SMA-13目标配比设计说明

橡胶沥青SMA-13混合料的配合比设计与施工质量控制王晓云，时利（济南黄河路桥建设集团有限公司，济南 250000）[ 摘 要 ]本文以SMA-13沥青混合料为例，介绍了橡胶改性沥青混合料的配合比设计及施工质量控制，阐述了橡胶改性沥青混合料的配合比设计、混合料的生产及施工质量控制，充分验证了橡胶沥青混合料具有良好的路用性能。

橡胶沥青采用废旧轮胎作为添加剂，充分利用废旧资源，避免环境污染，提高了路面性能和行车舒适性，在城市快速路的建设中有极为广阔的发展前景。

[ 关 键 词 ]橡胶改性沥青混合料；配合比设计；质量控制要点1概述近年来，随着汽车工业的快速发展，废旧的橡胶轮胎日益增多，每年数亿条的废旧轮胎不但储存占用大量土地，并对环境带来极大的污染，为了解决废旧轮胎造成的黑色污染，将废旧轮胎变废为宝，目前国内公路建设中已大范围推广橡胶粉改性沥青，即将废旧的轮胎研磨成粉加入沥青中制成橡胶粉改性沥青，该沥青高温敏感性、稳定性和低温抗开裂性能都得到显著提高，且施工完成的路面在行车舒适度、降低路面噪音等方面有显著的优势。

2橡胶沥青混凝土对各种原材料的要求SMA-13粗集料采用玄武岩10～15mm 、5～10mm ，粗集料针片状不大于15%，采用反击破破碎工艺生产的碎石。

粗集料的含泥量不大于1%，必要时应采用水洗料。

2.3细集料的要求细集料采用0～3mm 机制砂，不得将料场石屑作为机制砂进行使用。

3配合比设计3.1目标配合比设计根据原材料筛分试验结果， 确定SMA-13的目标配合比为：10~15mm 玄武岩：5~10mm 玄武岩：机制砂：矿粉=34：43：13：10 ，外掺0.3%的木质素纤维。

合成级配如下：确定级配后，制作马歇尔试件，检测马歇尔试件的体积指标，根据体积指标初步确定最佳油石比为6.8%，其各项技术指标如下：1703.3高温和低温性能试验检测根据确定的最佳油石比6.8%分别制件，然后进行混合料的高温稳定性及冻融劈裂试验，试验结果如下：项目技术指标3.4生产配合比设计取热料仓混合料进行级配合成，确定各热料仓的比例，然后按目标配合比确定的最佳沥青用量及±0.3%三个油石比，用拌和机试拌，试验室分别对三个沥青用量进行试验检测，根据试验结果最终确定SMA-13的最佳油石比为6.8%。

SMA-13沥青混凝土配合比设计方法方案1.适用范围本方法适用于密级配沥青混凝土及沥青稳定碎石混合料。

2.试验目的沥青路面上面层由于直接承受车轮荷载及自然因素作用,对行车舒适、安全、美观都有极高的要求；SMA路面具有良好的高温稳定性、高温抗车辙、低温开裂、疲劳开裂、抗水损害、抗老化等性能，同时还具备抗滑、降噪、改善雨天路面明视度等优异的面层特性。

3.试验依据《公路沥青路面施工技术规范》、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》、《公路集料试验规程》。

4.检验人员检验人员均为持证上岗人员。

5.试验设备马歇尔试件击实仪、智能沥青混合料拌和机、燃烧法沥青含量试验仪、电液式轮碾成型机、全自动车辙试验仪、马歇尔稳定度测定仪、电热鼓风干燥箱、标准恒温水浴、沥青混凝土集料筛等。

6.配合比设计概论6.1对于配合比设计的各种材料按《公路沥青路面施工技术规范》附录B规定选择，其质量必须符合本规范第四章规定的技术要求。

6.2热拌沥青混合料的配合比设计应通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，确定沥青混合料的品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量。

6.3热拌沥青混合料的目标配合比设计宜按照图B.1.3的框图的步骤进行。

7.设计初试级配7.1 SMA路面的工程设计级配范围宜直接采用表5.3.2规定的级配范围。

公称最大粒径等于或小于9.5mm的SMA混合料，以2.36mm 作为粗集料骨架的分界筛孔，公称最大粒径等于或大于13.2mm的SMA 混合料以4.75mm作为粗集料骨架的分界筛孔。

7.2 在工程设计级配范围内，调整各种矿料的比例设计3组不同粗细的初级试配，3组级配的粗集料骨架分界筛孔的通过率处于级配范围的中值、中值±3％附近，矿粉数量均为10％左右如图。

7.3 按照《公路沥青路面施工技术规范》附录B的方法计算初试级配的矿料的合成毛体积相对密度、合成表观相对密度、有效相对密度。

其中各种集料的毛体积相对密度、表观相对密度试验方法按照附录B的规定进行。

NO:检验报告试验项目：沥青玛蹄脂SMA-13混合料目标配合比设计规格型号： SMA-13 委托单位：工程名称：检验类型：委托**市**工程质量检测有限公司2020年4月2日注意事项1. 报告无检验单位“检验专用章”红章无效。

2. 报告无试验、复核、授权签字人签字无效。

3. 检验报告涂改无效。

4. 送样委托检验，仅对来样负责。

5. 对检验报告若有异议，应于收到报告之日起十五日内向检验单位提出，逾期不予受理。

SMA-13目标配合比设计说明配合比设计依据1.《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）;2.《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）；3.《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）；4.设计文件二、设计要求SMA-13沥青上面层目标配合比三、原材料集料为玄武岩，产地：**。

粗集料规格为3-5mm、5-10mm、10-15mm；细集料规格为：0-3mm。

矿粉：**沥青：****建设材料有限公司SBS改性沥青。

纤维：**木质素纤维。

原材料检测指标如下：集料检测结果表一矿粉检测结果表二SBS改性沥青I-D沥青检测结果表三木质素纤维检测结果表四三、 SMA-13配合比设计级配范围选择JTG F40─2004《公路沥青路面施工技术规范》中细粒式SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料矿料级配。

按照各种材料使用比例为：0-3：3-5：5-10：10-15：矿粉=12：5：35：38：10进行级配计算，合成级配符合细粒式SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料矿料级配范围要求。

混合料合成级配表表五根据经验，初始油石比定为6.4%，木质素纤维掺加量为混合料总质量的0.3%。

分别采用油石比5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0%进行马歇尔试验，测得马歇尔指标数据如下：马歇尔指标检测结果表六油石比为6.4%时，各项技术指标符合规范要求，确定6.4%为最佳油石比。

四、性能试验采用0-3：3-5：5-10：10-15：矿粉=12：5：35：38：10的级配，最佳油石比6.4%，木质素纤维用量为混合料总质量的0.3%，进行SMA-13的性能检验：1、车辙试验用沥青混合料车辙试验检验沥青混合料的高温抗车辙能力，测得沥青混合料的动稳定度DS=3752次/mm。

SMA-13目标配合比设计书1 设计依据：1、JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》2、JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》3﹑JTG F40-2004《公路工程沥青路面施工技术规范》4、图纸设计要求2 原材料本次目标配合比设计木质素纤维掺量为沥青混合料质量的0.3%。

本次目标配合比设计沥青抗剥落剂掺量为沥青质量的0.4%。

各种集料、矿粉、木质素纤维及沥青的密度试验结果见表2-1和表2-2、各种矿料及矿粉的筛分结果见表2-3。

表2-1 集料密度试验结果*注：纤维密度由厂家提供。

表2-3 各种矿料和矿粉的筛分结果3 设计沥青混合料配合比本次沥青混合料配合比设计为SMA-13型。

3.1 混合料级配SMA-13混合料级配范围见表3-1。

表3-1 SMA-13混合料级配范围3.2 矿料配合比计算先确定SMA-13的三种级配（级配A、级配B和级配C），4.75mm筛孔通过率分别为22.9％、26.7％、31.3％，三种级配组成见表3-2。

分别测定三种级配的VCA DRC，初试油石比按6.1%双面各击实75次制作试件，测定VCAmix及VMA等指标，在满足VCAmix小于VCA DRC和VMA不小于17%等条件的基础上确定级配，测试结果见表3-3和表3-4。

表3-2 三种级配的设计组成结果图3-1 SMA-13设计级配曲线测试结果*①注最大理论密度计算过程见附件1、2、3由表3-3和表3-4可知，级配B体积指标满足要求，而级配A和级配C 体积指标均不满足要求。

因此本次设计选择级配B为设计级配。

3.3马歇尔稳定度试验按级配B称取矿料，采用3种油石比，双面各击实75次成型马歇尔试件，然后将成型的试件进行马歇尔稳定度试验，试验结果列于表3-5。

表3-5 沥青混合料马歇尔试验结果*①注最大理论密度计算过程见附件1、2、33.4 设计油石比的确定根据SMA路面设计要求，空隙率应控制在3-4.5%。

SMA是由大量的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。

其组成特点是粗集料多，矿粉多，沥青含量大，细集料少，添加纤维等。

SMA的组成特点及其作用机理决定了SMA路面优异的路用性能。

SMA路面具有良好的高温稳定性、高温抗车辙、低温开裂、疲劳开裂、抗水损害、抗老化等性能，同时还具备抗滑、降噪、改善雨天路面明视度等优异的面层特性。

1原材料的选用1.1沥青结合料该项目采用SBS改性沥青，该沥青粘结性好、针入度小、软化点高、高温稳定性和低温韧性好。

经检验，各项指标均满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中对SBS改性沥I-D级的要求。

1.2粗集料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。

粗集料的质量是SMA成败的关键。

指标符合JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中对粗集料的技术要求。

1.3细集料采用石灰岩反复破碎轧制的机制砂，具有良好的棱角性和嵌挤性，有利于提高混合料的高温稳定性。

1.4填料SMA中矿粉用量比普通沥青混合料大很多，是玛蹄脂的主要成分，其质量影响混合料的稳定性和抗车辙能力。

填料采用石灰岩磨细的石粉，亲水系数小于1，小于0.075mm颗粒的含量大于75%。

1.5纤维稳定剂采用木质纤维素作为稳定剂，用量为0.3%。

2SMA-13配合比设计对于SMA配合比设计国际上尚无公认的成熟的方法，国内也没有形成相关规范。

根据以往SMA沥青路面的施工经验及国内专家的研究成果，确定了配合比设计方法、SMA-13矿料级配范围及混合料马歇尔试验技术标准。

SMA粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少的结构特点与传统的AC型有很大的差别，SMA配合比不能完全依靠马歇尔配合比设计方法，主要由体积指标确定。

马歇尔试件采用双面各击实50次，目标孔隙率3.5%，稳定度和流值不是主要指标，沥青用量参考飞散试验和高温析漏试验确定，车辙试验是重要的设计手段。