十天高速上面层SMA-13沥青混合料目标配合比设计

【摘 要】以十天高速陕西境汉中—略阳段项目为依托，从原材料选用、沥青混合料的矿料级配设计、SMA混合料最佳油石比的确定、最佳油石比修正以及SMA混合料性能验证等方面对SMA-13沥青混合料的目标配合比设计进行了研究。结果表明：所设计的SMA-13沥青混合料各项性能均符合要求。

【Abstract】Based on the project of Hanzhong-Lueyang section of Shitian Expressway, the target mix proportion design of SMA-13 asphalt mixture was studied through raw material selection, mineral aggregate gradation de-sign, determination and correction of optimal asphalt content, and performance validation of SMA mixture. The results show that the performance of SMA-13 asphalt mixture can meet the requirements.

【关键词】沥青混合料；配合比；设计；性能

【Key words】asphalt mixture; mix proportion; design; performance

中图分类号：U416.01 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)06-0053-02

0 引言

十天高速公路属于国家高速公路网中的横向连接线，东起湖北十堰市，西至甘肃天水市，走向与316国道大致相同，途经湖北、陕西和甘肃三省，规划总里程约750 km。十天高速陕西境汉中—略阳段以SMA-13沥青混合料铺筑道路上面层，采用双向四车道高速公路标准，设计时速80～100 km·h-1。汉中—略阳段北界秦岭山脉，南界大巴山，属亚热带气候；年均气温14 ℃，多年平均降水量在700～1 700 mm之间。

1 SMA面层材料的基本特点

沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架而成的沥青混合料，组成上具有“三多一少”的特点：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少［1］。SMA沥青混凝土路面以其优良的抗车辙性能和抗滑性能著称，可延长道路使用寿命，减少温缩裂缝，提高行车舒适性，还能降低交通噪音，防止扬尘［2-3］。

目标配合比设计是沥青路面设计的重要环节，直接影响路面的使用性能。因此，本文将以十天高速汉中—略阳段为依托，对SMA-13目标配合比设计方法进行详细研究。

2 目标配合比设计

2.1 原材料选用

SMA-13上面层粗集料采用留坝县通利源石材有限责任公司生产的碎石，最大粒径为16 mm。机制砂及矿粉采用规格为9.5～19 mm的石灰岩碎石，在拌和站自主加工。沥青采用江苏宝利沥青有限公司生产的 SBS（I-C）改性沥青。木质纤维素采用西安天舆交通技术有限公司经销的德国产CFF木质纤维素。消石灰采用勉县艺丰建材厂生产的消石灰。经检测，所使用原材料各项指标均符合要求，检测结果分别见表1～5。

2.2 沥青混合料的矿料级配设计

（1） 首先以4.75 mm筛孔通过率上下浮动2%确定3

种不同初试级配（9.5～16 mm∶4.75～9.5 mm∶机制砂∶矿粉∶消石灰），级配1为44∶31∶15∶8.5∶1.5，级配2为45∶32∶13∶8.5∶1.5，级配3为47∶32∶11∶8.5∶1.54，3种初试级配的通过率如表6所示。

（2） 以每个初试级配的马歇尔指标进行级配的初选。

将各组初试级配中小于粗集料骨架分界筛孔的集料筛除，用捣实法测定粗集料骨架的松方毛体积相对密度g，并计算粗集料骨架混合料的平均毛体积相对密度g及捣实状态下的粗集料松装间隙率V，各项参数结果见表7［4-5］。

三组初试级配混合料的初试油石比定为6.0%，按照初试油石比和矿料级配制作三组马歇尔试件，测定相应的马歇尔指标，测试结果如表8所示。

以不同初试级配的马歇尔技术指标进行目标配合比的级配初选，根据设计要求，V小于V，间隙率大于16.5%，以粗集料骨架分界集料通过率大且间隙率较大的级配为设计级配。最终选定的设计级配为级配2。

2.3 SMA混合料最佳油石比的确定

在选定目标配合比的基础上，以油石比6.0%为中值，上下各浮动两个0.3%进行比选。制备3组马歇尔试件，测试这3组试件的马歇尔物理-体积指标［6-7］，结果见表9。综合分析表9，最终选定马歇尔试验的最佳油石比为6.0%，木质纤维素掺量为3‰（外掺）。

2.4 最佳油石比修正

采用谢伦堡沥青析露试验和肯塔堡飞散试验对最佳油石比进行修正。试验结果表明：最佳油石比为6.0%，无需修正。

2.5 SMA混合料性能检验

在最佳油石比6.0%的条件下，分别进行浸水马歇尔试验、车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验和渗水系数试验，对SMA混合料各项性能进行检验［8］，结果见表10。经检验，最佳油石比6.0%时的各项指标均符合要求。

3 结语

（1） 选择3种不同初试级配，并以每个初试级配的马歇尔指标进行级配的初选，最终选定设计级配为9.5～16 mm∶4.75～9.5mm∶机制砂∶矿粉∶消石灰=45∶32∶13∶8.5∶1.5。

（2） 根据所选择的设计级配，按油石比6.0%进行马歇尔试验，最终确定最佳油石比为6.0%；木质纤维素掺量为3‰（外掺）。

（3） 采用谢伦堡沥青析露试验和肯塔堡飞散试验对最佳油石比进行修正。结果表明：最佳油石比为6.0%，无需修正。

（4） 对SMA混合料各项性能进行检验。经检验，最佳油石比6.0%下的各项指标均符合要求。

参考文献：

［1］ 沈金安，李福普.SMA路面设计与铺筑［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［2］ 吴灵生.SMA配合比优化研究［D］.西安：长安大学，2001.

［3］ 朱梦良，张起森，陈 强.沥青玛蹄脂碎石混合料的集料级配优化［J］.中国公路学报，2001，14（2）：1-5.

［4］ 刘朝晖，黄云涌，秦仁杰.南方炎热地区重交通高速公路SMA配合比设计［J］.石油沥青，2004（2）：16-21.

［5］ 林绣贤.SMA目标配合比快速确定法［J］.华东公路，2001（2）：75-80.

收稿日期：2011-12-01