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1、 .SMA-13上面层（SBS改性沥青）配合比优化设计与施工质量控制王志刚一、 沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）的特性与强度机理沥青玛蹄脂碎石混合料是一种以沥青、矿粉、纤维稳定剂与少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料，沥青玛蹄脂碎石混合料的构成特性，俗称“三多一少”，即沥青用量多为6%左右，矿粉用量多达812%，4.75mm以上粗骨料用量高达矿料用量的70%80%，4.75mm以下细集料仅占矿料总重的20%30%，其中还含有8%12%的矿粉，实际细集料用量为10%20%，相当少。所以，沥青玛蹄脂碎石混合料的强度是依靠粗集料在沥青混合料中的骨架嵌挤作用和沥青玛
2、蹄脂胶结料的粘结裹覆作用形成的，因而它更具有很好的耐久性、抗高温稳定性、抗低温开裂性、抗滑性与较好的排水性能。下面以徐宿高速公路TS21标SMA-13上面层（SBS改性沥青）施工为例来说明SMA的配合比优化设计和施工质量控制。二、 SMA-13配合比设计1、 原材料选取粗集料SMA的粗集料是指在SMA混合料中形成嵌挤起到骨架作用的集料部分，对SMA-13、SMA-16是指粒径大于4.75mm的集料，对SMA-10是指粒径大于2.36mm的集料，SMA的高温稳定性是基于含量甚多的粗集料之间的嵌挤作用，在很大程度上取决于集料石质的坚韧性、颗粒形状和棱角性，粗集料的这些性质是SMA成败与否的关键。所
3、以在选取原材料时一定要选取压碎值小、针片状含量少、表面粗糙有一定棱角性的石料。细集料对SMA-13粒径小于4.75mm的集料称细集料，细集料在SMA中的比例虽然很少，但它是形成沥青玛蹄脂的重要组成部分，用以填充SMA的粗集料骨架的间隙，增强路面的防渗能力，同时起到粘结作用，一定要选取表面粗糙、洁净、有一定棱角性和嵌挤能力的机制砂。填料填料必须采用由石灰石等碱性岩石磨细的矿粉，矿粉的主要作用是和沥青、纤维组成沥青玛蹄脂粘结剂，提高沥青混合料的粘结力。回收粉中含有不少尘土，同时粗细集料中的石粉经过明火燃烧、高温处理，会变得发脆，所以回收粉在上面层最好不用，通过改进矿粉填加设备能够保证0.075mm
4、的通过量。下表是矿粉和回收粉对SMA混合料性能的影响（SBS改性沥青）。填料种类填料用量（粉胶比）（%）动稳定度（次/mm）马歇尔试验稳定度（KN）流值（mm）空隙率（%）矿粉6（1.0）2504.092.7210.69（1.5）11494.992.888.812（2.0）54007.502.614.1回收粉6（1.0）3053.742.759（1.5）7254.483.7712（2.0）22625.462.46从上表可以看出，随着矿粉用量的增加，混合料的空隙率减小，动稳定度显著提高，使用回收粉的动稳定度要比使用石灰石矿粉的动稳定度低得多，所以要想形成SMA结构，矿粉的数量不能太少，足够数量的
5、矿粉是形成SMA的先决条件。沥青沥青材料的性质对路面使用性能有多方面的影响，在选取沥青品种时主要考虑高温抗车辙能力和低温抗裂能力，这两个方面在沥青品种选取时趋向相反，应综合平衡考虑。国外权威机构多年来对沥青的研究表明，改性沥青抗车辙能力明显优于普通沥青，针入度低的普通沥青抗车辙能力优于针入度高的普通沥青，而针入度高的沥青抗低温开裂能力又高于针入度低的沥青，省高速公路一般选取AH70沥青（PG64-22），从高温抗车辙能力和低温抗开裂能力两个角度综合考虑比较适合气候条件，若在同时使用改性沥青就更如虎添翼。纤维稳定剂纤维具有加筋、分散吸附沥青、稳定、增粘等作用，对防止SMA沥青析漏的功效较好，对于
6、木质纤维掺量为沥青混合料总量的0.3%，目前一般采用风送式纤维送料机填加。下面是徐宿高速公路TS21标各种原材料的情况。集料：辉绿岩 产地： 盱眙吴桥采石厂填料：石灰岩矿粉 产地： 矿物局水泥厂沥青：科氏SBS改性沥青（AH70+3%SBS）（PG70-22）木质纤维：进口ARBOCEL牌天然木质纤维素 产地：德国JRS公司抗剥落剂：PAI型 产地：（有多年使用经验）矿料试验结果如下表：（冷料）规格针片状（%）压碎值（%）17.075-85VCADRC（4）路面检测结果标段马氏压实度（%）路面空隙率（%）构造深度（MM）渗水系数（ml/mm）CDE2698.35.41.11基本不渗水AB-24
7、98.85.21.02基本不渗水OPQ2399.84.91.0基本不渗水技术要求983.5-60.8-1.250ml/min（5）碾压方案比较标段初压复压终压CDE26前静压后退振压1遍静压2遍静压1遍AB-24前静压后退振压1遍振压1遍静压2遍OPQ23前静压后退振压1遍振压1遍静压2遍以上试验检测数据可以看出，无论室马歇尔试验结果，还是成型路面检测，均符合省高速公路改性沥青路面SMA-13上面层施工指导意见（SBS改性沥青）的要求，但通车后都不同程度地产生了车辙和泛油现象，所以我们在配合比设计中重点把握以下几个方面：A、石料高温状态下在拌和、碾压过程中都会有部分磨耗或破碎，与室试验相比，4
8、.75mm通过量偏细3%（芯样和混合料抽提试验对比），因而在配合比设计时4.75mm通过率要控制在25%左右，0.075mm通过率过在10%左右，1#料和2#料比例在75%以上。B、根据合成矿料的毛体积相对密度2.834结合SMA-13上面层SBS改性沥青施工指导意见暂定油石比为6.0%。C、进行线外小型试铺来验证配合比的可靠性。3、级配和油石比的选取根据已成功的SMA路面的级配，选定4.75mm的通过率为22%、25%和28%三个档次，0.075mm的通过率为10%左右，分别按这三种级配测定4.75mm以上粗集料的毛体积相对密度和合成矿料的毛体积相对密度，具体见下表：组别ABC级配围目标配合
9、比31：53.5：0：4：11.5：31：50：0：7.5：11.531：47：0：11：11矿料级配1610010010010013.293.3493.3493.34901009.568.3968.4968.5850754.7522.4825.5428.1622322.3615.5618.9421.8116271.1814.4816.9118.8414240.613.6415.3416.5112200.312.913.9414.4910160.1512.0412.6212.729130.07510.2910.5210.33812合成毛体积密度sb2.8412.8422.8454.75mm以上粗集料毛体积相对密度Pca2.8612.8612.8614.75mm以上粗集料松方相对密度s1.6581.6701.667VCADRC42.141.741.8从上表可以看出年，三种级配的合成毛体积相对密度均在2.84以上，根据省施工指导意见中改性沥青SMA-13马歇尔试验配合比设计技术要求之规定，合成集料毛体积相对密度在2.8时油石比不小于6.0%，在2.9时油石比不小于5.7%，根据此要求，我们结合和SMA路面成
