注意 路面的压实功需要保证总结马歇尔击实次数组合试件毛体积相对密度测试-表干法 在使用表干法时，试验者必须注意：该方法关键是在用拧干的湿毛巾擦拭试件表面时要制造一种真正的饱和面干状态，表面既不能有多余的水膜，又不能把吸入孔隙中的水分擦走，得到真正的毛体积。总结组合试件毛体积相对密度测试-蜡封法 SMA混合料毛体积密度的测量不能采用表干法，而应采用刷蜡式的蜡封法，否则会导致混合料毛体积密度偏大、空隙偏小的虚假现象。采用最紧密状态方法进行SMA混合料设计是合理、可行的。总结组合参考文献1 公路沥青路面施工技术规范2