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4.2矿料级配设计
对任何一种混合料，矿料级配都是最重要的因素。
如下表是我国规范给出的不同粒径的SMA矿料级配建议范围：
表4-2我国规范的SMA矿料级配建议范围
筛孔尺寸（mm）
规格
26.5
19
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
SMA-19
100
90～100
72～92
62～82
40～55
18～30
13～22
12～20
10～
9～
14
8～
13
12
SMA-16
90～l00
65～85
45～65
20～32
15～24
14～22
12～
18
15
SMA-13
50～75
20～34
15～26
14～24
20
SMA-10
28～60
20～32
14～26
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初试矿料级配的配合比设计步骤：
（1）以4.75mm（公称最大粒径≤9.5mm时，为2.36mm）通过率为关键性筛孔，选用中值及中值±
4%，还包括一个S型级配曲线，共4个档次。
级配乙是中值，级配丁是S型曲线，甲、乙、丙、丁四个级配4.75mm的筛孔通过率分别为30%、26%、22%、28%。
表4-3选择的几组初试级配
筛孔
（mm）
16.
范围
9～14
10～15
14～
15～
24
20～
32
45～
65
65～
85
90～
级
配
甲
Pi
10
17
57
77
97
Ai
90
87
86
83
80
76
70
43
23
ai
1
4
6
27
乙
11.5
12.5
19.5
26
55
75
95
88.5
87.5
82
80.5
74
45
25
5
1.5
2.5
6.5
29
丙
92
88
84
78
8
2
33
级配丁
9
11
28
60
91
89
72
40
注：
Pi：
过百分率，%；
Ai：
累计筛余百分率，%；
ai：
分计筛余百分率，%。
各个矿料级配和上下限的级配曲线如下：
（2）根据试验规程《公路工程集料试验规程》测得各个筛孔的毛体积相对密度和表观相对密度，原始数据如表4-4。
表4-4毛体积密度和表观密度测定数据
筛孔尺寸
矿粉
毛体积相对密度ρb
－
2.727
2.609
2.733
2.633
2.592
2.579
2.676
2.635
表观相对密度ρa
2.629
2.699
2.722
2.75
2.746
合成毛体积相对密度
ρsb
级配甲
2.619
级配乙
2.614
级配丙
2.616
2.604
合成表观相对密度
ρsa
2.705
2.703
2.706
2.697
（3）计算集料的有效相对密度ρse
（4）计算粗集料的毛体积平均相对密度ρCA
（5）测定大于4.75mm的粗集料松方毛体积密度ρS、干捣实空隙率VCADRC
（6）测定沥青ρa和纤维稳定剂的密度ρx
为了充分发挥SMA混合料粗集料的石-石结构的嵌挤作用，在压实状态下沥青混合料中粗集料骨架间隙率VCAMIX必须等于或小于没有其他集料、结合料存在时的粗集料集合体在捣实状态下的间隙率VCADRC。
如果做不到这一点，粗集料的嵌挤作用就不能形成。
因此这是一个鉴别粗集料能否实现嵌挤的基本条件。
4.3SMA的体积结构参数
4.3.1粗集料骨架间隙率VCA
粗集料骨架间隙率是指粗集料实体之外的空间体积占整个试件体积的百分率，用于评价按照嵌挤原则设计的骨架型沥青混合料的体积特征，主要用于SMA混合料或OGFC混合料的组成设计。
（1）捣实状态下粗集料骨架间隙率VCADRC
捣实状态下粗集料骨架间隙率是将4.75mm（或2.36mm）以上的干燥粗集料按照规定条件在容量筒中捣实，所形成的粗集料骨架实体以外的空间体积占容量简体积的百分率，按式（4-1）计算。
（4-1）
式中：
VCADRC——捣实状态下粗集料骨架间隙率，%；
——捣实法测定的粗集料骨架的松方毛体积密度，g/cm3；
——粗集料的平均毛体积密度，g/cm3。
（2）沥青混合料试件的粗集料间隙率VCAmix
压实沥青混合料试件内粗集料骨架以外的体积占整个试件体积的百分率，按式（4-2）计算。
对于SMA-16和SMA-13，粗集料通常是指粒径≥4.75mm的粗集料；
对于SMA-10粗集料是指粒径≥2.36mm的粗集料。
（4-2）
VCAmix——沥青混合料粗集料骨架间隙率，%；
Pca——沥青混合料中粒径≥4.75mm（或2.36mm）的粗集料比例，%；
——粗集料的平均毛体积密度，g/cm3；
——沥青混合料实测毛体积密度，g/cm3；
——水的密度，约为1g/cm3。
SMA是按照骨架嵌挤原则设计的，为了充分发挥SMA中粗集料石-石骨架的嵌挤作用，在压实状态下，沥青混合料中的粗集料间隙率VCAmix必须满足式（4-3）的要求。
粗集料骨架间隙率VCADRC能否大于沥青混合料骨架间隙率VCAmix是检验粗集料能否形成嵌挤骨架的关键。
当不能满足式（4-3）的条件时，混合料的粗集料骨架实际上是被所填充沥青玛蹄脂撑开了，表明在混合料中或者沥青玛蹄脂过多、或者粗集料骨架间隙过小。
所以，粗集料间隙率VCAmix实际上控制了SMA混合料中沥青玛蹄脂的总体积。
VCAmix≤VCADRC（4-3）
VCAmix——压实状态下沥青混合料中的粗集料间隙率，%；
VCADRC——捣实状态下粗集料骨架间隙率，%。
4.3.2马歇尔试件的体积参数
（1）混合料理论最大相对密度ρt
（4-4）
Pa——沥青混合料的油石比，%；
Px——纤维用量，以矿料质量的百分数计，%；
ρse——矿料的有效相对密度，无纲量；
ρa——沥青的相对密度（25℃/25℃），无纲量；
ρx——纤维稳定剂的密度，g/cm3，由供货商提供或是由比重瓶法实测得到。
（2）空隙率VV
VV=
（4-5）
（3）混合料的矿料间隙率VMA
VMA=
（4-6）
（4）混合料有效沥青的饱和度（有效沥青含量占VMA的体积比例）VFA
VFA=
（4-7）
ρf——测定的试件的毛体积相对密度，无纲量；
ρt——沥青混合料的最大理论相对密度，无纲量；
Ps——各种矿料占沥青混合料总质量的百分数之和，即Ps=100-Pb，%；
ρsb——矿料的合成毛体积相对密度。
4.4SMA混合料配合比设计
4.4.1马歇尔试验规范要求
表4-5SMA混合料的物理力学性能指标和技术要求
技术指标技术要求
使用非改性沥青
使用改性沥青
配合比设计马歇尔试验指标
马歇尔试件击实次数
两面各击实50次
空隙率VV（%）
3～4[1]
矿料间隙率
VMA（%）≥
集料的最大公称尺寸（mm）
17.5
17.0
16.5
16.0
混合料粗集料间隙率VCAmix，（%）
≤粗集料骨架间隙率VCADRC
沥青饱和度VFA（%）
75～85[1]
马歇尔稳定度（kN）≥
5.5
6.0
流值（0.1mm）
20～50
配合比设计检验指标
谢伦堡沥青析漏量（%）≤
0.20
0.10
肯塔堡飞散损失量（20℃）（%）≤
车辙试验的动稳定度（次/mm）＞
1500
3000
水稳定性检验
残留稳定度（%）＞
冻融劈裂强度比（%）＞
渗水系数（mL/mix）＜
[1]对于高温稳定性要求较高的重交通路段或炎热地区，设计空隙率取高限，也可放宽到4.5%；
VFA允许放宽到70%。
4.4.2选择初试级配
（1）计算每组级配集料的合成毛体积相对密度ρsb合成表观相对密度ρsa
（2）测定粗集料骨架部分的集料间隙率VACDRC、粗集料平均相对密度ρs
（3）计算合成矿料的有效相对密度ρse
ρse=
C=0.033ω2X-0.2936ωX+0.9339（4-8）
ωx=
ρse——矿料的有效相对密度；
C——合成矿料的沥青吸收系数，可以按矿料的合成吸水率求出；
ωx——合成矿料的吸水率，%；
ρsb——矿料合成毛体
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