沥青及沥青混合料目标配合比设计

沥青及沥青混合料

目标配合比设计沥青玛蹄脂碎石（Stonemasticasphalt），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（MethylCellulose,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、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（JTGF40-2004）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%18±5高温590~600℃燃烧后测定残留物pH值--7.5±1.0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2~3g试样，在不少于2h的时间内加热到590~600℃，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，VMA、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（JTGF40-2004）指标单位I-AI-BI-CI-D实测针入度25℃0.1mm>10080-10060-8040-6056延度5℃≮cm5040302055.4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5℃≮cm30252015

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：VCAmix<VCADRC。这是粗集料骨架形成嵌挤作用的判别标准。原理二：VMA≥17%。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1．SMA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．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①SMA材料选择；②确定具有良好嵌挤的矿料级配；③确认所选级配的最小VMA及最小沥青用量；④确定最佳沥青用量，确认混合料的空隙率；⑤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VMA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9.5-13.2mm10088.71.60.10.10.10.10.10.10.13434354.75-9.5mm10099.988.00.30.20.20.20.20.20.23337402.36-4.75mm10010010071.91.00.20.20.20.20.29740-2.36mm10010010010076.835.311.01.70.90.712109矿粉10010010010010010010099.998.987.2121212A级配10096.162.630.621.416.413.412.312.110.7

B级配10096.162.127.219.915.713.212.312.110.7

C级配10096.060.824.019.115.313.112.312.110.7

上限1001007534262420161512

中线1009562.52720.51916131210

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%

ABCγs1.6681.6661.66γca2.8572.8572.857VCAdrc41.641.741.9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：

ABCVCAdrc41.641.741.9VCAmix40.63835.8rf2.4472.4322.415VV6.57.07.7VMA18.418.819.5MS7.436.855.52VFA64.962.760.4注：A、B、C三个级配的VV都超标；A、B、C三个级配都满足VCAmix<VCAdrc；VFA都小。主要原因可能油石比过小。所以选择A级配增大用油量能使各项指标达到要求。

选择A级配，由于在初试油石比中，由于VV过大，VFA偏小，所以在变化沥青用量来确定最佳沥青用量时，按沥青用量6.2%，6.5%，6.8%来制作马歇尔试验，并在此过程中，对玛蹄脂部分的性质进行了测试（谢伦堡沥青析漏试验），来综合考虑选取最佳沥青用量。Pa6.2%6.5%6.8%VCADRC41.641.641.6VCAmix39.539.740rf2.4902.4832.471VV4.03.83.8VMA17.417.918.6MS7.177.007.23VFA77.379.179.8△m0.07%0.10%0.20%根据抖对调裕整沥峰青用利量马沿歇尔费试验敌的混卫合料苹体积扩指标灭的分经析，之和沥通青析咱漏试续验结果篇，由匆于在森计算显理论间最大转相对羡密时驴，没雨有考用虑纤肃维的债比重苏和含闹量，散一般映这部分会免使VV提高0.观3%根~0唤.5惕%最终底选用轨沥青暖含量6.2增%，按此言沥青含毁量进行尝肯塔保锻飞散辈试验师。此晴混合罢料能腥满足选要求乒，具烤体数络据如续下：1号件绑：△s=药3.亩63枣%2号件龟：△s=论4.谁56父%3号件网：△s=变3.晌95界%车辙现试件咏试验按设般计好旨的配鼓合比洞制成之：300拢mm×倘300坝mm×奔50m忆m试件，备并在试私件上进剂行渗水彩和构造深驳度及惩动稳日定的涝测定迎，各王项性偿能均熔能满妈足技勤术标或准要叮求（具自体数属据如枯下）顽：项目单位实测数据Cwml/min基本不透水TDmm1.43DS次/mm9016(>6000)几个重泰要的试紫验VC颗A（间隙鸽率）的水测定谢伦堡末沥青析而漏试验肯塔隔堡飞吨散试堤验渗水惕试验构造躺深度车辙动吉稳定度汁试验VCA的测定参照《公路夹工程化集料条试验幅规程》，测且试混善合料勉松方登密度栋（捣踩实状犹态）γs，根据挂实测的风毛体积鸟密度计柜算出粗宣集料骨岸架混合泥料的平主均毛体楚积相对俩密度γCA，按段下式本计算盈：VCADRCVCAmi赔x按下式袋进行计卡算：本方乞法用或以检体测外沥迅青结勉合料家在高误温状乐态下仙从沥最青混狐合料厘析出例并沥鲜干多菌余的烟游离锄沥青佛的数皆量，酒供检若验SMA、OG纷FC、AM等混习合料额的最披大沥当青用围量使匠用。将拌和疾好的1kg混合守料，薯倒入800遭ml烧杯娃中，拥在烧昌杯上投加玻克璃板佳盖，轰放入170获℃±导2℃（改性圣沥青18些5门℃）烘呼箱中品，持歇续60季±铜1祝mi企n后，彼取出乒烧杯恋，不哑加任助何冲甩击或日振动不，将术混合托料向争下扣稼倒出悲来，哀称取订取烧夕杯及泽粘附日在烧菠杯上的书沥青排结合限料、哑细集若料、锤玛蹄蹈脂等堤总质琴量。情计算所出混皱合料霞损失零的质托量百撒分率沃△m。平行赵试验三抹次。该试验燃是为了酒确定沥缸青混合茫料有无袄多余的荣自由沥就青或沥够青玛蹄避脂而进烘行的试盈验，由石此确定齿最大沥诞青用量狡。与飞麦散试验寨结合，姨可以得袖出一个桶合理的偶沥青用思量范围宅。谢伦已堡沥乡丰青析付漏试励验（T像07北32感-2喂00恢0）该方法鼻用以评冶价由石于沥青颠用量或云粘结性竹不足，组在交通成荷载作躲用下，华路面表亏面集料鄙脱落而坟散失的旬程度，节以马歇着尔试件毒在洛杉抚矶试验痕机中旋趟转撞击矛规定次址数，沥离青混合奸料试件照散落材页料的质敲量的百鸟分率表载示。可用评于确知定沥怜青路淋面表五面层费使用贷的SMA混合耐料，喷抗滑天表层痰混合君料、匙沥青饮碎石援或乳点化沥勉青碎娃石混跪合料拆所需纷的最亲少沥绸青用软量。可用择浸水缴飞散鸽来评睡价沥漂青混技合料疾的水事稳定彼性。将试件衰放入20℃事±育0.5谊℃恒温雹水槽坡中养称生20总h后，取六出试件径，称取肿质量后嗓，马上枝放入洛次杉矶试纱验机中堂，不加框钢球，嚷以30r箩/mi码n~3席3r/隶min的速度搂旋转30丧0转后酬，称醋取质摘量，库计算受飞散盆损失棋，以樱损失锦质量厨的百败分率疾计，进平行纽奉试验3次。肯塔收堡飞彩散试傅验（T0汉733扣-20虚00）肯塔堡中飞散试粒验后的丸试件飞散著试验旗后的赢试件渗水居系数尚过大窜，路什面在滔使用展期间雾会因爸雨水服下渗李，使萌路基沉土、泳路面栋基层俭发软权，导类致路吧面破恨坏，邪所以柴在SM称A混合业料在术配合录比设锻计试绪验阶垒段应淡进行漏渗水每系数爪试验倒。本方第法的哗关键怎是试阁验所开用仪手器与杨试件娱表面它的密摆封性由。试跟验时粘水应冈通过塑混合排料内减部空数隙从酸试件父的另凑一面师及四驴周渗倘出。按水面渣从仪器100牲ml刻度窃下降范至500刻度线谦所需的销时间为航标准，越若渗水鱼时间过令长，可贷采用3mi她n通过浆的水裹量计必算。逐点报庭告每个桐试件的离渗水系库数及3个试件链的平均故值。若孝不透水已，应在呼报告中讲注明。混合周料渗指水试粗验（T0蚕73涝0-纠20姥00）计算时率以水面敌从lOO热mL下降丑至50赴0m辉L所需巡寿的时胞间为纠标准敢，若梳渗水虎时间灯过长直，亦谋可采淋用3mi追n通过巧的水排量计材算构造深经度本方法拒适用于言测定沥者青路面碌及水泥喘混凝土热路面表早面构造聪深度，皇用以评橡定路面廊表面的恶宏观粗洲糙度、麦路面表神面的排蜘水性能运及抗滑功性能。量砂筒培：一端抄是封血闭的地，容巨积为25斜±0将.1创5m语L；推平马板应为较木制或故铝制，顿直径50m评m,底面粘轨一层厚5mm的橡胶炊片，上逢面有一播圆柱把阁手。量砂：饿足够数沸量的干窃燥洁净检的匀质存砂，粒滋径0.1厕5+0陶.3惧mm。在规筋定试叠件尺酷寸（30懒cm瞧×3活0c度m×渠5c插m）、框温度棕（60℃）和受轮压样（0.7所MPa衔)下，丢试验黄轮在屈试板桶上沿狼同一亮轨迹妙按要献求的舌速度(42次/m哈in沙)做往复微运