SMA—13改性沥青混合料的试验研究

摘 要：受荣乌高速公路至利津县城连接线路面大中桥工程某路面标段的委托，本试验采用以马歇尔试验为依据的设计方法，进行SMA-13改性沥青混合料的目标和生产配合比设计。通过试验段的铺筑，该段各项技术指标完全符合要求，本设计方法是可行的，可供全段推广。

关键词：沥青玛蹄脂碎石混合料；目标配合比；生产配合比；设计

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.瀝青玛蹄脂混合料概述

沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的混合料。SMA的结构组成可概括为“三多一少”，即：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少。SMA是一种间断级配的沥青混合料，粗集料比例高达80%左右，矿粉的用量达10%左右。为加入较多的沥青，增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂。沥青用量较多，高达6%～7%，粘结性要求高，一般采用针入度小、软化点高、温度稳定性好的改性沥青。

沥青玛蹄脂碎石混合料是当前国际上公认的一种抗变形能力强，耐久性较好的沥青面层混合料。由于粗集料的良好嵌挤，混合料有非常好的高温抗车辙能力，同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用，低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。添加纤维稳定剂，使沥青结合料保持高粘度，其摊铺和压实效果较好。间断级配在表面形成大孔隙，构造深度大，抗滑性能好。同时混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好，从而全面提高了沥青混合料的路面性能。

2.SMA-13沥青混合料的目标配合比设计

受荣乌高速公路至利津县城连接线路面大中桥工程某路面标段的委托，本试验采用以马歇尔试验为依据的设计方法，进行SMA-13改性沥青混合料的目标和生产配合比设计。

2.1混合料原材

（1）SBS改性沥青。符合JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中对SBS沥青的要求。各项指标见表2.1。

（2）集料。粗集料为玄武岩，包括粒径为5-10mm和10-15mm两种级配， 细集料为0-5mm的玄武岩机制砂及矿粉，筛分结果见表2.2。

（3）稳定剂。采用木质素纤维为稳定剂，木质素纤维各项试验指标均符合符合 JT/T 533-2004 《沥青路面用木质素纤维》标准要求，详见表2.4。

2.2目标配合比设计

（1）初试级配的确定。

在SMA混合料中真正起嵌挤作用的是4.75mm以上部分，因而4.75mm通过率是个关键性指标，骨架设计时混合料必须有充分的粗集料骨架间隙率VCAmix、集料间隙率VMA、混合料的空隙率等体积指标，确定最佳的沥青用量OAC，再进行指标的验证。配合比设计的任务就是确定骨架和玛蹄脂部分各种材料的规格和比例。

根据该地区工程施工经验，以初试沥青油石比6.3%进行马歇尔试验。双面各击实50次，击实温度为175℃。做3组马歇尔试件，每组4个。将成型的3组试件，采用表干法测定试件的毛体积相对密度，计算试件的空隙率VV，矿料间隙率VMA及粗集料骨架间隙率VCAmix，试验结果见表2.5。

根据JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的SMA混合料技术要求（空隙率3-4%，矿料间隙率≥17%， VCAmix≤VCADRC，沥青饱和度75-85%，等），级配2和3均满足技术要求。

同时，根据 JTG F40-2004附录C规定，取矿料间隙率较大者为设计级配，因此级配2为目标配合比矿料级配。初试沥青油石比为6.3%，矿料配合比：10-15：5-10：机制砂：矿粉：木质素纤维=33：44：13：10：0.3。

（2）最佳油石比的确定。在初试油石比6.3%的基础上，上下变化沥青用量范围，分别以油石比6.1%、6.3%和6.5%进行马歇尔试验，根据空隙率VV确定最佳沥青用量OAC。试验结果如表2.6。

根据3个油石比的马歇尔试验结果，选取油石比为6.3%作为目标配合比的最佳油石比。最终确定目标配合比为：10-15：5-10：机制砂：矿粉：木质素纤维=33：44：13：10：0.3，最佳油石比为6.3%。

2.3 目标配合比的验证endprint

确定了目标配合比后，进行下面的试验对目标配合比进行验证。

（1）用车辙试验进行高温稳定性检验，设计要求>5500次/mm，实测结果为5924次/mm；

（2）用残留马歇尔稳定度检验其水稳定性，要求>80%，实测结果为85.2%；

（3）冻融劈裂试验的残留强度比，要求>80%，实测结果为86.3%；

（4）用谢论堡析漏试验检验最大沥青用量，要求结合料损失≯0.1%，实测结果为0.05%；

（5）用肯塔堡飞散试验检验最小沥青用量，要求混合料损失≯15%，实测结果为3.6%。

3.SMA-13沥青混合料的生产配合比试验验证

选择荣乌高速公路至利津县城连接线路面大中桥工程2标某200米路段进行试验段生产配合比的试验与验证。

分别对1#、2#、3#和4#仓进行筛分，筛分结果见表3.1。

按三个级配备样，以油石比6.3进行马歇尔试验，根据三个级配的马歇尔试验结果，选择级配2（4.75mm筛通过率25%）作为生产配合比所用矿料级配。按级配2备料，以目标配合比确定的最佳油石比6.3及上下浮动0.2后的油石比6.1和6.5分别进行马歇尔试验，根据3个油石比的马歇尔试验结果，选取油石比为6.3作为生产配合比的最佳油石比。

根据生产配合比的选定结果（3#仓：2#仓：1#仓：矿粉=45：34：11：10，油石比6.3%）进行SMA-13型沥青混合料浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。

4.结论

4.1在分析国内外相关资料和相关工程实践的基础上，针对山东东营海洋性气候的特点，通过大量室内试验，确定了改性SMA-13沥青混合料的最佳配合比。

4.2通過荣乌高速公路至利津县城连接线路面大中桥工程试验段的铺筑，经实测试验路段各项技术数据完全符合要求，本设计方法是可行的，可供全段推广。

4.3按本设计方法设计的改性SMA-13路面已在该工程推广使用。

参考文献

[1] 沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京：人民出版出版杜，1999.

[2] 周继业、许志鸿、任惠清.改性沥青玛蹄脂碎石混合料配合比设计[J].同济大学学报，2000.28（4）：418-421.

[3] 公路沥青路面施工技术规范[S].JTG F40-2004.

_____________________

【文章编号】1006-2688（2017）08-0014-03

【作者简介】高卫兵（1979-），男，工程师，主要从事工程质量与安全工作。endprint