SMA—13改性瀝青混合料的試驗研究

摘 要：受榮烏高速公路至利津縣城連接線路面大中橋工程某路面標段的委托，本試驗采用以馬歇爾試驗為依據的設計方法，進行SMA-13改性瀝青混合料的目標和生產配合比設計。通過試驗段的鋪筑，該段各項技術指標完全符合要求，本設計方法是可行的，可供全段推廣。

關鍵詞：瀝青瑪蹄脂碎石混合料；目標配合比；生產配合比；設計

Experimental study of SMA-13 modified asphalt mixture

Gao Wei-bing

（China Railway 14 Bureau of Water Conservancy and Hydropower Engineering Group Co.， Ltd. JiNan 250014 ）

Abstract： Entrusted by rong-wu expressway connecting line to Lijin County Road section of a large bridge project， the design me-thod based on Marshall test was adopoted to make the SMA-13 modified asphalt mixture and mix design. Through the paving of the test section， the various technical indicators fully meet the requirements， the design method is feasible， can be used for all promotion.

Keywords： stone matrix asphalt mixture； target proportioning； production proportion； design

1.瀝青瑪蹄脂混合料概述

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是一種以瀝青、礦粉及纖維穩定劑組成的瀝青瑪蹄脂結合料，填充于間斷級配的礦料骨架中，所形成的混合料。SMA的結構組成可概括為“三多一少”，即：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少。SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，粗集料比例高達80%左右，礦粉的用量達10%左右。為加入較多的瀝青，增加礦粉用量，同時使用纖維作為穩定劑。瀝青用量較多，高達6%～7%，粘結性要求高，一般采用針入度小、軟化點高、溫度穩定性好的改性瀝青。

瀝青瑪蹄脂碎石混合料是當前國際上公認的一種抗變形能力強，耐久性較好的瀝青面層混合料。由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能力，同時由于瀝青瑪蹄脂的粘結作用，低溫變形性能和水穩定性也有較多的改善。添加纖維穩定劑，使瀝青結合料保持高粘度，其攤鋪和壓實效果較好。間斷級配在表面形成大孔隙，構造深度大，抗滑性能好。同時混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好，從而全面提高了瀝青混合料的路面性能。

2.SMA-13瀝青混合料的目標配合比設計

受榮烏高速公路至利津縣城連接線路面大中橋工程某路面標段的委托，本試驗采用以馬歇爾試驗為依據的設計方法，進行SMA-13改性瀝青混合料的目標和生產配合比設計。

2.1混合料原材

（1）SBS改性瀝青。符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》中對SBS瀝青的要求。各項指標見表2.1。

（2）集料。粗集料為玄武巖，包括粒徑為5-10mm和10-15mm兩種級配， 細集料為0-5mm的玄武巖機制砂及礦粉，篩分結果見表2.2。

（3）穩定劑。采用木質素纖維為穩定劑，木質素纖維各項試驗指標均符合符合 JT/T 533-2004 《瀝青路面用木質素纖維》標準要求，詳見表2.4。

2.2目標配合比設計

（1）初試級配的確定。

在SMA混合料中真正起嵌擠作用的是4.75mm以上部分，因而4.75mm通過率是個關鍵性指標，骨架設計時混合料必須有充分的粗集料骨架間隙率VCAmix、集料間隙率VMA、混合料的空隙率等體積指標，確定最佳的瀝青用量OAC，再進行指標的驗證。配合比設計的任務就是確定骨架和瑪蹄脂部分各種材料的規格和比例。

根據該地區工程施工經驗，以初試瀝青油石比6.3%進行馬歇爾試驗。雙面各擊實50次，擊實溫度為175℃。做3組馬歇爾試件，每組4個。將成型的3組試件，采用表干法測定試件的毛體積相對密度，計算試件的空隙率VV，礦料間隙率VMA及粗集料骨架間隙率VCAmix，試驗結果見表2.5。

根據JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》中的SMA混合料技術要求（空隙率3-4%，礦料間隙率≥17%， VCAmix≤VCADRC，瀝青飽和度75-85%，等），級配2和3均滿足技術要求。

同時，根據 JTG F40-2004附錄C規定，取礦料間隙率較大者為設計級配，因此級配2為目標配合比礦料級配。初試瀝青油石比為6.3%，礦料配合比：10-15：5-10：機制砂：礦粉：木質素纖維=33：44：13：10：0.3。

（2）最佳油石比的確定。在初試油石比6.3%的基礎上，上下變化瀝青用量范圍，分別以油石比6.1%、6.3%和6.5%進行馬歇爾試驗，根據空隙率VV確定最佳瀝青用量OAC。試驗結果如表2.6。

根據3個油石比的馬歇爾試驗結果，選取油石比為6.3%作為目標配合比的最佳油石比。最終確定目標配合比為：10-15：5-10：機制砂：礦粉：木質素纖維=33：44：13：10：0.3，最佳油石比為6.3%。

2.3 目標配合比的驗證endprint

確定了目標配合比后，進行下面的試驗對目標配合比進行驗證。

（1）用車轍試驗進行高溫穩定性檢驗，設計要求>5500次/mm，實測結果為5924次/mm；

（2）用殘留馬歇爾穩定度檢驗其水穩定性，要求>80%，實測結果為85.2%；

（3）凍融劈裂試驗的殘留強度比，要求>80%，實測結果為86.3%；

（4）用謝論堡析漏試驗檢驗最大瀝青用量，要求結合料損失≯0.1%，實測結果為0.05%；

（5）用肯塔堡飛散試驗檢驗最小瀝青用量，要求混合料損失≯15%，實測結果為3.6%。

3.SMA-13瀝青混合料的生產配合比試驗驗證

選擇榮烏高速公路至利津縣城連接線路面大中橋工程2標某200米路段進行試驗段生產配合比的試驗與驗證。

分別對1#、2#、3#和4#倉進行篩分，篩分結果見表3.1。

按三個級配備樣，以油石比6.3進行馬歇爾試驗，根據三個級配的馬歇爾試驗結果，選擇級配2（4.75mm篩通過率25%）作為生產配合比所用礦料級配。按級配2備料，以目標配合比確定的最佳油石比6.3及上下浮動0.2后的油石比6.1和6.5分別進行馬歇爾試驗，根據3個油石比的馬歇爾試驗結果，選取油石比為6.3作為生產配合比的最佳油石比。

根據生產配合比的選定結果（3#倉：2#倉：1#倉：礦粉=45：34：11：10，油石比6.3%）進行SMA-13型瀝青混合料浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗。

4.結論

4.1在分析國內外相關資料和相關工程實踐的基礎上，針對山東東營海洋性氣候的特點，通過大量室內試驗，確定了改性SMA-13瀝青混合料的最佳配合比。

4.2通過榮烏高速公路至利津縣城連接線路面大中橋工程試驗段的鋪筑，經實測試驗路段各項技術數據完全符合要求，本設計方法是可行的，可供全段推廣。

4.3按本設計方法設計的改性SMA-13路面已在該工程推廣使用。

參考文獻

[1] 沈金安.改性瀝青與SMA路面[M].北京：人民出版出版杜，1999.

[2] 周繼業、許志鴻、任惠清.改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料配合比設計[J].同濟大學學報，2000.28（4）：418-421.

[3] 公路瀝青路面施工技術規范[S].JTG F40-2004.

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【文章編號】1006-2688（2017）08-0014-03

【作者簡介】高衛兵（1979-），男，工程師，主要從事工程質量與安全工作。endprint