(SMA-13)配合比設(shè)計(jì)——晏哲

1、瀝青瑪蹄脂穩(wěn)定碎石（SMA-13）配合比設(shè)計(jì)作者：晏哲單位：陜西路橋集團(tuán)路面工程有限公司（第一管理部試驗(yàn)室職務(wù)：主任）瀝青瑪蹄脂穩(wěn)定碎石（SMA-13）配合比設(shè)計(jì)及施工技術(shù)作者：晏哲摘要:瀝青瑪蹄脂穩(wěn)定碎石在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有著比較成熟的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)和成功的案例，但在我公司內(nèi)部尚屬首次接觸和使用，為了能夠更好的掌握和應(yīng)用瀝青瑪蹄脂穩(wěn)定碎石的配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中的要點(diǎn)和難點(diǎn)，本文結(jié)合十天高速漢中-略陽(yáng)路面一標(biāo)上面層的配合比設(shè)計(jì)，對(duì)于瀝青瑪蹄脂穩(wěn)定碎石（SMA-13）的配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中的要點(diǎn)重點(diǎn)進(jìn)行了比較詳細(xì)的闡述，為今后的施工中準(zhǔn)確有效的進(jìn)行過(guò)程控制提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:瀝青瑪蹄脂穩(wěn)定碎石;配合比設(shè)計(jì);施工

2、技術(shù)概述組成原理及特點(diǎn)：瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級(jí)配的礦料骨架中，所形成的混合料。其組成特征主要包括兩個(gè)方面：含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩(wěn)定性（抗變形能力強(qiáng)）的結(jié)構(gòu)骨架；細(xì)集料礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂將骨架膠結(jié)一起，并填充骨架空隙，使混合料有較好的柔性及耐久性。SMA的結(jié)構(gòu)組成即通常所指“三多一少”粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少。SMA的特點(diǎn)：瀝青瑪蹄脂碎石混合料是當(dāng)前國(guó)際上公認(rèn)（使用較多）的一種抗變形能力強(qiáng)，耐久性較好的瀝青面層混合料。由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能力，同時(shí)由于瀝青

3、瑪蹄脂的粘結(jié)作用，低溫變形性能和水穩(wěn)定性也有較多的改善，抗滑、耐老化性能及耐久性都很好，從而全面提高了瀝青路面的功能性。一、工程簡(jiǎn)介國(guó)家高速公路十堰至天水聯(lián)絡(luò)線陜西境漢中-略陽(yáng)段HL-M01標(biāo)由我陜西路橋集團(tuán)有限公司承建。我標(biāo)段起訖樁號(hào)為：K330+890.908K362+000全長(zhǎng)30.109km;路面結(jié)構(gòu)形式：20cm水泥穩(wěn)定碎石底基層、36cm水泥穩(wěn)定碎石基層，12cmATB-30瀝青下面層、6cmAC-20瀝青中面層、4cmSMA-13瀝青瑪蹄脂上面層。二、原材料選取鑒于SMA路面的特殊性對(duì)于原材料要求也必須高于普通路面的要求，各種原材料不僅要符合項(xiàng)目的要求而且要有更好的使用性能和經(jīng)濟(jì)

4、效果。SMA-13路面上面層粗集料采用西鄉(xiāng)樹林坪碎石廠生產(chǎn)的兩種規(guī)格的碎石，最大粒徑為16mm。細(xì)集料及填料采用規(guī)格為9.5-19mm的石灰?guī)r碎石在拌和站自主加工；瀝青采用連云港佳樂(lè)瀝青有限公司生產(chǎn)的SBS（I-C）改性瀝青；木質(zhì)纖維采用常州筑威建筑材料有限公司生產(chǎn)的絮狀木質(zhì)纖維素。三、目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)配合比的設(shè)計(jì)是對(duì)于冷料倉(cāng)比例的確定過(guò)程，準(zhǔn)確的確定冷料倉(cāng)比例對(duì)于成本控制和設(shè)計(jì)出更為準(zhǔn)確、更為合理的生產(chǎn)配合比例是至關(guān)重要的，必須對(duì)原材料進(jìn)行大量的、準(zhǔn)確的、均勻的篩分試驗(yàn)，得到第一手最真實(shí)的原材料級(jí)配曲線，為合成比例試驗(yàn)提供準(zhǔn)確的試驗(yàn)依據(jù)。1、首先以4.75mm篩孔通過(guò)率上下浮動(dòng)2%初定三種

5、不同級(jí)配，以每個(gè)級(jí)配的馬歇爾指標(biāo)進(jìn)行級(jí)配的初選。礦料指標(biāo)不同級(jí)配通過(guò)百分(%)不同級(jí)配馬歇爾技術(shù)指規(guī)格產(chǎn)地篩孑Lmm配合比例45:31:14:8.5:1.547:31:12:8.5:1.548:32:10:8.5:1.5級(jí)配45:31:14:8.5:1.547:31:12:8.5:1.548:32:10:8.5:1.516100.0100.0100.0油石(%)6.06.06.09.5-16mm13.297.697.597.4最大理論相對(duì)密度2.4852.4852.485目標(biāo)配合比初選級(jí)配指標(biāo)一覽4.75-9.5mm漢中西鄉(xiāng)樹林坪碎石廠9.560.959.258.3毛體積相對(duì)密度2.4032.

6、3952.3764.7528.826.924.9空隙率(%)3.33.74.42.3621.720.128.4間隙率(%)16.416.517.21.1818.317.115.9飽和度(%)79.679.074.5機(jī)制砂礦粉HL-M01標(biāo)瀝青拌和站0.60.30.1515.513.012.014.712.611.713.912.111.3穩(wěn)定度(KN)14.213.111.8流值(mm)3.62.83.0目標(biāo)配合比選定礦料級(jí)配的設(shè)計(jì)表施工項(xiàng)目十天高速漢中西合同段HL-M01級(jí)配類型SMA-13材料百分比16.013.29.54.752.361.180.6原材料級(jí)配9.5-16.0100%100

7、.094.613.20.20.20.20.24.75-9.5100%100.0100.099.85.20.10.10.1機(jī)制砂100%100.0100.0100.0100.083.158.438.3廣2礦粉100%100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.09石灰100%100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.01各種礦料在混合料中的比例9.5-16.047%47.044.56.30.10.10.10.14.75-9.531%31.031.030.91.60.00.00.0機(jī)制砂12%12.012.012.012.010.07.04.6礦粉

8、8.5%8.58.58.58.58.58.58.5石灰1.5%1.51.51.51.51.51.51.5合成級(jí)配100.097.559.226.920.117.114.71規(guī)范要求級(jí)配中值100.095.062.527.020.519.016.01規(guī)范要求級(jí)配范圍上限100.0100.075.034.026.024.020.0下限100.090.050.020.015.014.012.0目標(biāo)配合比選定礦料級(jí)配的篩分曲線0.0750.150.30.61.182.364.759篩孔尺寸（mm）2、依據(jù)不同級(jí)配的馬歇爾指標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)配合比的級(jí)配初選，最終選定的目標(biāo)配合比例為9.5-16mm：4.75-

9、9.5mm：機(jī)制砂：礦粉：消石灰=47:31:12:8.5:1.53、在選定目標(biāo)配合比例的基礎(chǔ)上以油石比6.0%為中值上下各浮動(dòng)兩個(gè)油石比以0.3%的間隔進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)最終選定的油石比為:6.1%；（絮狀）木質(zhì)纖維素：外摻3%o.目標(biāo)配合比馬歇爾物理-體積指標(biāo)：油石比（%）理論最大相對(duì)密度毛體積相對(duì)密度空隙率（%）瀝青飽和度（）馬歇爾穩(wěn)定度（KN）流值(mm)間隙率VMA(%)選油試驗(yàn)5.42.5052.3844.870.412.03.416.45.72.4952.3944.075.112.73.016.36.02.4852.4013.779.213.52.516.56.32.4762.400

10、3.181.413.92.316.96.62.4662.3923.082.312.83.217.1最佳油石比6.12.4822.3923.978.213.72.516.7指南要求范圍-3-4.575-8510-16.5-19油石比修正試驗(yàn)指標(biāo)：試驗(yàn)項(xiàng)目油石比%謝倫堡析漏試驗(yàn)肯塔堡飛散試驗(yàn)6.10.09%0.09%0.09%1.22結(jié)論指標(biāo)符合要求無(wú)需修正指南要求值0.1%90%500085300050經(jīng)檢測(cè)6.1%油石比各項(xiàng)指標(biāo)均符合高速公路標(biāo)準(zhǔn)化施工技術(shù)指南的要求。四、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)在目標(biāo)配合比的基礎(chǔ)上根據(jù)拌和設(shè)備的熱料倉(cāng)篩分結(jié)果進(jìn)行合成試驗(yàn)，最終確定生產(chǎn)配合比例如下圖所示：表10、生產(chǎn)配合

11、比例及合成級(jí)配通過(guò)率：熱料倉(cāng)規(guī)格mm11-167-114-70-4礦粉消石灰百分比36347138.21.8篩孔mm1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成級(jí)配100.093.965.426.622.418.615.412.311.39.6級(jí)配中值100.095.062.527.020.519.016.013.012.010.0指南要求級(jí)配范圍100.090100507520341526142412201016915812以目標(biāo)配合比確定的最佳油石比6.1%為中值0.3的間隔上下各浮動(dòng)一個(gè)油石比進(jìn)行了室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)，根據(jù)室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)的各項(xiàng)物理體積指標(biāo)進(jìn)行選

12、油試驗(yàn)確定最佳油石比為6.0%。對(duì)于6.0%油石比再次進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)檢驗(yàn)其各項(xiàng)性能指標(biāo)，結(jié)果顯示各項(xiàng)指標(biāo)均符合高速公路標(biāo)準(zhǔn)化施工技術(shù)指南的要求。表11、油石比修正試驗(yàn)指標(biāo)：試驗(yàn)項(xiàng)目油石比%謝倫堡析漏試驗(yàn)肯塔堡飛散試驗(yàn)6.00.07%0.07%0.08%1.521.78結(jié)論指標(biāo)符合要求無(wú)需修正指南要求值0.1%10-16.5-19施工項(xiàng)目十天高速公路工程漢中西百分比16.013.211-16100%100.083.07-11100%100.0100.0原材料級(jí)各種礦料在混合料中的比例4-70-4礦粉石灰11-167-114-70-4100%100%100%100%36%34%7%13%100.0

13、100.0100.0100.036.034.07.013.0100.0100.0100.0100.029.934.07.013.0生產(chǎn)配合比礦料級(jí)配的設(shè)計(jì)表合同段HL-M01級(jí)配類型9.515.887.4100.0100.0100.0100.05.729.77.013.04.752.361.180.60.32.52.219.4100.0100.0100.00.90.71.413.01.81.21.21.20.80.20.20.21.40.30.00.088.062.437.613.8100.0100.0100.099.7100.0100.0100.0100.0.60.60.60.60.30.1

14、0.10.10.10.00.00.011.48.14.91.8礦粉8.2%8.28.28.28.28.28.28.28.2石灰1.8%1.81.81.81.81.81.81.81.8合成級(jí)配100.093.965.426.622.418.615.412.3規(guī)范要求級(jí)配中值10095.062.527.020.519.016.013.C規(guī)范要求級(jí)配范圍上限100.0100.075.034.026.024.020.016下限100.090.050.020.015.014.012.010生產(chǎn)配合比礦料級(jí)配的篩分曲線0.0750.150.30.61.182.364.75篩孔尺寸（mm）生產(chǎn)配合比混合料性

15、能檢驗(yàn)指標(biāo)：項(xiàng)、油石比殘留穩(wěn)定度動(dòng)穩(wěn)定度次/mm凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變吃,-10C滲水系數(shù)ml/min6.0%93.7858390.534770指南要求值90%500085300010-16.5-19試拌與生產(chǎn)混合料性能檢驗(yàn)指標(biāo)比較：項(xiàng)目階段油石比殘留穩(wěn)定度動(dòng)穩(wěn)定度次/凍融劈裂試驗(yàn)低溫彎曲試驗(yàn)滲水系數(shù)ml/(%)mm殘留強(qiáng)度比破壞應(yīng)變4min,-109生產(chǎn)配合比6.093.7858390.534770試拌6.094.1925091.520指南要求值90%5000853000502、在各項(xiàng)技術(shù)條件已具備的基礎(chǔ)上于2011/7/16在K344+000K345+000左幅進(jìn)行了試

16、驗(yàn)路的鋪筑。試驗(yàn)路檢測(cè)項(xiàng)目匯總表：項(xiàng)目檢査頻度質(zhì)量要求檢測(cè)位置；取樣地點(diǎn)外觀隨時(shí)無(wú)油斑、離析、輪跡現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)混合料均勻無(wú)離析、無(wú)花白施工溫度1次/車攤鋪溫度：不低于160C攤鋪機(jī)刖、后；初壓刖169、180、仃0、171、仃2、172、仃4、仃9、180、仃7、仃8、仃8、179、180、仃8、仃7、仃8、180開始碾壓溫度：不低于150C162、仃0、165、167、168、168、仃0、仃3、仃5、仃2、仃3、仃2、173、仃6、仃2、仃3、仃2、仃4Marshal1臺(tái)拌和機(jī)1次/日穩(wěn)定度8.0KN拌合樓取樣；現(xiàn)場(chǎng)取樣第一組:13.48、13.16、13.33、抽提級(jí)配2次/日上午、下午各一

17、次拌合樓取樣；現(xiàn)場(chǎng)取樣篩孑Lmm1613.29.54上午抽提10094.059.22下午抽提10094.260.52級(jí)配要求100901005075路用性能殘穩(wěn)1次/日車轍1次/2日凍融配合比驗(yàn)證殘穩(wěn)80%;車轍3000次/mm;凍融劈裂拌合樓取樣殘穩(wěn)：93.2%;車滲水單幅5點(diǎn)/km滲水宜不大于50ml/minK344+070左距中1m、4m、7mK344+180左距中2m、4m、7mK344+480左距中2m、4m、8mK344+720左距中2m、4m、7mK344+900左距中1m、3m、7m15.0、13.3、16.720.0、20.0、13.311.7、8.3、8.3壓實(shí)度單幅5點(diǎn)/

18、km98%馬氏密度（單點(diǎn)）344+860左幅距中8.15m99.198.9平整度每日鋪筑路段全線每車道連續(xù)測(cè)定構(gòu)造1處/200m深度最大理論密度壓實(shí)度為94-96（空隙率4-6）不大于0.7mm0.8-1.3mm344+620左幅距中4.45m344+520左幅距中8.15m344+390左幅距中4.45m344+260左幅距中8.15m344+160左幅距中4.45m344+060左幅距中8.15mK344+000k345+000行車道：超車道K344+070左幅K344+720左K344+180左幅K344+900左K344+480左幅98.995.5(4.5)95.2(4.8)0.46；

19、0.56；0.50；0.46；1.020.951.1099.095.3(4.7)95.4(4.6)0.51；0.46；0.50.48；0.51；0.41.080.90瀝青拌和樓逐盤稱量明細(xì)一覽（截選2011/7/1612:47:4413:01:33共十盤）類別各檔熱料倉(cāng)每盤實(shí)際稱量值及每盤計(jì)算配比礦粉kg消石灰kg瀝青kg每盤重量kg日期、時(shí)間生產(chǎn)配比4#:3#:2#:1#=36:34:7:138.21.85.93706.5-稱量kg12511924245000288.362.1206.7933685.12011-07-1612:47:44每盤配比36.234.37.012.9008.31.8

20、5.942稱量kg12511824545400288.063.5205.6983670.12011-07-1612:49:15每盤配比36.334.37.113.1008.31.85.934稱量kg12511824445000286.664.0206.5783726.12011-07-1612:50:47每盤配比35.733.86.912.8008.11.85.867稱量kg12511824345300288.363.2206.8953685.32011-07-1612:52:20每盤配比36.234.17.013.0008.31.85.945稱量kg12611924445500288.363

21、.8206.2033714.32011-07-1612:53:51每盤配比35.934.07.013.0008.21.85.878稱量kg12511924245100287.463.8205.8523700.02011-07-1612:55:24每盤配比35.934.16.912.9008.21.85.890稱量kg12511824045800285.761.4206.6593059.72011-07-1612:56:56每盤配比36.334.47.013.3008.31.85.983稱量kg12611824145500286.262.8205.7143696.72011-07-1612:58:28每盤配比36.133.96.913.0008.21.85.892稱量kg12511924645700286.163.4206.0883728.52011-07-1613:00:00每盤配比35.734.07.013.0008.11.85.848稱量kg12511