SMA马歇尔试验配合比设计检验分析.pdf

　总第 207 期 交　通　科　技 Serial N o. 2072004 年第 6 期 T ranspo rtation Science & T echno logy N o. 6 D ec. 2004收稿日期 : 2004206221SM A 马歇尔试验配合比设计检验分析梁渝建(广东省肇庆市公路工程质量监督站　肇庆　 526040)摘　要　 根据高等级公路沥青路面工程实际 , 讨论沥青玛蹄脂碎石混合料 (SM A ) 的马歇尔试验配合比设计的检验内容和方法关键词　 沥青路面　 SM A 　马歇尔试验　配合比设计　检验美国 SM A 沥青混合料配合比设计的检验包括沥青玛蹄脂检验和 SM A 混合料性能检验根据我国沥青路面工程实际 , 结合 SM A 马歇尔试验研究 , 总结工程实践经验 , 很有必要重点讨论SM A 沥青混合料在由马歇尔试验确定了矿料级配和沥青用量后的试验确认和验证方法1　谢伦堡析漏试验检验沥青用量谢伦堡沥青析漏试验 (Schellenberg b inderdrainage test)是德国 Schellenberg 研究所为沥青玛蹄脂碎石混合料的配合比设计用于确定 SM A沥青用量的一种试验方法。

通过谢伦堡沥青析漏试验确定沥青混合料中有无多余的自由沥青及沥青玛蹄脂数量 , 进而确定最大沥青用量 SM A 尽管需要较多的沥青 , 但无论如何不能超过所有矿料的表面积所能吸附的最大沥青用量 , 否则就要产生多余的自由沥青 , 成为集料之间的润滑剂 , 造成玛蹄脂上浮 , 影响构造深度 , 降低高温稳定性因此 , 在配合比设计时 , 辅以沥青析漏试验进行检验是很有必要的进行谢伦堡沥青析漏试验 , 德国采用烧杯法 ,日本采用搪瓷盘法 , 美国采用网篮法通过比较 3个不同方法测定的结果 , 搪瓷盘法要比烧杯法析漏量多 , 而网篮法析漏量最多考虑到国际上使用烧杯法比较普遍 , 我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTJ 052) 增补了烧杯法作为标准方法 (T 0732)因此 , 工程试验必须采用统一规定的烧杯法 , 其他方法也可使用 , 但必须注明且不能比较为了确定沥青混合料的最大沥青用量 , 可调整不同的油石比制作几组试件 , 实施沥青析漏试验得出沥青粘附量与油石比的关系曲线 , 如图 1所示从图 1 曲线的拐点可以确定粘附甚少的沥青用量为 6. 7%以此作为最大沥青用量的限值Study on the Tem pera ture F ield of A spha lt Concrete D ur ing ConveyanceZ heng Z hongm ing , L i Y uelin, W u J ingj ing(Changsha U niversity of Science and T echno logy Schoo l ofA utomobile &M echanical Engineering, Changsha 410026, Ch ina)Abstract: T h is paper analysis reason that quan tity of heat lo ss du ring conveyance, estab lishedm athem atics m odel of asphalt concrete′ s tem peratu re field du ring conveyance and p roceed to beg theso lu tion. Get num erical value of tem peratu re and the degree of tem peratu re iso lation by com pu ting.T herefo re p rovide academ ic gist that ascertain tem peratu re leaving m ix round facto ry and m easu re thatdecrease tem peratu re iso lation and quan tity of heat lo sing w hen asphalt concrete is tran spo rted.Guaran tee cru sh ing tem peratu re of asphalt concrete and quality ofroad su rface.Key words: asphalt concrete; tem peratu re field; m athem atics m odel; cru sh ing tem peratu re© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.图 1　谢伦堡沥青析漏试验2　肯塔堡飞散试验检验沥青用量沥青混合料的肯塔堡飞散试验 (Can tab rotest) 是西班牙肯塔堡大学 (Can tab ro U n iversity)为排水性开级配沥青混合料而开发的一种试验方法 , 现已经扩展到用于确定沥青玛蹄脂碎石混合料 (SM A )、排水性大孔隙沥青混合料 (O GFC)、抗滑表层混合料、沥青碎石或乳化沥青碎石混合料等用于路面的表面层是否发生集料飞散的通用试验方法。

因为这些结构的路面往往构造深度较大 ,粗集料外露 , 孔隙中经常有水 , 在交通荷载的反复作用下 , 由于集料与沥青的粘结性不足而容易引起集料的脱落、掉粒、飞散 , 进而成为空槽 , 造成路面损坏 , 是常见的一种严重的沥青路面破坏现象为了防止这种破坏 , 在配合比设计时 , 辅以飞散试验进行检验是很有必要的沥青混合料的集料飞散性能是指由于沥青用量不足或粘结性不好 , 在交通荷载作用下 , 集料路面表面脱落而散失的性质 , 以马歇尔试件在洛杉矶试验机中旋转撞击规定的次数后沥青混合料试件散落材料的数量的百分率表示其可以进行低温或浸水条件下的飞散试验浸水飞散试验是在60℃水中浸水 48 h 后进行试验 , 目的在于考察试件在热水中膨胀和沥青老化对集料与沥青的粘结力下降的影响 , 以试验试件散落数量百分评价沥青混合料的水稳定性积雪寒冷地区可进行较低温度的飞散试验 , 一般是在当地最低温度下试验由于在低温状态下沥青结合料的粘结性较差 , 对路面的损伤更大 , 所以低温飞散试验评价冬季及春融季节的路面松散是很有效的为了确定沥青混合料的最少沥青用量 , 可以调整几个不同的油石比制作试件 , 实施飞散试验得出飞散损失与油石比的关系曲线 , 如图 2 所示。

从图 2 曲线的拐点可以确定基本上很少散失的沥青用量为 5. 65% , 以此作为最佳沥青用量我国制定的肯塔堡飞散试验方法 (T 0733) 的图 2　肯塔堡飞散试验主要步骤为 : ① 根据实际配合比 , 采用标准击实法成型马歇尔试件 , 一般击实成型次数为双面 50次 , 两侧量测试件的直径和高度 , 将试件置于恒温水浴中养生对标准飞散试验 , 在 20 ℃水浴中养生 20 h; 对浸水飞散试验 , 在 60 ℃水浴中养生 48h, 然后取出后在室温中放置 24 h; ② 从恒温水浴中逐个取出试件称质量 m 0 后 , 立即将试件放入洛杉矶磨耗试验机中 , 盖紧盖子 , 一次只能试验一个试件 ; ③ 按洛杉矶试验方法 , 不放钢球 , 开动试验机 , 以 30～ 33 r m in 的速度旋转 300 r; ④ 打开试验机盖子 , 取出试件及碎块 , 称取试件的残留质量当试件已经粉碎时 , 称取最大一块残留试件的混合料质量 m 1 ; ⑤ 沥青混合料的飞散损失率 , 按下式计算 :$S = (m 0 - m 1) × 100 m 0 (1)式中 : $S —— 为沥青混合料的飞散损失率 , % ;m 0—— 为试验前试件的质量 , g;m 1—— 为试验后试件的残留质量 , g。

谢伦堡沥青析漏试验与肯塔堡飞散试验往往是同时进行的 , 得到的两条曲线的交点基本上与最佳沥青用量相接近3　车辙试验检验高温稳定性沥青混合料是一种典型的流变性材料 , 它的强度和劲度模量随着温度升高而降低 , 所以沥青路面夏季高温时 , 在重型交通荷载作用下 , 由于交通渠化 , 在轮迹带上逐渐变形下凹 , 两侧鼓起形成车辙 , 这就是现代高等级沥青路面最常见的病害沥青混合料高温稳定性是指沥青混合料夏季高温60 ℃条件下 , 经车辆荷载长期作用后 , 不产生车辙和波浪等病害的性能现行规范规定 , 采用马歇尔稳定度试验进行沥青混合料配合比设计 , 对高速公路、一级公路、城市快速路和主干道的沥青混合料 , 还应通过车辙试验用动稳定度来检验其抗车辙的性能 \[ 1, 2 \]我国的车辙试验方法是利用直径 200 mm 的7012004 年第 6 期　　　　　　　梁渝建 : SM A 马歇尔试验配合比设计检验分析© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.实心试验轮对 300 mm × 300 mm × 50 mm 的板状 试件实施反复加载 , 加载量 0. 7M Pa。

规范规定可进行一般的非浸水形式的车辙试验 , 也可进行浸水状态的车辙试验从车辙试验得到的时间 2变形曲线 , 可以得到两类指标 :(1) 任何一个时刻的总变形 , 即车辙深度 2) 在变形曲线的直线发展期的变形速率 ,通常是求取 45、 60 m in 的变形 D 45、 D 60, 按试验规程计算动稳定度 D S , 即变形速率的倒数D S = (65 - 45) × 42 × C 1 × C 2 (D 60 - D 45)(2)式中 : D S 的单位为次 mm ; C 1 和 C 2 分别为试验机类型及试件类型系数 , 按试验规程取用我国的车辙试验机均为曲柄驱动 , 规范规定 C 1 为 1. 0从时间可知 , 试件的总变形虽较直观 , 但是不同试件之间的变形波动较大究其原因在于 : 试验开始阶段试件产生的变形与试件接触的好坏有关因此 , 为了避免试验开始阶段试件产生的变形与试件接触的影响 , 采用动稳定度作为车辙试验的指标是比较合理的这与美国战略公路研究计划 (SHR P) 采用车辙变形速率作为指标一样 , 便于估计变形的发展情况车辙试验对使用改性沥青结合料的 SM A 混合料 , 要求动稳定度达到 3 000～ 6 000 次 mm ;对不使用改性沥青结合料的 SM A 混合料 , 建议动稳定度达到 1 500～ 6 000 次 mm。

从工程实际情况可以看出 , 这些要求是能够达到要求的此时必须注意 : ① 这些指标是供配合比设计新拌混合料用的对现场取样的混合料冷却后二次加热的重塑试件 , 动稳定度要大得多 ; ② 配合比设计时车辙试验的动稳定度不是越大越好过大的动稳定度可能是混合料发脆、沥青用量不足造成的 ;③ 当动稳 定度大于 6 000 次 mm 时 , 通常应该对其低温抗裂性能予以检验在现阶段 , SM A 混合料 (尤其是使用改性沥青后 )的低温抗裂性能指标尚未完善 , 可以暂时采用弯曲试验 (- 10 ℃ , 50mm m in) 测定破坏应变进行评价4　浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验检验水稳定性为了解决路面的抗滑性能要求与水稳定性之间的矛盾 , 沥青路面的表面层采用 SM A 结构 , 以其基本上不透水的优点可使沥青路面的水稳定性得到很大的改善 \[ 3 \]然而 , 由于 SM A 对集料的要求较高 , 采用的花岗岩、砂岩、石英岩等酸性岩石 ,虽然石料较硬、致密、耐磨性强 , 能充分发挥集料之间的嵌挤作用 , 但是与沥青的粘附性却不好 , 容易在水分的作用下形成沥青。