高速公路SMA沥青混合料设计姓名：***、***、***学号：*******、*******、******* 学院：交通运输工程学院2017年5月28日星期日第11组实验报告设计资料SMA即沥青玛蹄脂碎石混合料。
SMA路面是按照内摩擦角最大的原则，以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架，然后按照空隙率较小的原则，以沥青玛蹄脂填充骨架的空隙，形成一种骨架密实结构。
它具有抗高温、低温稳定性，良好的水稳定性，良好的耐久性和表面功能（抗滑、车辙小、平整度高、噪音小、能见度好）。
SMA路面耐久性好，故养护工作少，使用寿命长，综合经济效益和环境效益好。
由于我国高等级路面较多使用SMA级配，本次研究将制备SMA-13级配的试件，SMA-13沥青混合料一般由粗细集料、矿粉、沥青、纤维等材料按一定比例组成，各种材料在不同程度上对沥青混合料的路用性能有一定的影响。
因此需要对材料的相关参数进行检测，确保材料的性质符合规范要求，进而确定沥青混合料的配合比。
实验项目要求相关实验简介及器材T 0304—2005 粗集料密度及吸水率试验（网篮法）（天平或浸水天平、吊篮、溢流水槽、烘箱、毛巾、温度计、标准筛、盛水容器（如搪瓷盘）、其他：刷子等）T 0330—2005 细集料密度及吸水率试验（天平：称量1kg感量不大于0.1g、饱和面干试模、捣棒、烧杯、容量瓶、烘箱、纯净水、其他：干燥机、吹风机（手提式）、浅盘、铝质料勺、玻璃棒、温度计等）T 0702—2011 沥青混合料试件制作方法(击实法)根据试验标准T0702，制作标准马歇尔试件，高度63.5mm±1.5mm，总质量控制在约1200g左右，使用SBS改性沥青，粗级料:5-15mm、细级料:0-3mm、矿粉、木质素纤维，于拌和锅中，干拌10s，加入沥青拌90s，加入矿粉再拌90s，配置热拌SMA沥青混合料，置入模具中正反面各打75次成形试件。
试件成形，放置室温冷却24小时后，根据试验标准T0705使用水中重法分别测干质量、水中质量、表干质量，在测水中质量前，需将试件于常温水泡5-15分钟左右。
量完体积质量参数，将试件浸于60度水中泡30-40分钟后，进行马歇尔试验，测算稳定度、流值。
（自动击实仪、试验室用沥青混合料拌和机、试模、脱模器、烘箱、天平或电子抨、布洛克菲尔德黏度计、温度计、其他：电炉或煤气炉、沥青熔化锅、拌和铲、标准筛、滤纸(或普通纸)、胶布、卡尺、秒表、粉笔、棉纱等）T 0705—2011 压实沥青混合料密度试验(表干法)（浸水天平或电子天平、网篮、溢流水箱、试件悬吊装置、秒表、毛巾、电风扇或烘箱）T 0709—2011 沥青混合料马歇尔稳定度试验（沥青混合料马歇尔试验仪、恒温水槽、真空饱水容器、烘箱、天平、温度计、卡尺、其他：棉纱、黄油）T 0719—2011 沥青混合料车辙试验根据试验标准T0719，以目标油石比，拌合沥青混合料，倒入模具，用车辙板试样成形机制作三个车辙板后，常温静置24小时以上；放入车辙试验仪试验动稳定度，以42次/min速率辙一小时，纪录最后15分钟的动稳定度(mm/次)。
（车辙试验机、恒温室、台枰）T 0729-2000 沥青混合料冻融劈裂试验根据试验标准T0729，以目标油石比制作马歇尔试件8个，随机分成两组，每组四个试件，其中一组置于常温不动，另一组做真空饱水后，以塑料袋密封置入-18度冰箱16小时，再置于60度恒温水箱中24小时，最后与置于常温的试件一同放入25度水中，以待试验。
使用材料强度试验仪作横向劈裂试验，纪录极限破坏强度。
（试验机、恒温冰箱、恒温水槽、压条：上下各一根、劈裂试验夹具、其他：塑料袋、卡尺、天平、记录纸、胶皮手套等）T 0732-2011 沥青混合料谢伦堡析漏试验根据试验标准T0732，将拌合好的沥青混合料倒入已秤过重量的空烧杯中，放置170度烘箱一个小时，取出后直接将沥青混合料倒入空排中(不拍烧杯底部)，测沾附于烧杯内部沥青，与烧杯的总质量，计算损失百分率。
（烧杯：800mL、烘箱、小型沥青混合料拌和机、玻璃板、天平：感量不大于0.1g、其他：手铲、棉纱等）T 0733-2011 沥青混合料肯塔堡飞散试验根据试验标准T0733，用目标油石比制作八个马歇尔试件，脱模后分成两组做分别坐浸水飞散、标准飞散试验，浸水飞散试验为置入60度恒温水保存24小时，常温保存24小时；标准飞散试验为置入20度水箱中，放置20小时。
试件泡水完毕后，置入洛杉矶磨耗试验仪进行飞散试验，每分钟转动30圈，共转动300圈后，取出最大块的试件碎片测量质量，计算前后磨损百分率。
（洛杉矶磨耗试验机、恒温水槽、烘箱、天平或电子称：用于称量矿料的感量不大于0.5g，用于称量沥青的感量不大于0.1g、插刀或大螺丝刀、温度计：分度值1℃、其他：电炉或煤气炉、沥青熔化锅、拌和铲、标准筛、滤纸（或普通纸）、胶布、卡尺、秒表、粉笔、棉纱等）1.矿料参数测定根据《公路工程集料实验规程》（JTG 42-2005）[56]以及《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》（JTG/E20-2011）[55]中的实验方法对粗、细集料进行密度测试，结果如表3.2所示。
式中：ρa——粗集料表观密度，g/cm3ρs——粗集料饱和面干密度，g/cm3ma——试样烘干后的质量，gmw——试样在水中的质量，gmf——饱和面干试样的质量，gρw——水在4℃时的密度值，1g/cm3αT——试验时水温对水相对密度影响的修正系数式中：ρa——细集料表观密度，g/cm3m0——试样烘干后的质量，gm1——水和容量瓶的总质量，gm2——试样、水和容量瓶的总质量，gρw——水在4℃时的密度值，1g/cm3αT——试验时水温对水相对密度影响的修正系数T0304-2005粗集料密度及吸水率实验（网篮法）T0328-2005细集料表观密度实验（容量瓶法）T0352-2000矿粉密度实验（李氏比重瓶）2.矿料级配设计本次研究采用小档配料，即用沥青混凝土标准集料筛将每一档集料都筛分出来，再按照目标级配进行配料。
目标级配与规范规定的中值级配相近，筛孔通过率以及级配曲线如下：SMA-13级配通过率SMA-13选用级配上下限曲线T0302-2005粗集料及集料混合料的筛分实验、T0327-2005细集料筛分实验：粒径0-3mm的集料500.00克粒径3-5mm的集料500.02克粒径5-15mm的集料500.72克根据本组筛分的结果，决定使用粗集料5-15mm 、细集料0-3mm 、矿粉配制SMA -13 沥青混合料。
以油石比6% 制作三组不同级配的马歇尔试件，制作三组不同级配的马歇尔试件，每组级配各层筛网余百分率应符合规范要求，经excel 表页内计算后，选出三组级配成如下:三组级配组成各组级配累计通过百分率由上表可以发现，我们设计的三组级配都满足规范中SMA的要求。
根据上述级配置作马歇尔试件，完成冷却24 小时后，置于水中测量干重、水中表，依照下式计算空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度体积参数，测试流值稳定等验结果为第一组级配据满足规范各项要求，决定以第二组级配(粗级料5-15mm 78%) 制作寻找目标油石比试件。
式中：——沥青混合料试件的空隙率，%；——沥青混合料试件的毛体积相对密度，无量纲；——沥青混合料试件的最大理论相对密度，无量纲；式中：——沥青混合料试件的矿料间隙率，%；——沥青混合料试件的毛体积相对密度，无量纲；——合成矿料的合成毛体积相对密度，无量纲；——各档集料总质量占沥青混合料总质量的百分比，%。
式中：——沥青混合料试件的沥青饱和度，%；——沥青混合料试件的矿料间隙率，%；——沥青混合料试件的空隙率，%；各组级配质量参数根据表干法测得的相关数据代入上式中可以得到三组级配的体积参数，如下表：各组级配体积参数对12个试件分别编号并进行马歇尔稳定度测试，实验结果如下表：各组级配马歇尔试件稳定度及流值分析上面两表中数据可见，级配1矿料间隙率VMA偏大，表明级配偏粗；级配3空隙率偏小、沥青饱和度偏高，表明集料偏细，而级配2的各项指标均接近设计要求值，虽然空隙率偏大，但是可以通过提高沥青用量进行调节。
调整后各档用量及级配见下表：3.确定最佳油石比本次马氏成型不同油石比单个试件各材料的用量如下表：实验数据如下表（油石比5.7%的试件编号为1、2、3、4；油石比6.0%的试件编号为5、6、7、8；油石比6.3%的试件编号为9、10、11、12）：数据处理和计算结果如下表：油石比与马歇尔试验各项技术指标的关系a. OAC1计算:在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标空隙率(或中值)、沥青饱和度范围的中值的沥青用量a1、a2、a3、a4。
按下式取平均值作为OAC1OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4b. OAC2计算:根据规范标准，计算出各类参数(不包含矿料间隙率VMA)皆符合规范的油石比上下限，取平均作为OAC2；根据此次试验情况，在试验范围内，油石比6.2%以下皆符合规范规定，无法使用OAC2计算最佳油石比。
考虑到VV 宜控制在3%-4%，VMA 不小于17%所以我们确定6.20%作为最终油石比。
4.SAM 混合料配合比设计性能检验成型20个试件，4个冻融、4个不冻融、4个浸水、4个不浸水、4个飞散。
本次马氏成型单个试件各材料的用量如下表：4.1沥青混合料谢伦堡析漏实验实验目的：本方法用以检测沥青结合料在高温状态下从沥青混合料中析出多余的自由沥青数量，供检验沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA ）、排水式大空隙沥青混合料（OGFC ）或沥青碎石类混合料的最大沥青用量使用。
本次析漏实验单个试件各材料的用量如下表：实验步骤：(1) 根据实际使用的沥青混合料的配合比，对集料、矿粉、沥青、纤维稳定剂等按T 0702的方法用小型沥青混合料拌和机拌和混合料。
拌和时纤维稳定剂应在加入粗细集料后加入，并适当干拌分散，再加入沥青拌和至均匀。
每次只能拌和一个试件。
一组试件分别拌和4份，每1份约为1kg。
第1锅拌和后即予废弃不用，使拌和锅黏附一定量的沥青结合料，以免影响后面3锅油石比的准确性。
当为施工质量检验时，直接从拌和机取样使用。
(2) 洗净烧杯，干燥，称取烧杯质量m0，准确至0.1g。
(3) 将拌和好的1kg混合料，倒入800mL烧杯中，称烧杯及混合料的总质量m1，准确至0.1g。
(4) 在烧杯上加玻璃板盖，放入170℃±2℃烘箱中，当为改性沥青SMA时宜为185℃，持续60min±1min。
(5) 取出烧杯，不加任何冲击或振动，将混合料向下扣倒在玻璃板上，称取烧杯以及黏附在烧杯上的沥青结合料、细集料、玛蹄脂等的总质量m2，准确至0.1g。
