沥青玛蹄脂路面配合比设计方法

王建;高秀芝

【摘 要】结合工程实例,论述了沥青玛蹄脂路面混合料目标配合比和生产配合比设计方法.

【期刊名称】《建材技术与应用》 【年(卷),期】2009(000)009 【总页数】2页(P14-15)

【关键词】沥青路面;沥青玛蹄脂;配合比设计 【作 者】王建;高秀芝

【作者单位】河南城建学院,河南,平顶山,467000;平顶山工业职业技术学院,河南平顶山,467000 【正文语种】中 文 【中图分类】U416.217 引言

平顶山南环路是该市的一条环城路，采用沥青路面，该路过境车辆较多，机动车交通量大。为预防沥青路面产生车辙、拥包和早期水损害现象的发生，在南环路改建过程中使用沥青玛蹄脂(SMA)作为抗滑表层，以充分发挥其高温稳定性和低温抗裂性。

沥青玛蹄脂是一种间断级配的沥青混合料，由粗集料、矿粉、沥青、细集料、纤维

添加剂组成，粗骨料形成紧密嵌挤的骨架结构，纤维、矿粉、沥青和少量细集料组成的玛蹄脂填充其孔隙，使得SMA具有良好的抗车辙、抗裂、抗滑性能以及水稳定性和耐久性。SMA路面作为一种性能优良的抗滑表层已得到了大量应用，取得了良好的经济效益和社会效益。SMA对材料的质量要求也较为严格，把好材料质量关是配合比设计的关键。 1 材料

(1)虽然细集料在SMA中含量不多，但对其性能的影响不小，一般要求尽量多使用人工砂，并且应坚硬、多棱角、有一定的表面纹理、无塑性。

(2)粗集料采用玄武岩石料。SMA对粗集料有严格的要求，要求100 %轧制，圆集料至少有两个破碎面，形状接近立方体，纹理粗糙，针片状含量小，耐久性和坚固性好；采用5 %的石灰水对其筛洗，一方面增加其与沥青的粘附性，另一方面可去除部分针片状颗粒，以增强骨架承受车轮荷载的能力。

(3)沥青结合料所使用的沥青要求粘结性好、针入度小、软化点高、高温稳定性和低温韧性好，若所处地区夏季高温且持续时间长，沥青路表温度最高可达50～60 ℃，故设计可采用抗高温性能比较好的改性沥青。基质沥青采用AH-90重交通石油沥青，并添加5 %的SBS进行改性，达到《高性能沥青路面(Superpave)》中PG70-22的分级标准。

(4)稳定剂采用絮状木质素纤维。使用絮状木质素的动稳定度明显高于使用颗粒状木质素的混合料，因为絮状木质素吸油能力强，容易分散，而且木质素纤维更符合绿色环保的要求。木质素要求在室内架空堆放，保持干燥，严格防潮。 2 目标配合比设计 2.1 马歇尔技术指标与要求

(1)稳定度。马歇尔稳定度不随沥青用量的变化而出现明显的峰值，即马歇尔稳定度对沥青用量的变化不敏感，因而稳定度不能作为判断SMA沥青用量的指标。

(2)流值。SMA混合料马歇尔试验时，图中变形曲线往往呈现较大的变形而不下降，有时没有明显的峰值，当采用改性沥青时尤其如此。这实际上反映了SMA混合料具有很好的韧性，即使在很大变形时仍具有相当高的支撑能力。流值一般控制在2～5 mm范围内。

(3)空隙率。空隙率是沥青混合料的重要指标，它对路面的高温稳定性有显著影响，也关系到沥青混合料的用量。 2.2 目标配合比设计

参照SHC F40-01-2002《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》的设计原则和步骤，采用马歇尔体积设计方法，以空隙率指标(4.0 %)来进行最佳沥青用量的确定。通过调整各矿料比例设计了3种粗细不同的级配，3种级配的4.75 mm筛通过率分别为中值、中值±4 %，其中矿粉数量相同，使0.075 mm筛的通过率为10 %左右。

根据规范规程的要求，采用捣实法测定粒径>4.75 mm粗集料的松方密度，并计算捣实状态粗集料骨架的间隙率(见表1)。然后应用马歇尔试验方法对3种合成级配进行试验，结果见表2。

表1 捣实法试验结果级配类型合成级配1合成级配2合成级配3粗集料的毛体积密度/(g/cm3)2.9122.9152.917粗集料的捣实松方密度

/(g/cm3)1.7401.6931.659骨架间隙率VCADRC/%41.241.3.4

表2 马歇尔试验结果级配类型合成级配1合成级配2合成级配3初试油石比/%6.06.06.0纤维掺量/‰3.03.03.0毛体积密度/(g/cm3)2.5282.5332.507最大理论密度/(g/cm3)2.52.42.7空隙率VV/%4..25.3矿料间隙率VMA/%17.517.418.1粗集料骨架间隙率VCAmix40.343.437.4沥青饱和度VFA74.375.570.4稳定度8.598.338.09

根据以上试验结果和VCAmix17 %的要求作为设计级配，选

择级配1作为目标配合比设计级配。再以初试油石比6.0 %的0.2 %间隔6.2 %、6.4 %进行马歇尔试验，确定6.2 %为最佳油石比，试验结果见表3。 表3 SMA混合料试验结果试件击实次数毛体积密度/(g/cm3)最大理论密度/(g/cm3)空隙率/%矿料间隙率/%粗集料骨架间隙率沥青饱和度稳定度双面击实50次2 5382 23.917.0.377..69 3 生产配合比设计 3.1 配合比设计

根据目标配合比确定各冷料仓的出料比例，再对热料仓的集料进行单仓筛分，确定生产配合比合成级配。在确定各单热料仓的掺配比例时，应注意以下两个问题： (1)生产配合比合成级配曲线要与目标配合比合成级配曲线基本一致，重点是关键筛孔4.75 mm和2.36 mm的通过率要相近。

(2)结合沥青拌和楼的筛网和筛孔布置情况，各单热料仓的掺配比率应协调，避免出现严重的溢料或等料现象。生产配合比设计结果见表4。 3.2 生产配合比检验

为了检验生产配合比的可靠性，进行试验段试铺，分别取第m车、中间车、最后车的料进行马歇尔试验。试验结果表明，各项指标均符合规范要求，生产配合比是可行的。

表4 SMA混合料试验结果试件击实次数毛体积密度/(g/cm3)最大理论密度/(g/cm3)空隙率/%矿料间隙率/%粗集料骨架间隙率沥青饱和度稳定度双面击实50次2 02 23.918.241.479.69.27 3.3 施工配合比控制

在生产中要加大抽检频率，及时调整级配。级配的走向可能与目标配比有所不同，但要控制好关键筛孔通过率。经过认真论证，将4.75 mm筛控制在设计值的±1 %，2.36 mm筛控制在设计值的±1 %，0.075 mm筛控制在设计值的

±0.05 %，SMA才能真正形成嵌挤结构，发挥SMA路面的作用。 4 结语

(1)矿质集料特性对沥青混合料性能有至关重要的影响，对其重视程度应与沥青性能指标等同，它们都是决定混合料质量的主要原因，必须严格控制。

(2)SMA路面的设计可以采用Superpave沥青混合料设计方法。马歇尔法的冲击压实没有模拟实际路面形成的混合料的压密状况，而且马歇尔稳定度不足以评估SMA的抗剪强度，这两种情况使得其难以保证设计混合料的抗车辙能力。Superpave沥青混合料设计方法的旋转压实仪(SGC)是柔性路面在荷载作用下的机械模拟，通过旋转压实仪(SGC)成型的试件得出的压实数据(空隙率、级配曲线、最佳沥青用量等)更具合理性。

(3)SMA是从国外引入的一种新型路面沥青混合料结构，虽然它在高温抗车辙、低温抗裂、疲劳抗裂、抗老化、抗水损害、抗滑及耐久性等方面都比传统的路面优越，在材料品质和质量控制方面也比传统的路面要求高一些，但结构的使用应结合各地自身的特点。我国幅员辽阔，各地的气候条件差别比较大，加之施工机械、材料等条件的，如果完全套用国外的经验是行不通的，这一点在国内一些地区的试验路段上已经表现出来。因此，必须从当地的实际情况出发，探索出一条应用SMA路面的新路。