高速公路SMA瀝青混合料配合比設計研究

彭 玲

(山西遠大公路橋梁建設養(yǎng)護有限公司，山西 忻州 034000)

1 高速公路SMA瀝青混合料路面的工程特點

1.1 抗滑性能好，可提高行車安全

SMA瀝青混合料內(nèi)部含有大量的粗集料，可以形成穩(wěn)定的骨架結構，有效提高路面結構的強度，提高路面結構的整體穩(wěn)定性。大粒徑骨料所組成的骨架穩(wěn)定性好，路面碎石外漏棱角多，可提高高速公路瀝青路面抗滑性能，可有效提高行車安全。

1.2 高溫穩(wěn)定性好，抗車轍性能好

SMA瀝青混合料內(nèi)部粗集料含量高，路面結構穩(wěn)定性好，可有效提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性，預防車轍的發(fā)生。SMA瀝青混合料所使用的碎石含量多，5 mm以上碎石所占比例高。碎石之間相互嵌擠形成穩(wěn)定的結構，可有效提高瀝青路面的穩(wěn)定性，提高路面結構的高溫穩(wěn)定性，這也是SMA瀝青混合料在高速公路瀝青路面得到廣泛應用的原因之一。

1.3 路面結構孔隙率低

SMA瀝青混合料內(nèi)部孔隙被礦粉和纖維穩(wěn)定劑填充密實，可大大降低路面結構的孔隙率，減少地表水對路面的破壞，也減緩了瀝青的老化速度，有效延長了高速公路的使用壽命。在進行SMA瀝青混合料配合比設計時，瀝青、纖維穩(wěn)定劑和細集料將碎石內(nèi)部的空隙填充密實，孔隙率大大降低。另外，為了進一步降低SMA瀝青混合料內(nèi)部孔隙率，可以采用添加抗剝離劑的方式提高瀝青與骨料的粘結效果，如在瀝青中添加適量的灰水或消石灰，以進一步降低路面結構內(nèi)部的孔隙率，提高路面結構的防水性能，減緩瀝青老化。

2 SMA瀝青混合料配合比設計原則與要求

2.1 SMA瀝青混合料礦料級配設計原則

SMA瀝青混合料配合比設計應嚴格遵循JTG F40—2004公路瀝青路面施工技術規(guī)范對熱板瀝青混合料配合比設計方面做出的要求，嚴格進行SMA瀝青混合料目標配合比、生產(chǎn)配合比和生產(chǎn)配合比驗證，準確確定礦料級配和最佳油石比。在進行SMA瀝青混合料配合比設計時，應采用馬歇爾試件體積設計方法，具體設計原則如下：

1)SMA瀝青混合料所組成的路面結構必須是以粗集料為骨架結構，通過碎石間的相互嵌擠形成溫度結構，礦料級配的VMA在17%以上。

2)制作馬歇爾試件的VCAmin≤VCADRC。

2.2 SMA瀝青混合料配合比設計技術要求

1)為了嚴格控制馬歇爾試件的空隙率VV，按照《瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》進行試驗確定最大理論相對密度，采用表干法確定毛體積相對密度。

2)SMA瀝青混合料配合比設計重點不是確定馬歇爾穩(wěn)定度和流值，而是確定集料級配、瀝青用量和各種體積指標。

3 SMA瀝青混合料配合比設計分析

3.1 原材料要求

1)瀝青。

SMA瀝青混合料所選用的瀝青應選擇粘度較高，針入度較小的瀝青，以保證其高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性要求。如選用改性瀝青，應滿足JTG F40—2004公路瀝青路面施工技術規(guī)范要求。

2)粗集料。

SMA瀝青混合料具有較高的高溫穩(wěn)定性，這主要是由于粗集料的嵌擠作用提高了結構穩(wěn)定性。在進行粗集料選擇時，應注意選擇硬度高、多棱角的集料，并嚴格控制長條扁平和針片狀含量。通常粗集料可以選擇采用顎式破碎機加工的形狀規(guī)則玄武巖，不得選用反擊式破碎機加工生產(chǎn)。

3)細集料。

SMA瀝青混合料中細集料所占的比例較小，通常為10%左右。細集料的棱角性會直接影響SMA瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，必須選擇有較好的棱角、硬度高、干凈整潔、無風化的級配良好的石灰?guī)r，不得含有泥土和雜質(zhì)。細集料可以選擇機制砂，其具有良好的棱角性和嵌擠性能，可有效提高SMA瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。如添加天然砂，必須嚴格控制其含量，且不得超過機制砂。

4)填料。

SMA瀝青混合料選用的填料主要是磨細的石灰?guī)r礦粉，而不能選用與瀝青粘附性差的玄武巖粉，且必須保證礦粉干凈清潔?？商砑舆m量的消石灰粉或水泥，以改善SMA瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

5)纖維穩(wěn)定劑。

在SMA瀝青混合料中添加纖維穩(wěn)定劑可以起到加筋作用，提高對瀝青的吸附作用，提高混合料的高溫穩(wěn)定性能，增強瀝青與礦料之間的粘結力。纖維穩(wěn)定劑的摻量是根據(jù)瀝青混合料的類型通過試驗確定的，比如SMA瀝青混合料中木質(zhì)素纖維的摻量宜為礦料的0.3%。

3.2 SMA瀝青混合料配合比設計

1)選擇初試級配和瀝青用量。

根據(jù)各礦料的篩分結果，進行各礦料比例的調(diào)整，確定3個不同初試級配。結合當?shù)貧夂驐l件和交通荷載情況，確定初試油石比，通過制作馬歇爾試件確定最佳油石比。

2)進行馬歇爾試驗。

根據(jù)試驗確定的初始油石比和初試級配，制作馬歇爾試件，計算SMA瀝青混合料相應技術指標，包括空隙率VV、最大相對密度ρmax、礦料間隙率VMA等。

3)確定最佳油石比。

根據(jù)設計級配和孔隙率，調(diào)整三組不同的油石比，分別制作馬歇爾試件。通過進行馬歇爾穩(wěn)定度試驗，測定理論最大相對密度、流值、礦料間隙率VMA、空隙率VV等指標，確定配合比是否合理。根據(jù)各指標與油石比之間的關系曲線，全面分析確定最佳油石比OAC。

3.3 SMA瀝青混合料生產(chǎn)配合比設計

根據(jù)礦料級配要求，將篩分后的熱骨料和礦粉按照用量加入，以準確確定熱礦料和礦粉的用量。結合相關規(guī)范要求通過計算準確確定各粒徑用量，作為下一步施工拌和控制材料用量的依據(jù)。根據(jù)原材料基本情況，對冷料倉進料比例進行調(diào)整，以達到供料均衡。另外，為了減少試驗工作量，瀝青用量和骨料級配應盡可能與目標配合比接近。SMA瀝青混合料生產(chǎn)配合比設計過程中，需要對確定的油石比進行嚴格檢驗，通常采用對混合料配合比和鋪筑試驗路段進行檢驗。

3.4 SMA瀝青混合料馬歇爾室內(nèi)試驗注意事項

1)為了保證馬歇爾試驗的準確性，應采用小型瀝青混合料拌和機拌制SMA瀝青混合料，盡可能模擬施工現(xiàn)場實際情況。在瀝青加熱和混合料拌和過程中必須嚴格控制溫度，以保證符合設計與規(guī)范要求。

2)采用表干法測定SMA瀝青混合料毛體積相對密度。在進行SMA瀝青混合料理論最大相對密度時，粗集料選擇毛體積和表觀相對密度平均值作為計算指標，細集料和礦粉采用表觀相對密度作為計算指標。

3)在制作馬歇爾室內(nèi)試驗試件時，每個試件的配合和拌和應單獨進行，以保證試驗結果的準確性。在進行SMA瀝青混合料檢驗時，所選用的試驗材料應直接從瀝青混合料拌合機上取樣，并立即制作試件，冷卻后的材料不得再次加熱用于制作試件。

4 結語

與普通瀝青混凝土路面結構相比，SMA瀝青混合料路面結構具有十分明顯的技術優(yōu)勢，有效提高瀝青路面的各方面性能。在SMA瀝青混合料配合比設計中，應嚴格控制礦料級配、瀝青用量、礦料孔隙率等指標，并通過馬歇爾試驗對配合比進行檢驗，準確確定生產(chǎn)配合比，為現(xiàn)場施工做好準備。另外，在瀝青路面施工過程中必須嚴格按照設計原則和技術要求，總結配合比設計要點，保證SMA瀝青混合料配合比設計的科學性和合理性，進而達到優(yōu)化高速公路瀝青路面結構的目標。