SMA生產(chǎn)配合比對水穩(wěn)定性影響的分析

方云峰　袁雍宸　劉牧暉　杜娟

【摘 要】通過對瀝青瑪蹄脂混合料采用不同的生產(chǎn)配合比，后經(jīng)實驗，分析其生產(chǎn)配合比對水穩(wěn)定性的影響。

【Abstract】By using different mix production of asphalt matrix mixture， the experiment was carried out to analyze the influence of the mix production on water stability.

【關(guān)鍵詞】SMA；配合比；水穩(wěn)定性

【Keywords】 SMA； mix production； water stability

【中圖分類號】X734 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）03-0180-03

1 背景

近幾年我國的高速公路建設(shè)飛速發(fā)展，高速公路里程已到達世界之巔。交通也顯著增加。然而，調(diào)查發(fā)現(xiàn)許多高速公路的運行范圍在1-2a或早期疾病的范圍內(nèi)[1]。分析了許多早期疾病的損傷現(xiàn)象，如坑、洞、松、麻、粒化、制漿、裂紋等。對這些現(xiàn)象進行分析認為，瀝青路面早期病害與水直接或間接相關(guān)，是造成瀝青路面早期病害的主要因素之一。

SMA路面結(jié)構(gòu)在中國許多地方都有使用。SMA是一種瀝青混合料，由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉和少量細骨料組成[2]。在 SMA 的使用過程中，瀝青路面的水破壞主要是由于水滲入瀝青與集料界面，瀝青薄膜和集料在流動水的作用下正在脫落，如何保持其水穩(wěn)定性是一個廣泛研究的課題[3-4]。因此合理地配備瀝青混合料的生產(chǎn)配合比可以提升SMA的水穩(wěn)定性。為此我們進行一下實驗來進一步測試。主要內(nèi)容包括：工地驗證目標配合比設(shè)計、冷料倉轉(zhuǎn)速比的確定、熱料倉料篩分、生產(chǎn)配合比級配組合設(shè)計、瀝青用量的確定等工作。

2 目標配合比設(shè)計及工地驗證試驗結(jié)果

2.1 目標配合比設(shè)計結(jié)果（表1，表2，表3）

2.2 工地驗證試驗結(jié)果

在工地現(xiàn)場對原材料（集料）進行了篩分，發(fā)現(xiàn)進場的原材料與目標配合比設(shè)計時所用原材料在1#冷料、3#冷料、4#冷料的個別篩孔的合格率存在著偏差。用目標配合比設(shè)計的合成級配來為目標進行生產(chǎn)配合比設(shè)計，從而保證生產(chǎn)配合比的合成級配與目標配合比設(shè)計合成級配的關(guān)鍵篩孔通過率較為接近，驗證目標配合比結(jié)果見表4、表5、表6。

3生產(chǎn)配合比級配調(diào)試

3.1 熱料倉篩分試驗

①拌和樓篩網(wǎng)應根據(jù)本項目礦料的級配及對該樓和拌的應用經(jīng)驗進行設(shè)置，樓和拌篩網(wǎng)的尺寸分別為15mm×15mm、10mm×10mm、5mm×5mm、3mm×3mm。

②為了進一步保證二次篩分樣品的真實性和代表性，混合室的混混率與正常生產(chǎn)材料的混合率相同。每個熱箱單獨放置，每個熱箱前的材料被釋放。穩(wěn)定后，取樣品，進行樣品篩選，并進行密度檢查。調(diào)試結(jié)果如下：

3.2 生產(chǎn)配合比調(diào)試

依據(jù)生產(chǎn)配合比設(shè)計級配及熱料倉篩分試驗結(jié)果，進行了生產(chǎn)配合比級配組合設(shè)計，各熱倉料及礦粉用量比例為：

4#倉：3#倉：2#倉：1#倉：礦粉=32.0%：39.0%：5.0%：14.0%：10.0%。

生產(chǎn)、目標配合比級配對照如圖1所示。

4 瀝青用量確定

根據(jù)SMA路面設(shè)計要求和目標配合比設(shè)計結(jié)論，其空隙率應控制在3～4.5%。如果本次油石比為6.0%時空隙率應為4.1%，其它指標（VCA、VMA、飽和度、穩(wěn)定度等）均滿足設(shè)計要求。

5 生產(chǎn)配合比性能驗證

根據(jù)選定的級配和油石比成型試件，驗證浸水馬歇爾試驗，結(jié)果如表9：

以目標配合比設(shè)計的結(jié)論為基礎(chǔ)，對寧高高速公路改造工程21標英國ACP4000型樓和拌進行上層改性瀝青SMA-13生產(chǎn)配合比級配調(diào)試和最佳瀝青用量的確定，并對其用量進行了浸水馬歇爾試驗的驗證，結(jié)果表明在最佳瀝青用量下浸水馬歇爾試驗結(jié)果均滿足設(shè)計要求。生產(chǎn)配合比設(shè)計結(jié)果見表10。根據(jù)設(shè)計結(jié)果，建議施工單位進行瀝青混合料的試鋪、試拌工作。

6 SMA在另一種生產(chǎn)配合比下的水穩(wěn)定性

當各集料配比為3#倉：2#倉：1#倉：礦粉=32.0%：35.0%：8.0%：14.0%：11.0%時，即 生產(chǎn)、目標配合比級配對照如圖2。采用同樣的實驗方法再次進行浸水馬歇爾實驗，情況如下：

在這種配合比下其瀝青用量如下：

根據(jù)SMA路面設(shè)計要求和目標配合比設(shè)計結(jié)論，差距率應控制在3～4.5%。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，選取6.1%作為其他指標（VMA、VCA、穩(wěn)定性、飽和度等）的設(shè)計。 浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗結(jié)果如下：

7結(jié)論

①隨著天然砂含量的增加，瀝青混合料的水分穩(wěn)定性下降，這與天然砂的形成有關(guān)。與機械砂相比，天然砂的輸送、沖刷、顆粒一般堅硬、表面光滑，瀝青的粘附性較差。故隨著天然砂含量的增多，SMA 混合料的水穩(wěn)性逐漸下降。

②在相同配合比下隨著石油比的增加，抗水害能力應該是逐漸增加的，在最佳石油比的條件下，浸水馬歇爾試驗結(jié)果能達到最大值，說明具有很好的水穩(wěn)定性，但如果石油比太大，瀝青混合料之間主要依靠自有瀝青相互連接，其水穩(wěn)定性就會下降，因此，可以得出結(jié)論合理的石油比對提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性的效果是非常明顯的。

【參考文獻】

【1】孫立軍，等.瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論[M].北京：人民交通出版社，2005.

【2】沈金安，李福普.SMA 路面設(shè)計與鋪筑[M].北京：人民交通出版社，2003.

【3】薛文，史建方，夏志國.SMA 混合料水穩(wěn)性能的探討[J]. 河北工業(yè)大學成人教育學院學報，2001（4）：16-20.

【4】李智，張肖寧，王紹懷.不同石料 SMA 瀝青混合料水穩(wěn)定性研究[J]. 中南公路工程，2006（6）：32-36.