SMA-3合比设计.doc
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1、SMA-13配合比设计摘 要:本文结合西商高速路面三十五标段实体项目工程,主要阐述了SMA-13型沥青玛蹄脂碎石混合料的配合比设计.其中详细介绍了原材的选择与各项技术指标,重点介绍了目标配合比设计,总结了配合比设计中容易出现的问题与解决方法.关键词:SMA;配合比设计;粗集料骨架间隙率1 SMA概述沥青玛蹄脂是沥青胶浆与细集料组成的混合物,沥青玛蹄脂碎石是由沥青玛蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架的间隙中成为一体的混合料,简称SMA.SMA起源于德国,技术发展应用已相当广泛,国内也积累了很多成功的经验.SMA基本是由碎石骨架和沥青马蹄脂组成,其特点为三多一少,即粗集料用量多、填料用量多、沥青用量多
2、、细集料用量少.正是由于这种特点,SMA几乎在克服了常用的AC、AM与AK等缺点的同时又集合了它们的优点.具有以下特点: 抗车辙能力高、低温抗裂性能好、抗疲劳性能强、抗滑性能好与水稳定性优良.2 项目概况西安至商州高速公路第二通道路线起于西安绕城高速公路灞河大桥,设枢纽立交与绕城高速相接,路线经西安市灞桥区洪庆,蓝田县华胥、蓝关、玉山、灞源,商洛市商州区李庙、岔口铺、板桥、大赵峪,止于商洛市商州区生王村,与已建成通车的商州至陕豫界高速公路相接,建设里程121公里,其中主线117公里,福州银川高速联络线4公里.主线面层结构分三层,路面表层结构在12cmATB-30+6cmAC-20的基础上设计为
3、4cmSMA-13.3 原材与技术指标3.1 粗集料由于SMA是间断级配,粗集料占到70%以上,粗集料与粗集料之间形成良好的嵌挤作用,这是抗车辙能力强的主要原因.因此,粗集料的质量好坏是决定SMA成功的关键.我部采用业主指定的商州华迪料场生产的闪长岩,该厂集料洁净、干燥、表面粗糙、形状接近立方体,且无风化无杂质,并有足够的强度、耐磨耗性.技术指标与要求9.5-16mm规格见表1.表1指标单位规范要求细则要求实测压碎值%262013.1洛杉矶磨耗值%282821.5表观相对密度-2.62.62.951毛体积相对密度-2.906吸水率%2.02.00.46针片状含量%12123.5软石含量%320
4、.6坚固性%12124.1粘附性级4443.2 细集料细集料在SMA混合料设计中的比例很少,约10,它对SMA混合料的稳定性起着重要的作用,本项目细集料全部采用机制砂.经严格考察,我部选用蒲城泉沟石料场生产规格为02.36mm的机制砂.该料场机制砂洁净、干燥、无风化、无杂质.技术指标要求见表2.表2项目单位技术指标实测含泥量0.075mm10.5坚固性1210视密度t/m2.52.706砂当量6072亚甲蓝值g/kg255棱角性流动时间s30353.3 矿粉SMA需要的矿粉数量一般为沥青用量的1.82.0倍,比其他沥青混合料要用的多.矿粉为我部自己生产,采用经沥青拌合站严格除尘过筛后11-22
5、mm的石灰岩加工而成.矿粉要求干燥、洁净能自由的从矿粉仓流出,本项目严禁使用回收粉.技术指标见表3.表3项目颗粒范围亲水系数塑性指数加热安定性含水量0.60.150.075规范要求10090-10075-1000.84实测1实测指标10095850.63合格0.23.4 消石灰由于粗集料沥青粘附性等级是4级,故SMA中又加入了1.5%消石灰来提高粘附性.试验表明加少量消石灰对改善混合料的水稳定性有明显的好处,大大提高了路面的耐久性.本部选定的消石灰为蓝田小寨消石灰厂所生产,经外委于西安公路研究院试验后,技术指标均符合施工技术要求.3.5、改性沥青由于本项目地处关东地带,在气候分区中属于1-3-
6、2夏炎热冬冷湿润气候区,亦属于重载交通区.为提高沥青混合料的使用性能,设计中所用的沥青必须有较高的粘度,与集料有较好的粘附性,以保证有足够的高温稳定性和低温韧性.本部选用的为业主指定的陕西国创SBSI-C改性沥青,主要技术指标见表4.表4项目针入度软化点5延度cm旋转薄膜加热闪点运动粘度135Pa.s质量变化残留针入度残留延度5cm规范值60-8055301.060202303.0要求值60-8070351.06525230实测值7382450.170302802.43.6 木质素纤维对于纤维使用的选择上,初步选用颗粒状木质素与絮状木质素.后经试验对比,采用两种纤维均能满足各项设计指标要求.考
7、虑到在大规模施工时,絮状木质素较颗粒状木质素容易投放与拌和均匀,最终我部采用业主指定的从德国进口的絮状木质素纤维.在SMA中纤维起着重要的作用,其作用如下:加筋纤维在混合料中以三维分散相存在,起到加筋作用.分散SMA矿粉和沥青用量比较大,如果没有纤维,矿粉和沥青容易形成胶团,不能均匀地黏附在集料表面或分散在集料之间,铺筑的路面将出现油斑等缺陷,加入纤维可有效分散沥青胶团.吸沥青纤维本身具有较强的吸收沥青的作用,使混合料的油石比得到提高,黏附于矿料表面的沥青膜变厚,从而提高路面的耐久性.稳定纤维是沥青膜处于比较稳定的状态,尤其高温季节,纤维内部的空隙将起到缓冲的作用,降低自由沥青,使路面不致泛油
8、.增粘纤维增加沥青与矿料之间的黏附性,通过油膜的黏结,提高集料之间的黏结力,从而提高混合料的黏结力.4 配合比设计SMA混合料配合比设计分三个阶段,即目标配合比阶段、生产配合比阶段和验证试铺阶段,以确定施工级配和最佳油石比.4.1 目标配合比设计对于目标配合比的设计,从开始选择原材料,一直到最终确定配合比结束,基本流程见图1.4.1.1 设计初试级配根据设计的SMA类型,按级配范围要求,调整各种矿料的比例,设计3个粗细不同的初试级配.根据施工细则要求,3个级配关键筛孔4.75mm筛的通过率分别为:中值规范级配范围中值2%.3个级配其矿粉数量宜相同,使0.075mm通过率为10%左右.合成级配见
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