VMA对SMA沥青玛蹄脂碎石路用性能的影响研究

王华

摘要：针对SMA沥青玛蹄脂碎石，通过变化吸水率、纤维类型、4.75mm通过率和油石比4项因素来分析VMA变化对混合料路用性能的影响。结果表明：VMA值对SMA路用性能影响显著，当VMA值在16.7%以上时，SMA混合料体现出的高低温性能和水稳定性均较好。试验结果可为工程试验人员提供一定的借鉴。

关键词：SMA；VMA；纤维类型；路用性能

中图分类号：U416.2

文献标志码：B

引言

VM人（矿料间隙率）是SMA混合料设计中重要的体积指标，但中国关于VMA与路用性能相关关系的研究开展得较晚，目前还处在定性的水平上。规范中规定SMA沥青混合料的VMA值不小于17%，却没有根据不同的气候和交通量等具体条件提出不同的要求。因此，有必要进一步研究VMA值与混合料路用性能关系，以确定合适的VMA指标。本文通过正交试验，综合4项因素，研究VMA随混合料级配变化时对SMA路用性能的影响规律。

1 试验方案

采用SMA-13级配，通过改变集料吸水率、纤维类型、4.75mm通过率和油石比4项因素形成不同混合料级配。其中纤维类型取聚酯纤维、木质素纤维和矿物纤维三个水平；油石比取5.7%、5.9%和6.1%三个水平；吸水率取0.5%、1.O%和1.5%三个水平（即辉绿岩，吸水率0.18%；蛇纹岩，吸水率0.95%；辉长岩，吸水率l.41%）；4.75mm筛孔通过率取24%、26%和28%三个水平。采用L9（34）正交表进行正交试验。

2 对高温稳定性的影响研究

SMA-13混合料正交试验的高温性能试验结果见表l。各因素与动稳定度的关系如图l所示。

由试验结果分析可知以下几点。

（l）集料吸水率、纤维类型、油石比和4.75mm通过率4个因素，每个单因素的变化都会导致SMA混合料高温性能的变化。当采用组合l（集料吸水率0.5%、聚酯纤维、油石比5.7%、4.75mm通过率24%）和组合8（集料吸水率1.5%、木质素纤维、油石比5.7%、4.75mm通过率28%）时，混合料的车辙动稳定度值较高，高温稳定性能较好。此时，混合料的VM人值分别为l6.4%和15.5%。

（2） VMA值在16.0%～17.O%之间时，混合料高温性能均远高于规范要求的3000次·mm^-1。

3 对水稳定性的影响研究

SMA-13混合料正交试验的水稳定性试验结果见表2、3。各因素与残留稳定度的关系如图2所示，与残留强度比的关系如图3所示。

由试验结果分析可知以下几点。

（l）集料吸水率、纤维类型、油石比和4.75mm通过率4个因素，每个单因素的变化都会导致SMA}昆合料浸水马歇尔试验残留稳定度和冻融劈裂试验的残留强度比的变化，且2个试验指标的变化基本一致。当采用组合2（集料吸水率0.5%、木质素纤维、油石比5.9%、4.75mm通过率26%）和组合3（集料吸水率0.5%、矿物纤维、油石比6.1%、4.75mm通过率28%）时，混合料的两项水稳定性指标达到最大值。此时，混合料的VMA值分别为16.7%和15.8%。

（2）9种级配均能满足规范对混合料水稳定性的要求，但混合料VM人值均小于规范中的17.0%。VMA值在16.O%～17.O%之间时，混合料水稳定性均较好。

4 对低温抗裂性的影响研究

SMA-13混合料正交试验的低温抗裂性试验结果见表4。各因素与低温弯曲破坏应变的关系如图4所示。

由试验结果分析可知以下几点。

（l）集料吸水率、纤维类型、油石比和4.75mm通过率4个因素，每个单因素的变化都会导致SMA混合料低温弯曲破坏应变的变化。当采用组合2（集料吸水率0.5%、木质素纤维、油石比5.9%、4.75mm通过率26%）和组合7（集料吸水率1.5%、聚酯纤维、油石比6.1%、4.75mm通过率26%时，混合料的低温指标达到较大值，此时，混合料的VMA值分别为16.7%和l5.3%。

（2）VMA值在16.0%0～16.5%之间时，混合料低温性能较差；VMA值为16.7%时，混合料低温性能达到峰值。

5 结语

通过本文研究，得到以下结论。

（l）通过正交试验，发现VMA变化对SMA路用性能影响显著，且集料吸水率、纤维类型、4.75mm通过率和油石比4项因素对VMA的影响明显。

（2） VMA值在16.O%～l7.O%之间时，混合料高温性能均远高于规范要求的3000次·mm^-1，且水稳定性均较好；VMA值在16.O%～l6.5%之间时，混合料低温性能较差，在VM人为16.7%时混合料低温性能达到峰值。

（3）VMA取值在16.7%以上时，SMA混合料的高低温性能和水稳定性均较好；VMA值在16.5%附近时，SMA混合料的高温和水稳定性较好，低温性能一般；VMA值在16.3%附近时，SMA混合料水稳定性较好，高温性能一般，低温性能较差。endprint