陕西高速公路工程试验检测有限公司 陕西省710086
摘要：沥青玛蹄脂碎石混合料( StoneMatrix Asphalt,简称SMA) , 是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料, 填充于间断级配的矿料骨架中所形成的沥青混合料。SMA 既具备了开级配混合料的嵌挤能力、提高抗车辙能力和抗滑力, 又具备了密级配混合料的空隙率小、沥青用量多、增加疲劳寿命和抗水损害能力高的特点。矿料间隙率VMA指标是沥青玛蹄脂碎石混合料设计中的重中之重，它随着集料的性质及级配变化而变化。本文从集料的密度干涉出发，分析了不同密度下矿料间隙率VMA的变化，通过对具体试验数据的分析研究得出的结论供同行参考。
关键词：集料密度；吸水率；矿料间隙率VMA
1、前言
沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)的设计标准主要包括孔隙率V,矿料间隙率VMA和沥青饱和度VFA。其中，孔隙率目前已基本达成共识，认为应该采用4%较为合理。在孔隙率V已确定，如知道矿料间隙率VMA时，就可以通过计算得出沥青饱和度VFA。
据此，问题的焦点就聚集到矿料间隙率VMA上了。有关标准、规范都规定了矿料间隙率VMA的最小值标准，但在混合料设计过程中比较不容易达到。究其原因主要不外乎就是矿料级配、集料形状、沥青用量,其实并不是只有这些，还有粗集料的表观密度、毛体积密度及吸水率影响也是相当之大，下面介绍的就是在某条高速公路上出现的因密度和吸水率导致矿料间隙率VMA达不到要求的个例。
2、原材料的选用和质量控制要点
2.1沥青: SMA混合料中沥青结合料的质量必须满足沥青玛蹄脂的需要，要有较高的粘度(135℃ 运动粘度 应在2.0- 3.0Pa·S之间较好)，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性。本项目使用的基质沥青为韩国 SK牌A-90#沥青,经现场添加不小于4.0%SBS改性剂进行改性，为确保改性沥青的质量稳定，加工全过程装有监控设备。其技术指标符合规范（JTG F40-2004）中SBS改性沥青I-C级要求。
2.2粗集料:粗集料的嵌挤作用好坏很大程度取决于集料质量的坚韧性、集料的颗粒形状和棱角性，粗集料的这些性能是 SMA成功的关键之一。但是往往在选用碎石时忽略了它的吸水率的重要性。本项目在选用月亮碎石场生产的辉绿岩碎石、莲花碎石场生产的辉长岩碎石及开心碎石场生产的闪长岩碎石时也是将规范所要求的这些指标作为主要考查项目，其技术指标均符合规范（JTG F40-2004）要求。就是忽略了集料的吸水率，莲花石料场的碎石由于微孔隙较多，导致吸水率偏大，使得矿料间隙率VMA不能满足要求。
2.3细集料:细集料主要是与填料、结合料混合后填充部分粗集料的空隙，所以要求其对沥青的粘附性要好，一般要求须采用粘附性较好的碱性石料（如石灰岩等）经机加工而成的机制砂,且应洁净干燥、无杂质 。本项目采用现场加工模式，采用石灰岩所生产的机制砂其技术指标均符合规范（JTG F40-2004）要求。
2.4填料：矿粉的细度和洁净度与沥青玛蹄脂的质量关系重要，要求必须采用石灰岩石料经磨细的石粉。本项目采用现场加工模式，石灰岩石料所生产的矿粉其技术指标均符合规范（JTG F40-2004）要求。
2.5纤维掺加剂: SMA必须采用纤维稳定剂 ,改性沥青并不能完全起到纤维作用 , 特别是防止沥青混合料析漏方面，另外纤维具有加筋、分散、吸附和吸收沥青、稳定和提高粘结力的作用。本项目采用絮状木质素纤维其技术指标均符合规范（JTG F40-2004）要求。
3、配合比结果比对
3.1沥青混合料配合比设计
本次SMA-13沥青混合料设计依据道路等级为高速公路、交通等级为重载交通、气候分区在夏炎热冬温湿区（1-4-2）、年降雨量在500毫米至1000毫米等要求进行配合比设计的。
本次试验粗集料分别采用莲花碎石场生产的9.5-16mm碎石、4.74-9.5mm碎石和月亮碎石场生产的9.5-16mm碎石加莲花碎石场生产的4.74-9.5mm碎石及开心的9.5-16mm碎石、4.74-9.5mm碎石与同一家生产的机制砂、矿粉、消石灰分别进行配合比设计。
3.1.1分别对三种粗集料进行筛分、压碎值、磨耗值、密度等指标检测，各种矿料的密度及吸水率对照表，见表1。需要说明的是0-3mm的机制砂密度是采用表观相对密度。
集料密度及喜欢随率汇总表 表1
3.1.2对机制砂进行筛分、砂当量、棱角性、亚甲蓝等指标检测，见表2。
机制砂检测指标汇总表 表2
3.1.3对细集料进行筛分、亲水系数、塑性指数、加热安定性指标检测，见表3。
矿粉检测指标汇总表 表3
3.1.4对消石灰进行有效钙镁含量、含水量及细度指标检测，详见表4。
消石灰检测指标汇总表 表4
3.1.5、分别根据三种粗集料的矿料筛分情况，分别进行各自的三种级配（粗级配、中级配和细级配），4.75mm筛孔通过率分别为26％±2％三种级配组成，依据马歇尔试验结果，优选出三种粗集料较好的三个级配比例，详见表5、表6、表7。
VCADRC测试结果 表5
SMA-13矿料合成级配 表6
SMA-13级配合成表 表7
3.1.6 根据上述矿料合成级配比例进行配料，油石比均采用6.0%及掺量为0.3%絮状纤维进行沥青混合料体积指标检测。在制作试件的过程中，沥青加热温度为160～165℃,矿料加热温度为190℃，拌和温度为175℃（注：拌和时，先将粗集料与纤维干拌90秒后，加入沥青和填料充分拌和均匀）击实温度为160℃±5℃，双面各击实50次成型马歇尔试件，每组制备6个试件进行马歇尔稳定度试验。同时对路用性能进行检测。（低温弯曲和冻融劈裂试验指标是委托综合甲级试验室进行检测）试验结果详见表8。
Marshall试件物理力学试验结果 表8
3.1.7分别在三种不同粗集料掺配下制成的SMA-13沥青混合料车辙板上取芯样进行72小时马歇尔稳定度试验对比，其结果如表9：
芯样马歇尔稳定度试验比对 表9
3.1.8分别将不同吸水率对应的矿料间隙率进行比对，其数据如表10；
吸水率与矿料间隙率比对 表10
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4 结论
(1)通过分别对红莲花、明月亮及开心采石场生产的9.5～16mm、4.75～9.5mm碎石进行混合料级配调试和相关验证试验结果，表明所设计的SMA-13型沥青混合料Marshall试件物理指标矿料间隙率随着粗集料吸水率的变化成反比趋势变化。
(2)通过以上数据分析论证了，在选用SMA-13型沥青混合料碎石时除要满足规范（JTG F40-2004）要求之外，粗集料的吸水率尤为重要，所以要优选吸水率小于0.5%的粗集料较好。
5结束语
在SMA沥青玛蹄脂混合料的组成中，矿料是间断级配，粗集料占到70%以上，所以优质的粗集料是SMA混合料成败的重中之重。特别是粗集料吸水率的控制方面，往往认为满足规范要求即可。通过本文想与同行们对粗集料吸水率的重要性有更多的认识和了解和分享。
参考文献:
[1] 公路工程沥青与沥青混合料试验规程. 北京:人民交通出版社, 2011.
[2] 公路路基路面现场测试规程. 北京:人民交通出版社, 2008.
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[4] 公路沥青路面设计规范. 北京:人民交通出版社, 2006.
[5] 公路沥青路面施工技术规范. 北京:人民交通出版社, 2004.
[6] 公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南. 北京:人民交通出版社, 2002.
论文作者:朱建斌
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/9/27
标签：吸水率论文; 沥青论文; 碎石论文; 间隙论文; 密度论文; 指标论文; 三种论文; 《基层建设》2016年13期论文;