白玉紅

（甘肅省張掖公路局，甘肅 張掖734000）

1 引言

隨著公路運輸大噸位車輛的不斷增加，公路路面病害呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢，瀝青混凝土路面已不能適應(yīng)大交通量和大噸位車輛運行的需求，因此，SMA 瀝青瑪蹄脂碎石路面逐步得到了推廣應(yīng)用，它將高度穩(wěn)定性和長期耐久性完美地結(jié)合了起來。目前，SMA 路面在機場跑道、鋼橋面鋪裝、高速公路和城市干線道路上均得到了廣泛應(yīng)用。

2 工程概述

SMA 瀝青瑪碲脂碎石是骨架密實結(jié)構(gòu)，該混合料路面具有以下優(yōu)點【1】：

1）抵抗永久變形的高性能；

2）優(yōu)異的抗滑性能；

3）超強的耐久性；

4）行駛噪聲低；

5）使用壽命長；

6）試用期間中的維護費用低；

7）可以使用于薄層路面。

由于SMA 瀝青瑪蹄脂路面具有其卓越的優(yōu)點，2013年，甘肅省張掖公路局在G30 高速公路首次實施了SMA-13 瀝青瑪蹄脂表面層鋪筑。

3 試驗室目標(biāo)配合比設(shè)計

SMA 瀝青瑪碲脂碎石混合料配合比設(shè)計應(yīng)遵循下列原則：（1）SMA 必須具有互相嵌擠緊密的粗集料骨架，馬歇爾試件的VCAmix（試件中的粗集料骨架間隙率）必須小于VCADRC（搗實狀態(tài)下粗集料骨架的松裝間隙率）。（2）填充在骨架間隙中的瀝青結(jié)合料應(yīng)符合最小用量的要求，空隙率必須在要求的控制范圍內(nèi)。（3）鋪筑的壓實厚度不宜小于集料公稱最大粒徑的3 倍。

3.1 SMA瀝青瑪碲脂原材料試驗

3.1.1 粗集料

SMA 瀝青瑪碲脂碎石所用粗集料粒徑單一、量多，約占70%以上，所以，對粗集料的要求很高，應(yīng)質(zhì)地堅硬且具有良好的嵌擠能力。張掖公路局2013年實施的SMA-13 中，粗集料選用了石灰?guī)r破碎而成的S10、S122 種碎石，使用效果較好。

粗集料的壓碎值、洛杉磯磨耗損失、表觀相對密度及堅固性、軟石含量均是石料本身固有的性質(zhì)【2】，施工中一般不會發(fā)生較大變化，建議進行必要的抽檢即可，而針片狀顆粒含量、含泥量則是石料的生產(chǎn)工藝性指標(biāo)，在集料的采備過程中，一定要按規(guī)定頻率進行抽檢試驗，以保證碎石的生產(chǎn)工藝不發(fā)生變化。

3.1.2 細集料

SMA 瀝青瑪碲脂碎石混合料所用細集料主要有機制砂、石屑。細集料應(yīng)潔凈、干燥，并且有合適的顆粒級配。張掖公路局2013年實施的SMA-13 中，細集料選用了石灰?guī)r類、規(guī)格為0～5mm 的石屑。

細集料的表觀相對密度、堅固性是集料本身固有的性質(zhì)，母料選定后一般不會發(fā)生大的變化。砂當(dāng)量是評定細集料潔凈程度的指標(biāo)，在細集料生產(chǎn)過程中可能隨時會發(fā)生變化，一定要按規(guī)定頻率嚴(yán)格進行抽檢試驗。

3.1.3 填料（礦粉）

SMA 瀝青瑪碲脂碎石混合料使用的礦粉應(yīng)干燥、潔凈，能自由地從礦粉倉流出【3】。張掖公路局2013年實施的SMA-13中，選用了由石灰?guī)r加工而成的礦粉，各項指標(biāo)均符合技術(shù)要求，使用效果良好。

3.1.4 纖維穩(wěn)定劑

纖維穩(wěn)定劑摻加比例以瀝青混合料總量的質(zhì)量百分率計算，應(yīng)不低于0.3%。張掖公路局2013年實施的SMA-13 中，纖維選用了鹽城市環(huán)宇工程纖維有限公司生產(chǎn)的木質(zhì)素纖維，用量為混合料的0.3%。

3.1.5 瀝青結(jié)合料（改性瀝青）

改性瀝青宜在固定式工廠或在現(xiàn)場設(shè)廠集中生產(chǎn)?，F(xiàn)場生產(chǎn)的改性瀝青宜隨配隨用，在不發(fā)生離析的狀態(tài)下使用；工廠生產(chǎn)的改性瀝青到達施工現(xiàn)場使用前必須攪拌均勻，發(fā)生離析的改性瀝青不得使用。張掖公路局2013年實施的SMA-13表面層中，改性瀝青采用的是SBS 類Ⅰ- C 改性瀝青。

3.2 礦料級配合成及優(yōu)化

3.2.1 級配合成

根據(jù)每種集料的篩分結(jié)果，通過人機對話方式進行級配合成，為確保試驗的成功率和準(zhǔn)確率，級配合成時須合成至少3個級配曲線，分別進行試驗以及級配優(yōu)化。

3.2.2 級配優(yōu)化選擇

首先分別測定3 種級配的VCADRC，然后按經(jīng)驗確定的初試油石比6.2%，雙面各擊實50 次成型馬歇爾試件，測定VCAmix（試件中的粗集料骨架間隙率）及VMA（試件的礦料間隙率）等指標(biāo)，在滿足VCAmix＜VCADRC和VMA≥17%及其他體積指標(biāo)滿足規(guī)范要求的條件下選定最優(yōu)級配。3 種級配的VCADRC與VCAmix測試結(jié)果及體積指標(biāo)【4】分別見表1 和表2。

表1 3 種級配的VCADRC與VCAmix測試結(jié)果

表2 3 種級配的體積指標(biāo)

根據(jù)以上結(jié)果，級配1：VCAmix＜VCADRC、VMA≥17%、飽和度滿足要求，但空隙率不滿足要求，不能選用；級配3：VCAmix＞VCADRC、VMA＜17%，空隙率和飽和度均不滿足要求，也不能選用；級配2：VCAmix＜VCADRC、VMA≥17%，空隙率和飽和度均滿足要求，可以選用。故最終選定的礦料合成級配為級配2。

3.3 最佳油石比選定

3.3.1 馬歇爾試驗

按選定的級配2 中各種集料的摻配比例進行配料，采用5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0% 5個油石比，按兩面各擊實50 次成型試件，進行馬歇爾試驗。

3.3.2 確定最佳油石比

以油石比為橫坐標(biāo)，馬歇爾試驗的密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度及穩(wěn)定度和流值分別為縱坐標(biāo)繪制曲線圖，根據(jù)JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求，選定a1（密度最大值對應(yīng)的油石比）=6.3%，a2（穩(wěn)定度最大值對應(yīng)的油石比）=6.1%，a3（空隙率范圍中值對應(yīng)的油石比）=6.3%，a4（瀝青飽和度范圍中值對應(yīng)的油石比）=6.4%，OACmin（各項指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的油石比范圍最小值）=6.0%，OACmax（各項指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的油石比范圍最大值）=6.6%，OAC1（a1、a2、a3、a4的平均值）=6.3%，OAC2（OACmin與OACmax的平均值）=6.3%，所以，最終選定的設(shè)計油石比OAC（OAC1與OAC2的平均值）=6.3%。

3.4 瀝青混合料的性能檢驗驗證

選定了最優(yōu)的礦料級配和最佳油石比后，試驗室目標(biāo)配合比設(shè)計還不能算結(jié)束，還須對混合料進行析漏、飛散、浸水馬歇爾、車轍和滲水試驗等性能檢驗，經(jīng)檢驗若混合料的各項性能均滿足規(guī)范要求，則目標(biāo)配合比圓滿結(jié)束，若結(jié)果不符合規(guī)范要求，則必須從選料開始，重新進行目標(biāo)配合比設(shè)計，直至全部符合要求為止。

4 生產(chǎn)配合比設(shè)計

對于常用的間歇式拌和站，應(yīng)分別對每個熱料倉的材料取樣進行篩分試驗，然后通過人機對話進行級配合成，確定各熱料倉材料的比例，供拌和站控制室操作使用。取OAC、OAC±0.3%3個油石比分別進行拌和，制作馬歇爾試件，通過試驗確定生產(chǎn)配合比的最佳油石比，該值不宜超出OAC±0.2%的范圍。

5 生產(chǎn)配合比驗證

拌和機按生產(chǎn)配合比進行試拌、鋪筑試驗段，此時取混合料進行馬歇爾試驗，確定生產(chǎn)用標(biāo)準(zhǔn)配合比，針對確定的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)配合比，還須再次進行混合料性能檢驗試驗，各項指標(biāo)必須符合規(guī)范要求后確定的生產(chǎn)配合比方可用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

6 結(jié)語

通過以上試驗和SMA 瀝青瑪蹄脂碎石混合料的配合比3階段設(shè)計，得出以下幾點體會：

1）SMA 瀝青瑪蹄脂混合料所用細集料首選是機制砂，次之是石屑，天然砂堅決不予使用。

2）集料相對密度測定值在試驗中必須盡力減小誤差，力求使其盡量接近實際值。

3）瀝青與礦料的黏附性評定必須由2 名以上經(jīng)驗豐富的試驗人員分別進行評定后取其平均值作為試驗結(jié)果。