瀝青混合料施工技術(shù)之SMA配合比設(shè)計講解馬歇爾試件 VCA測試

SMA配合比設(shè)計方法、路用性能及施工技術(shù)

概念：間斷級配——在礦料組成中，粒徑分布不連續(xù)，某一個或連續(xù)幾個粒級的礦料缺失或含量甚少。最早引自水泥混凝土集料的研究，上世紀30年代由法國人瓦萊特在試驗中偶然發(fā)現(xiàn)用體積比為3:1的礫石和砂配制的混凝土的強度為最好。

SMA的級配不是間斷級配。前言主要內(nèi)容：1、SMA的級配。2、膠泥性質(zhì)。3、用不同的成型方法所得到的SMA的體積特征參數(shù)。4、SMA路用技術(shù)性能及影響因素。5、SMA配合比設(shè)計方法。6、SMA路面施工技術(shù)。7、相應的試驗方法。瀝青混合料性能評價標準工程要求材料組成材料結(jié)構(gòu)原材料，比例密度、礦料空間結(jié)構(gòu)、膠泥空間分布試件成型、路面壓實方式（功能、力的作用方式）試件成型方式施工工況表面吸附、表面摩擦、顆粒間嚙合吻合改變方式將改變材料結(jié)構(gòu)改變方式將影響材料組成優(yōu)化結(jié)果？？

（5）以合理的試件制作方法為前提，系統(tǒng)地開展瀝青混合性能研究，才能把材料組成、材料結(jié)構(gòu)兩大方面統(tǒng)一為一體。這一思想抽象為瀝青混合料的四要素：級配、油石比、密度和材料結(jié)構(gòu)（或成型方式）。四要素不可分割、互為影響，且存在耦合效應。當改變了設(shè)計方法之后，因素、水平變化對混合料性能產(chǎn)生的影響將或多或少地有別于以往經(jīng)驗。而要想實現(xiàn)“既抗車轍又相對柔韌”的研究目標卻不是朝夕之功。

現(xiàn)行的SMA設(shè)計方法存在的主要問題：

(1)未考慮使用條件和環(huán)境因素。

(2)對瀝青用量的規(guī)定缺乏與路用性能相聯(lián)系的理論依據(jù)或經(jīng)驗依據(jù)。僅僅限制了瀝青的最小用量，對瀝青的最大用量未給予明確限定，而析漏試驗所確定的最大瀝青用量不能保證混合料具有優(yōu)良的路用性能。

(3)對SMA的體積參數(shù)進行了規(guī)定，但混合料的體積參數(shù)與路用性能之間是否存在良好相關(guān)性即二者之間是否存在內(nèi)在的而非表象的必然聯(lián)系，也是一個非常值得研究的問題。

(4)各國的SMA設(shè)計方法中，用集料的表觀密度、表干毛體積密度計算壓實混合料的體積參數(shù)不準確、不合理。用不可信的體積參數(shù)作為判據(jù)確定瀝青用量、確定配合比設(shè)計結(jié)果，設(shè)計方法存在大錯誤。

(5)某些試驗方法存在缺陷。

2SMA的級配研究各國的SMA級配曲線對比見圖2-1。圖2-1各國的SMA級配曲線對比圖2.1集料的有效密度采用集料的有效密度計算混合料理論最大密度也許更接近真實值。瀝青浸漬法實測集料有效密度。2.2SMA的粗集料級配研究2.2.1對VCA測試方法的改進采用加配重振實法：配重為2500克，試驗振動時間為2分鐘（VCA隨振動時間呈乘冪函數(shù)衰減，當振動時間大于1.8分鐘以后，VCA趨于穩(wěn)定），在這一試驗條件下，粗集料破碎率均小于0.5%。2.2.2粗集料的單因素振實試驗研究

圖2-2張家口玄武巖粗集料單因素試驗VCA分析圖如果忽略粒級數(shù)數(shù)對VCA的系統(tǒng)影響，則則可得到次粒級級集料含量x與VCA的相關(guān)方程：VCA（%）=0.0004x2－0.0226x+38.669其比例大致為：：大粒級粗集料:次粒級粗集料≈≈(75:25)～(71:29)。4.75～2.36mm細集料對粗集料料骨架結(jié)構(gòu)具有有強烈的干涉作作用。細集料在填充充骨架間隙的同同時也能破壞粗粗集料骨架結(jié)構(gòu)構(gòu)，為此，應盡盡量減少4.75～2.36mm細集料的用量。。2.2.2粗集料的均勻設(shè)設(shè)計試驗研究均勻試驗設(shè)計16水平4因素的均勻配方方設(shè)計方案見表表2-7。圖2-3張家口玄武巖ZX、遼寧花崗巖LH和遼寧玄武巖LX的VCA測試結(jié)果回歸結(jié)論：對VCA數(shù)值起決定作用用的是集料本身身的性質(zhì)（常數(shù)數(shù)項），而各級級粒徑的組成比比例對VCA的影響次之。為使SMA形成骨架結(jié)構(gòu)并并具有優(yōu)良的路路用性能，應該該首先從起決定定作用的原材料料選擇入手，然然后才是級配優(yōu)優(yōu)化；相反，對對于幾何形狀較較差的集料，不不能期望通過級級配優(yōu)化來彌補補材料的本質(zhì)缺缺陷。分分析還表明，通通過改變級配組組成，VCA最大值與最小值值可相差4%左右。集料的幾何形狀狀對VCA有系統(tǒng)影響?；貧w方程用下式式表示：VCA（%）=粗集料級配設(shè)計計原則：1、為了保證粗集集料骨架的優(yōu)良良性能，首先應應選擇顆粒形狀狀和表面紋理適適當?shù)脑牧希唬?、為得到較密實實粗集料骨架，，以減少填充的的瀝青數(shù)量，進進一步增強SMA的高溫穩(wěn)定性能能，可采用密實實型級配配制組組集料。3、單粒徑粗集料料的間隙率最大大，混合料性能能最差。2.3瀝青瑪蹄脂性能能研究圖2-4瀝青瑪蹄脂均勻勻試驗方案圖示示（括號中中數(shù)字為試驗點點序號）2.3.1均勻設(shè)計試驗選取2因素11水平U*11（114）的均勻試驗方方案。2.3.2瀝青瑪蹄脂的動動態(tài)剪切流變特特性粉油比的影響增加粉油比，有有利于提高瀝青青瑪蹄脂的高溫溫穩(wěn)定性。纖維含量的影響響增加纖維含量也也有利于提高瀝瀝青瑪蹄脂的高高溫穩(wěn)定性。纖維含量和粉油油比交互作用的的影響瀝青瑪蹄脂主要要呈現(xiàn)粘性特征征，加入纖維和和礦粉并未根本本改變其基本性性質(zhì)。2.3.3瀝青瑪蹄脂的低低溫流變特性粉油比的影響隨著粉油比增加加，低溫勁度模模量S增加幅度很大，，蠕變速率m值有所減少，因因此增加粉油比比對瀝青瑪蹄脂脂的低溫性能有有不利影響。纖維含量的影響響增加礦粉或纖維維都對瀝青瑪蹄蹄脂的低溫性能能有不利影響。。粉油比對低溫溫性能的負面影影響遠大于纖維維含量。2.3.4低溫與高溫性能能的關(guān)系圖2-5瀝青瑪蹄脂的高高、低溫性能對對比分析圖2.3.5瀝青瑪蹄脂性能能總結(jié)增加纖維含量或或加大粉油比都都能改善瀝青瑪瑪蹄脂的高溫抗抗車轍能力，纖纖維含量和粉油油比之間存在交交互作用；增加纖維含量或或加大粉油比都都對瀝青瑪蹄脂脂的低溫抗裂性性能有損害，增增加粉油比對低低溫性能的不利利影響遠大于增增加纖維含量。。2.4SMA的細集料組成與與粉油比2.4.1細集料組成細集料中4.75~2.36mm粒徑對粗集料骨骨架的干涉作用用最大，其他粒粒徑則很小。結(jié)論：1）各級細集料對對粗集料結(jié)構(gòu)均均有干涉（撐持持）作用；4.75~2.36mm粒級對粗集料結(jié)結(jié)構(gòu)的干涉（撐撐持）作用最大大。2）混合料的結(jié)結(jié)構(gòu)組成不完全全符合填充理論論或干涉理論。。3）可采用連續(xù)密密級配理論設(shè)計計細集料級配。。4）SMA級配設(shè)計的技術(shù)術(shù)關(guān)節(jié)點是確定定粗、細集料比比例。2.4.2礦粉和瀝青組成成（略）3SMA體積特征參數(shù)的的研究3.1試驗設(shè)計圖3-1變化4.75mm通過率的級配曲曲線圖3-2變化粗集料組成成的試驗配比圖圖3.2粗集料骨架判斷斷標準存在的問問題粒徑大小、級配配組成、幾何形形狀、表面微觀觀紋理、顆粒間間排列組合方式式、外在約束條條件(即制作試件容器器的大小與形狀狀和實際路上鋪鋪筑層厚度等)對VCA均有影響。VCAmix還與瀝青瑪蹄脂脂性質(zhì)(主要是勁度)以及瀝青瑪蹄脂脂相對于粗集料料的體積比例有有關(guān)?，F(xiàn)行的SMA體積設(shè)計方法本本想通過對比集集料和混合料的的體積特征參數(shù)數(shù)VCADRC和VCAmix來判斷SMA是否形成骨架，，卻忽視了這兩兩個參數(shù)之間所所存在的系統(tǒng)誤誤差。該系統(tǒng)誤差主要要源于四方面：：壓實功能差異異、測量容器容容積不等，計算算VCA所用的試驗值——密度的取值方法法不合理，以及及沒有考慮到粗粗膠泥對粗集料料骨架竟有如此此顯著的撐持作作用。粗集料的間隙率率VCADRC=1-ρ搗粗/ρ毛粗（1）式中：ρ搗粗—粗集料的干插搗搗密度，ρ毛粗—粗集料的合成毛毛體積密度。對于混合料，VCAmix則是應用來計算算，即：VCAmix=1-PC×ρρ毛/((1+PB)×ρ毛粗)（2）式中：PC—指4.75mm以上粗集料占總總集料的百分比比；PB—代表混合料的油油石比：ρ毛——馬歇爾試件的水水中重法測得的的毛體積密度。。3.3.1壓實方法法（功能能）的影影響對粗集料料而言，，松堆的VCA最大，而而加配重重振實的的VCA最小，干干插搗的的VCADRC居中。如果用用加配重重振實的的VCA去比較馬馬歇爾擊擊實的VCAmix，則所得得結(jié)論為為，VCA振<VCAmix，即混合合料未形形成骨架架；干插插搗得出出的結(jié)果果則為VCADRC>VCAmix，二者結(jié)結(jié)論相反反。而加加配重振振實并未未造成粗粗集料被被破碎。?？梢娫囼灧椒ǚú粌H影影響VCA的大小，，而且決決定了結(jié)結(jié)論。問題的的關(guān)鍵是是哪種試試驗方法法與路面面施工方方式更為為接近。。顯然，，干插搗搗方法并并不能使使粗集料料顆粒的的空間排排列達到到最緊密密狀態(tài)，，從而導導致用該該法得到到的VCA值較大，，進而推推知這種種試驗條條件下形形成的骨骨架結(jié)構(gòu)構(gòu)還有較較大可變變性，是是不穩(wěn)定定的。如如果實際際路面結(jié)結(jié)構(gòu)的骨骨架與此此相同，，必然會會造成SMA路面的高高溫穩(wěn)定定性不足足。所以以，用干插搗搗得到的的VCADRC去判斷骨骨架是否否形成，，勢必造造成標準準值失準準，起不不到篩選選級配的的作用。。3.3.2容器容積積的影響響測定VCADRC時所用的的容器體體積(10L)遠大于確確定VCAmix時所用的的馬歇爾爾試件體體積(0.5148L)，后者僅僅為前者者的5.148%。用10L容器所測測得的VCADRC肯定小于于用馬歇歇爾試模模測量的的VCADRC。圖3-3容積大小小對VCA的影響示示意圖（（顆粒粒粒徑為16.93mm）3.3.3不同的密密度指標標計算VCAmix引起的誤誤差的影影響圖3-4水中重法法毛體積積密度與與體積法法毛體積積密度換換算的VCAmix對比圖體積法毛毛體積密密度換算算的VCAmix則有較合合理的規(guī)規(guī)律：細細料很少少時(18%~20%)，隨著細細料增加加，VCAmix緩慢增加加，直到到細料增增至能填填滿骨架空隙后后，VCAmix增加速率率變大。。所以，用用混合料料的體積積法毛體體積密度度計算VCAmix較合理。3.3.4膠泥裹覆覆、撐持持作用的的影響以VCADRC>VCAmix作為粗骨骨架形成成的判據(jù)據(jù)，其理理論依據(jù)據(jù)為填充充理論。。事實上上，膠泥泥不可能能全部填填充于粗粗集料形形成的骨骨架中而而不裹覆覆在粗集集料的表表面。因因此，還應考慮慮膠泥裹裹覆和撐撐持作用用的影響響，即使在不不考慮其其他因素素的影響響下，VCAmix也應該稍稍大于VCADRC。表3-91）無細集集料時VCAmix相對較小小，加入入細集料料后VCAmix有較大幅幅度增加加，細集集料含量量越大VCAmix增加越多多；2）油石比比增加，，VCAmix增大，但但變化幅幅度較小小，僅當當油石比比過大時時(SMA16-4為7.0%，SMA16-5為6.6%)，VCAmix增加幅度度稍大。。3）膠泥對粗粗骨架的的撐持作作用主要要由細集集料引起起，而瀝瀝青的撐撐持作用用較小。制定骨骨架形成成判據(jù)時時，如果果不考慮慮其他因因素影響響，僅針針對細集集料對骨骨架的撐撐持作用用而言，，可適當當放寬對對VCAmix的限制，，只要VCAmix大于VCADRC不超過一一定范圍圍f，也可認認為粗集集料形成成了骨架架。比較表表3-9中有、無無細集料料的VCAmix知，范圍f可定為2.7%~3.5%。3.4馬歇爾方方法成型型的SMA的體積參參數(shù)3.4.1變化油石石比的馬馬歇爾試試件依據(jù)前述述研究成成果，選選定4.75mm通過率分分別為20%、24%、28%的SMA16-3、SMA16-4、SMA16-5進行馬歇歇爾擊實實試驗。。圖3-5變化油石石比的SMA的體積參參數(shù)（馬馬歇爾試試件）圖3-6用試驗值值計算的的空隙率率與用填填充理論論計算的的空隙率率對比分分析圖（（馬歇爾爾試件））根據(jù)VV、VMA、VV三項體積積指標和和謝倫堡堡瀝青析析漏試驗驗結(jié)果，，滿足要求求的優(yōu)選選配比為為4.75mm通過率24%、油石比比5.8%的SMA16-4。SMA混合料的的VCA、VMA隨油石比比增加變變化很小小，細集集料增加加卻使之之有較大大幅度變變化，其其實質(zhì)是是細集料料對SMA粗骨架有有相對強強的撐持持作用。。3.4.2固定油石石比變化化細集料料用量的的馬歇爾爾試件圖3-7SMA馬歇爾試試件的體體積參數(shù)數(shù)對比分分析圖(a)圖3-7SMA馬歇爾試試件的體體積參數(shù)數(shù)對比分分析圖(b)圖3-7SMA馬歇爾試試件的體體積參數(shù)數(shù)對比分分析圖(c)總體規(guī)律律是：用用混合料料的視密密度計算算的體積積參數(shù)最最小，用用混合料料的體積積法毛體體積密度度計算的的體積參參數(shù)最大大，用混混合料的的毛體積積密度計計算的體體積參數(shù)數(shù)居中；；用集料料視密度度換算的的體積參參數(shù)最大大，用集集料毛體體積密度度換算的的體積參參數(shù)最小小，用集集料有效效密度換換算的體體積參數(shù)數(shù)居中。。用集料的的有效密密度換算算的混合合料理論論最大密密度和用用體積法法測量的的SMA混合料毛毛體積密密度能較較為合理理地反映映SMA混合料的的實際體體積特征征。3.4.3變化粗集集料級配配組成的的馬歇爾爾試件的的體積參參數(shù)粗集料中中大粒徑徑含量越越多，密密度越小小，空隙隙率、集集料間隙隙率、粗粗集料間間隙率越越大。因因為粗集集料粒徑徑越大，，混合料料在馬歇歇爾試模模中受限限制相對對較大，，發(fā)生位位移重排排達到最最密實的的幾率越越小。3.5GTM成型的SMA的體積參參數(shù)圖3-8圖3-9GTM旋轉(zhuǎn)壓實實試件的的體積特特征參數(shù)數(shù)對比分分析圖細集料或或瀝青對對SMA骨架的撐撐持作用用不因試試件成型型方法不不同而改改變。增增加的瀝瀝青用量量或細集集料比例例，均不不是完全全填充于于粗集料料間隙中中，兼有有對粗集集料的裹裹覆以及及對骨架架結(jié)構(gòu)的的撐持作作用。特別值得得注意的的是，細細集料含含量較少少時，增增加細集集料對粗粗骨架撐撐持程度度較小；；細集料料含量多多時，稍稍微增加加細集料料也會對對粗骨架架形成較較大撐持持，此時時，隨細細集料增增加VCA的變化率率較大。。這為就就確定既既形成粗粗集料骨骨架又有有密實結(jié)結(jié)構(gòu)的SMA的4.75mm通過率臨臨界值提提供了判判定方法法和標準準，即此此臨界值值應該位位于隨細細集料用用量增加加混合料料的VCA變化率轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折點處處。圖3-10用試驗值值計算的的空隙率率與用填填充理論論計算的的空隙率率對比分分析圖（（GTM試件）3.6GTM試件與馬馬歇爾試試件的體體積特征征參數(shù)對對比分析析圖3-11SMA混合料不不同成型型方法的的體積參參數(shù)對比比圖圖3-12變化粗集集料組成成的GTM試件體積積參數(shù)歸歸一化對對比圖3-13變化粗集集料組成成的馬歇歇爾試件件體積參參數(shù)歸一一化對比比馬歇爾試試件與GTM試件在體體積參數(shù)數(shù)上的差差別還表表明，按按照馬歇歇爾試件件密度控控制施做做的SMA路面，在在行車荷荷載作用用下仍有有可能發(fā)發(fā)生所謂謂的“追追密”變變形。GTM試件的VCA隨粗集料料組成變變化而變變化的規(guī)規(guī)律與前前述的VCA均勻設(shè)計計實驗結(jié)結(jié)果一致致，單一一粒徑粗粗集料組組成的SMA16-41、42的VCA較大，粗粗細粒徑徑搭配的的SMA16-4的VCA較小，表表明GTM成型方式式與加配配重的粗粗集料振振實試驗驗有較好好相關(guān)性性。馬歇歇爾試件件的VCA隨粗集料料組成變變化而變變化的規(guī)規(guī)律則是是，粗集集料中大大粒徑含含量越多多，密度度越小，，VV、VMA、VCA越大。上上述規(guī)律律再次證證明，試試件成型型方式、、壓實功功能對優(yōu)優(yōu)化配合合比的取取舍有決決定性的的影響。。綜上所述述，本章章的研究究結(jié)論為為：1、馬歇爾爾擊實方方式不適適合于SMA混合料。。由于密密度值是是進行混混合料配配比設(shè)計計時必須須采用的的而且是是最主要要、最基基本的試試驗值，，其合理理或準確確與否，，將關(guān)系系到整個個混合料料設(shè)計方方法是否否成立的的問題，，還將導導致是否否能通過過試驗和和必要的的計算獲獲得優(yōu)化化配合比比的嚴重重后果，，最終將將對SMA路面性能產(chǎn)生生重大影響。。2、用加配主振振實法確定粗粗集料VCA是可行的，并并以此作為級級配計算設(shè)計計方法的基礎(chǔ)礎(chǔ)值是合理的的。3、按本課題提提出的級配計計算設(shè)計方法法來確定4.75mm以下細集料通通過率臨界值值是合理的、、可行的。4、用GTM進行SMA配合比設(shè)計是是可行的。5、以干插搗法法VCADRC和馬歇爾擊實實試驗確定VCAmix為前提，目前前流行的以VCADRC＞VCAmix作為SMA是否形成骨架架結(jié)構(gòu)的判據(jù)據(jù)不能成立。。而以VCAmix和VMA相對于油石比比（或細集料料含量）的變變化率的拐點點作為判據(jù)則則較為合理。。4SMA路用技術(shù)性能能研究4.1SMA高溫穩(wěn)定性研研究本課題就粗細細集料比例、、粗集料級配配組成、瀝青青結(jié)合料類型型、混合料密密度、粉油比比等因素對SMA動穩(wěn)定度的影影響進行了系系統(tǒng)研究。4.1.1粗集料含量（（粗細集料比比例）的影響響認為粗集料用用量越多，粗粗集料骨架作作用越強的觀觀點是錯誤的的，事實上存存在一個適度度的粗集料含含量。對試驗驗所用原材料料而言，為72%左右。對于抗車轍變變形而言，粗粗骨架的作用用固然重要，，但細集料和和膠泥的作用用更重要。圖4-1車轍深度與粗粗集料含量的的關(guān)系(馬氏密度)圖4-2動穩(wěn)定度與粗粗集料含量的的關(guān)系(馬氏密度)4.1.2粗集料級配的的影響4.1.3瀝青結(jié)合料的的影響圖4-3瀝青對動穩(wěn)定定度的影響圖圖4-4瀝青對車轍深深度的影響瀝青性能對動動穩(wěn)定度產(chǎn)生生的影響超過過了粗集料含含量的影響。。使用A1瀝青的SMA16-3與SMA16-4相比，動穩(wěn)定定度值增加約約800次/mm；而使用A2瀝青后，與用用A1瀝青的SMA16-3、SMA16-4相比，動穩(wěn)定定度值則增加加約1800次/mm。4.1.4密度的影響對動穩(wěn)度的影影響MSMSGTMMSGTMGTMMSGTM圖4-5級配形式對動動穩(wěn)定度和密密度的影響試驗結(jié)果表明明:①γGTM＞＞γMS.γGTM——GTM方法確定的密密度；γMS——馬歇爾方法確確定的密度。。②DSGTM＞DSMSDSGTM——GTM方法確定的密密度條件下的的SMA的動穩(wěn)定度；；DSMS——馬歇爾方法確確定的密度條條件下的SMA的動穩(wěn)定度。。③DSGTM、DSMS與粗集料含量量間的關(guān)系呈呈凸曲線變化化。DSGTM峰值對應的配配比為SMA16-4，DSMS峰值對應的配配比為SMA16-5。對于粗集料料含量相對較較少的SMA16-5和SMA16-6，DSGTM和DSMS間的差距相對對較小。如圖圖4-5(a)所示。④粗集料級級配組成對SMA的動穩(wěn)定度亦亦有顯著影響響，且粗集料料越“粗”，，DSGTM和DSMS間的差距越大大。如圖4-5(b)所示。⑤SMA的動穩(wěn)定度與與密度間有一一定的相關(guān)性性，呈線性正正相關(guān)。見圖圖4-6。圖4-6動穩(wěn)定度——密度關(guān)系曲線線對車轍深度的的影響圖4-7不同密度的SMA車轍深度對比比圖上述規(guī)律揭示示了這樣一個個實質(zhì)性問題題，即：密度度是配比、成成型方式和壓壓實功能的條條件性指標。。在本課題研研究范圍內(nèi)，，與馬氏成型型方式相比，，以揉搓方式式成型或者增增大壓實功能能都將減小粗粗集料骨架間間隙率VCA，并使結(jié)構(gòu)達達到更為穩(wěn)定定的狀態(tài)，此此時，恰好充充滿骨架空隙隙的粗膠泥的的量應隨之減減少。假如粗粗膠泥的量未未相應減少，，那么，它對對骨架的撐技技作用所造成成的不利影響響就會凸現(xiàn)出出來。所以，，最優(yōu)配比一一定是特定條條件下——試件成型方式式和壓實功能能，它們決定定了混合料的的密度及體積積參數(shù)——的產(chǎn)物，而混混合料密度則則是最重要的的、最基本的的試驗參數(shù)。。可以肯定地地說，試件成成型方式、壓壓實功能和密密度決定了混混合料的技術(shù)術(shù)性能，從而而決定了最優(yōu)優(yōu)配比的取舍舍。SMA的抗車轍能力力還取決于混混合料的密實實程度。按照照在馬歇爾試試驗基礎(chǔ)上發(fā)發(fā)展起來的SMA配合比設(shè)計方方法事實上不不大可能獲得得具有骨架——密度結(jié)構(gòu)的SMA，由它優(yōu)化出出的混合料往往往是瀝青用用量偏大，故故而在SMA路面施工中有有“不能掛強強振、不能用用輪胎壓路機機、不能過碾碾”之說。如如果以高溫穩(wěn)穩(wěn)定性作為優(yōu)優(yōu)化SMA級配的一個主主要評價指標標，那么，對對于GTM設(shè)計方法，所所得到的優(yōu)化化級配為粗集集料含量為76%的SMA16-4，這一結(jié)論與與前述的級配配計算設(shè)計方方法得到的結(jié)結(jié)果一致。由由此證實了用用本課題提出出的級配計算算設(shè)計方法可可以得到較優(yōu)優(yōu)的級配，其其方法是合理理的。4.1.5瀝青用量的影影響4.2用GTM方法設(shè)計的SMA的高溫穩(wěn)定性性用GTM進行SMA配合比設(shè)計需需要回答這樣樣的問題：1、GTM是否適用于設(shè)設(shè)計SMA？2、如何結(jié)合SMA的特點確定新新的判據(jù)？4.2.1GTM試驗參數(shù)及分分析研究所選三種種級配為“級級配范圍”的的上限、中值值和下限，記記為SMA上、SMA中和SMA下，其4.75mm的通過率分別別為22%、26%和30%，級配曲線如圖圖4-8所示。油石比越大動動穩(wěn)定度越小小。試驗研究究結(jié)果已經(jīng)證證明，試圖單單純通過增大大瀝青用量來來改變SMA的體積參數(shù)（（如VCA、VV和密度等）的的方法是行不不通的。而提提高SMA高溫穩(wěn)定性的的有效措施是是提高膠泥的的勁度，如選選用車轍因子子高的瀝青或或在合理的范范圍內(nèi)增大粉粉油比；當優(yōu)優(yōu)化配合比確確定之后，提提高混合料密密度、減小空空隙率等技術(shù)術(shù)措施才具合合理性，其作作用才能顯現(xiàn)現(xiàn)出來。圖4-8SMS、SMZ、SMX的級配曲線圖4-9油石比——密度關(guān)系曲線線圖4-10油石比——空隙率的關(guān)系系曲線圖圖4-11油石比——間隙率關(guān)系曲曲線圖4-12油石比與GTM試驗參數(shù)的關(guān)關(guān)系曲線圖4-9給出了油石比比與GTM試驗諸力學參參數(shù)的關(guān)系曲曲線，它們表表明了同一規(guī)規(guī)律，油石比比增大，混合合料的強度和和抗變形能力力降低；細集集料越多，諸諸力學參數(shù)對對油石比的變變化越敏感。。圖4-9中有一個值得得特別注意的的現(xiàn)象，隨油油石比增大，，GSI、預測應變普普遍存在一個個突變點，它它的存在標志志著油石比一一旦大于此值值，SMA的抗變形能力力大幅度下降降，故而可以以將該突變點點作為確定SMA最大油石比的的判據(jù)。以此此為據(jù)，SMA上、SMA中和SMA下三個級配的最最大油石比可可定為4.8%、5.4%和6.0%，恰與圖4-5中的峰值密度對對應的油石比吻吻合，如果這一一規(guī)律具有普遍遍性，那么，SMA配合比設(shè)計的方方法可以大大簡簡化。4.2.2按GTM方法設(shè)計的SMA的高溫穩(wěn)定性4.2.3細膠泥與SMA高溫穩(wěn)定性的關(guān)關(guān)系圖4-13對中值級配（SMZ）變化礦粉用量量的級配曲線粗集料骨架結(jié)構(gòu)構(gòu)對SMA的抗車轍能力的的確有影響，但但是骨架結(jié)構(gòu)對對SMA的高溫穩(wěn)定性的的貢獻是有限的的，僅當級配合合理，粉油比適適當時，骨架結(jié)結(jié)構(gòu)的作用才能能表現(xiàn)出來4.2.4不同類型瀝青混混合料抗車轍性性能比較圖4-15不同類型混合料料的級配曲線一般認為連續(xù)級級配瀝青混合料料的抗車轍能力力不會優(yōu)于SMA，可是改用GTM方法進行配合比比設(shè)計之后，連連續(xù)級配瀝青混混合料的抗車轍轍能力反而明顯顯優(yōu)于SMA。如果僅考慮瀝瀝青路面的高溫溫穩(wěn)定性，并同同時考慮性能價價格比，AK系列的瀝青混合合料將更具優(yōu)勢勢。4.3SMA混合料低溫抗裂裂性研究4.3.1極限彎曲試驗試驗條件為：試試件斷面尺寸為為30×35mm；采用跨中集中中荷載方式加載載，跨徑200mm，加載速率取1mm/min；試驗溫度-10℃。試驗設(shè)備為MTS-810（TESTSTAR-Ⅱ）。圖4-16級配及密度對SMA極限彎曲試驗結(jié)結(jié)果的影響圖4-17粗集料級配和密密度對SMA極限彎曲試驗結(jié)結(jié)果的影響上述規(guī)律反映出出了膠泥勁度對對SMA低溫抗裂性的影影響，細集料越越多的SMA，其膠泥的勁度度越大，顯然不不利于抗裂；有有一點可以肯定定，細集料過多多或過少、粗集集料級配過“粗粗”或過“細””均不能得到抗抗低溫開裂性能能優(yōu)良的SMA。GTM設(shè)計的SMA（包括SMS、SMZ和SMX）如圖所示.圖4-18SMS、SMZ和SMX的極限彎曲試驗驗結(jié)果對比圖當原材料和配合合比設(shè)計方法一一定時，級配越越“細”，SMA的勁度之增幅越越大，其破壞應應變和開裂能越越小，表現(xiàn)出相相對差的抗低溫溫開裂性能。其其主要原因則是是級配較細的SMA的粉膠比過大，，這與膠泥低溫溫性能研究的結(jié)結(jié)論一致。而對對于高溫穩(wěn)定性性，結(jié)論則正好好相反。以上分分析再次證實，，對于SMA，高溫穩(wěn)定性和和低溫抗裂性是是相互矛盾的兩兩方面，而配合合比設(shè)計則正是是在這矛盾的兩兩個方面中尋求求最佳平衡點。。以本項目選用用的原材料為例例，如果綜合考考慮各配比的SMA的高低溫性能，，則SMZ是較為理想的配配比。以及變化粉油比比和纖維用量的的SMA的極限彎曲試驗驗結(jié)果和圖4-19所示。圖4-19粉油比對極限彎彎曲試驗結(jié)果的的影響如果以極限破壞壞應變作為SMA低溫抗裂性能的的評定標準，則則可能得出結(jié)論論，在一定范圍圍內(nèi)，粉油比大大的SMA的抗裂能力未必必差。對于極限彎曲破破壞試驗，用開開裂能表征SMA的抗裂性能比用用其它指標合理理一些。綜合考慮SMA的高溫穩(wěn)定性和和低溫抗裂性，，對于本項目所所選用的原材料料，細集料含量量在24%～28%范圍內(nèi)的SMA當具有相對優(yōu)良良的技術(shù)性能，，在此基礎(chǔ)若進進一步優(yōu)化細集集料的級配和粉粉油比，則能使使SMA的技術(shù)性能繼續(xù)續(xù)提高。4.3.2J—積分試驗圖4-20J—積分試驗結(jié)果對對比圖對于SMA，如果用能量的的觀點評價其低低溫抗裂性能，，則J—積分法和極限彎彎曲破壞試驗所所得的結(jié)論基本本一致。相對而而言，極限彎曲曲破壞試驗較為為簡單。4.4SMA的主要力學性質(zhì)質(zhì)及水穩(wěn)定性4.4.1劈裂強度劈裂強度試驗方方法為T0716-1993，試驗用試件有有兩種成型方式式，一是用馬氏氏擊實法，另一一是用GTM法。對于特定的的試驗對象和試試驗條件，劈裂裂強度分別與油油石比、空隙率率、細集料含量量和粉油比均存存在良好的相關(guān)關(guān)性。SMA16-1～SMA16-6諸級配均可歸屬屬為骨架型，其其劈裂強度隨膠膠泥含量增加而而呈線性增加趨趨勢。至SMA16-7、SMA16-8時，混合料的骨骨架特征已不復復存在，劈裂強強度隨膠泥含量量增加而下降，，在這二組試驗驗中，粉油比增增大劈裂強度降降低的規(guī)律并不不是細膠泥勁度度或瀝青膜薄厚厚等因素變化所所造成的。圖4-21馬歇爾試件的劈劈裂強度影響因因素分析圖對比SMA16-41、SMA16-4和SMA16-42三組試驗結(jié)果可可知，粗集料級級配對劈裂強度度有顯著影響，，過細或過粗的的粗集料級配組組成均不如級配配適中的。上述述規(guī)律反映的是是骨架嵌擠作用用和膠泥的粘結(jié)結(jié)作用對混合料料劈裂強度的影影響，混合料的的體積參數(shù)對于于優(yōu)選劈裂強度度值較大的SMA而言，并不具直直接指導意義。。圖4-22劈裂強度影響因因素分析圖圖4-23粗集料級配對GTM試件劈裂強度的的影響圖圖4-24細集料含量對馬馬歇爾穩(wěn)定度的的影響變化粗集料的級級配對GTM試件的壁裂強度度同樣有顯著影影響，但影響趨趨勢與馬歇爾試試件的不同。對對于GTM試件，粗級料愈愈粗，SMA的劈裂強度愈高高，顯然是在旋旋轉(zhuǎn)壓實方式下下，粗集料能夠夠在三維空間移移位，得以形成成相對穩(wěn)定的骨骨架密實結(jié)構(gòu)，，且骨架內(nèi)的膠膠泥能被壓實。。此時粗集料間間的嵌擠作用更更為突出，從而而使結(jié)構(gòu)強度得得到提高。以此此為前提，集料料越粗，混合料料內(nèi)部由嵌擠、、嚙合作用產(chǎn)生生的強度比例應應越大，故而SMA16-42的劈裂強度最高高。試件成型方方式不同，SMA的物理力學性質(zhì)質(zhì)亦不同，這就就再次證實了本本課題研究所提提出的一個觀點點，試件成型方方式將影響到優(yōu)優(yōu)化配合比的取取舍，試件成型型方式是否科學學合理關(guān)系到能能否獲得優(yōu)化配配合比。隨細集料增加，，SMA的密度增加，空空隙率減小。因因空隙率是混合合料密度的導出出參數(shù)，所以密密度與空隙率必必定具有良好的的相關(guān)性，這一一規(guī)律并不受試試件壓實方法不不同而改變。成成型方式對劈裂裂強度的影響本本質(zhì)上是SMA的結(jié)構(gòu)形態(tài)（密密度和骨架）的的差異造成的。。對于馬歇爾試試件，細集料增增多，劈裂強度度不斷提高；而而對于GTM試件，劈裂強度度卻存在峰值。。GTM試件的劈裂強度度比馬歇爾試件件的高出10%～26%。提高密度或保保證足夠的壓實實度是提高SMA路面強度的有效效手段。一種經(jīng)驗型的觀觀點認為，SMA路面不能“過碾碾”，否則將破破壞SMA的結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)膠膠泥上浮等現(xiàn)象象。這里的所謂謂“過碾”，并并非指在SMA路面達到壓實度度要求之后繼續(xù)續(xù)碾壓，而是指指不以壓實度作作為碾壓遍數(shù)的的控制條件，以以表面不泛油為為度憑經(jīng)驗確定定壓實遍數(shù)的作作業(yè)方法。如果果說這種認識還還有參考價值，，那么，它是基基于按馬歇爾方方法設(shè)計出的SMA的特點提出的。。這種SMA的膠泥含量往往往偏多，骨架結(jié)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，增增大壓實功能自自然會出現(xiàn)上述述問題。另一方方面，如果SMA的配合比設(shè)計合合理，則用馬歇歇爾擊實法卻不不能獲得應當達達到的密度，混混合料的路用性性能必然較差。。所以，對于配配合比設(shè)計合理理的SMA，改變試件成型型方法——旋轉(zhuǎn)壓實法——不僅僅可以提高高混合料的密度度，而且，更為為重要的是可以以顯著提高SMA的強度，換言之之，僅當SMA足夠密實，才能能使骨架的嵌擠擠作用、粗集料料間的嚙合作用用以及膠泥對集集料的膠結(jié)作用用所產(chǎn)生的力值值同時達到最大大。如果靜力學指標標還能夠從某個個側(cè)面評價SMA的性能或結(jié)構(gòu)強強度之優(yōu)劣，那那么，對于用馬馬歇爾方法（成成型方式及設(shè)計計理論）得到的的SMA，這種評價或判判斷往往失誤，，而對于用GTM方法得的SMA或許成立。因為為GTM試件的劈裂強度度峰值對應的配配比是SMA16-5，恰在最優(yōu)配比比附近，總體說來，雖然然劈裂強度與密密度、空隙率均均存在一定的相相關(guān)性，但內(nèi)在在的原因卻是級級配組成對SMA結(jié)構(gòu)的影響所致致。GTM方法優(yōu)化出的SMA是否具有相對高高的劈裂強度尚尚需要通過試驗驗驗證。試驗對對象為SMS、SMZ、SMX以及AC-16Ⅱ四種級配，不同同油石比的劈裂裂強度試驗結(jié)果果列于表4-12圖4-25GTM法設(shè)計的SMA劈裂強度影響因因素分析圖4-27粉油比—劈裂強度關(guān)系曲曲線級配對SMA的劈裂強度有顯顯著影響。細集集料越多，劈裂裂強度越高。對對于劈裂強度，，膠泥的貢獻要要遠大于骨架結(jié)結(jié)構(gòu)。油石比對對劈裂強度的影影響比較復雜，，影響趨勢和影影響程度還與級級配有關(guān)。對于于SMS和SMX，油石比對劈裂裂強度有無顯著著影響，強度值值的波動或許源源于試驗誤差。。對于AC-16Ⅱ，隨油石比增大大劈裂強度呈單單調(diào)增加趨勢。。綜上所述，可可以得出結(jié)論，，級配對SMA的劈裂強度有重重大影響，油石石比的影響相對對較小，但對于于最優(yōu)級配，在在最大油石比處處的劈裂強度可可出現(xiàn)峰值。通常認為，空隙隙率是SMA乃至其它類型的的混合料的體積積特征參數(shù)中最最重要的參數(shù)之之一?？墒窃囼烌灲Y(jié)果表明，空空隙率與劈裂強強度并無相關(guān)性性。通常還認為，增增大粉油比可提提高細膠泥的勁勁度，因瀝青膜膜變薄或許能提提高粘結(jié)力?？煽墒?，對不同粉粉油比的SMA的劈裂強度試驗驗結(jié)果（見表4-13）表明，粉油比比與劈裂強度呈呈凸曲線形相關(guān)關(guān)，在較為合適適的粉油比條件件下，劈裂強度度可取得峰值。。分析表明，在在這一組試驗中中，劈裂強度與與VV之間同樣不存在在相關(guān)性。4.4.2SMA的水穩(wěn)定性4.4.2.1凍融劈裂試驗圖4-28細集料含量對凍凍融劈裂試驗結(jié)結(jié)果的影響(MS)圖4-29粗集料級配對凍凍融劈裂試驗結(jié)結(jié)果的影響(MS)圖4-30VV-TSR關(guān)系曲線圖圖4-31密度—TSR關(guān)系曲線與前述的結(jié)論一一致，隨著細集集料增多，SMA的劈裂強度RT1、凍融劈裂強度度RT2和殘留比TSR均呈增大趨勢，，且具有良好的的相關(guān)性。粗集集料的級配組成成對SMA的水穩(wěn)定性也有有影響。SMA16-42的水穩(wěn)定性要比比SMA16-4、SMA16-41差得多。油石比比對SMA水穩(wěn)定性的影響響程度因級配不不同而不同，對對于細集料較少少的SMA16-3，增大油石比能能顯著提高混合合料的水穩(wěn)定性性，而對于細集集料較多的SMA16-5，油石比變化對對水穩(wěn)定性的影影響甚微。上述述規(guī)律反映出一一個共同點，即即空隙率與水穩(wěn)穩(wěn)定性密切相關(guān)關(guān)，空隙率較大大時，SMA的水穩(wěn)定性就較較差。GTM試件的凍融劈裂裂試驗結(jié)果見表表4-15。關(guān)于劈裂強度度影響因素分析析不再贅述。GTM試件的殘留比約約是馬歇爾試件件的1.25倍，表現(xiàn)出了極極優(yōu)良的水穩(wěn)定定性。其中，SMA16-4的TSR值高達99.4%。試驗結(jié)果還表表明，用GTM方法設(shè)計的AK-16A同樣具有極優(yōu)良良的水穩(wěn)定性，，TSR值可達93.2%，其油石比也僅僅為3.9%。那么，影響TSR值的本質(zhì)原因究究竟是什么呢？？凍融劈裂試驗實實際上反映的是是試件的抗凍損損能力，而非抗抗水剝離能力。。只要試件的空空隙率小且孔隙隙不連通，混合合料的TSR值就比較大。細細集料含量、油油石比、密度以以及試件成型方方式對TSR值的影響無不是是通過空隙率反反映出來的，而而空隙率卻是密密度的導出值。。所以，在配合合比設(shè)計合理的的前提下，提高高或保證路面的的壓實度是提高高路面耐久性的的有效途徑。那那種認為瀝青混混合料就應該具具有一定的空隙隙率（如4%）的觀點顯然缺缺乏理論依據(jù)和和科學實驗驗證證。4.4.2.2肯塔堡飛散試驗驗圖4-32細集料含量—飛散損失關(guān)系曲曲線圖圖4-33粗集料級配對飛飛散損失的影響響總體而論，由凍凍融劈裂試驗和和飛散試驗所得得出的規(guī)律和結(jié)結(jié)論基本一致。。4.4.3抗壓回彈模量級配和密度對抗抗壓破壞強度、、抗壓回彈模量量均有顯著影響響。增大試件的的密度可以顯著著提高其強度和和模量。細集料料增多，也能提提高SMA的抗壓回彈模量量。值得注意的的是，以GTM方法設(shè)計的AK16-A同樣具有較高的的強度和模量。。三軸試驗驗的加載載和控制制系統(tǒng)為為MTS-810，三軸儀儀為與之之配套三三軸試驗驗系統(tǒng)。。試驗方方法參照照T0718-1993。試件規(guī)規(guī)格為100mm×h100mm。試驗溫溫度為60℃，加荷速速率為4.0mm/min。試驗結(jié)結(jié)果分析析表4-18。①增大大試件密密度可極極顯著地地提高SMA的粘結(jié)力力，但對對內(nèi)摩阻阻角的影影響趨勢勢尚需擴擴大試驗驗范圍才才能確定定。②在在GTM密度條件件下，級級配對c、φ值均有影影響，能能形成骨骨架密實實結(jié)構(gòu)的的SMA16-4、SM16-5和SMZ，具有較較高的c、φ值。③馬馬歇爾密密度條件件下，粗粗集料級級配組成成對c、φ值的影響響甚微。。④用GTM方法設(shè)計計的AK-16A的高溫穩(wěn)穩(wěn)定性可可與SMA媲美。4.4.4三軸試驗驗

表4-10三軸試驗分析結(jié)果表

名稱GTM密度馬歇爾密度SMA16-3SMA16-4SMA16-5SMA16-42SMZAK16-ASMA16-4SMA16-42油石比（%）5.45.45.45.45.43.95.45.4k4.45693.72895.6474.66255.13315.67914.92554.8425b832.011265.7949.971125.4945.691133.8652.7635.47c（kPa）197328200261209238147144（度）39.335.244.440.342.444.541.541.14.4.5疲勞特性性試件規(guī)格格為40mm×40mm××160mm小梁。采采用四點點彎曲方方式加載載，為應應力式控控制荷載載波形為為半正弦弦波，頻頻率10HZ。試驗溫溫度15℃±±0.1℃，試驗設(shè)設(shè)備為MTS810。在給定定的試驗驗條件下下，SMA16的抗疲勞勞性能優(yōu)優(yōu)于AK-16A；如果根根據(jù)表4-19中的經(jīng)驗驗公式預預測更低低應力比比水平下下各SMA的疲勞壽壽命，則則可按照照n值的大小小排序如如下：Nf(SMA16-4，GTM密度)＞Nf(SMA16-42，GTM密度)＞Nf(SMA16-4，馬歇爾爾密度)。這一規(guī)規(guī)律與已已有的關(guān)關(guān)于影響響瀝青混混合料疲疲勞壽命命的因素素方面的的研究成成果基本本一致。。4.5SMA的表面特特性試驗結(jié)果果表明：：1）不論試試件是按按馬歇爾爾密度成成型還是是按GTM密度成型型，隨著著細集料料含量增增加SMA的構(gòu)造深深度幾乎乎呈線性性遞減。。提高SMA的成型密密度，構(gòu)構(gòu)造深度度大幅度度減小，，平均約約減0.6mm。增大粉粉油比也也使構(gòu)造造深度減減小。粗粗集料過過“細””或過““粗”都都使得構(gòu)構(gòu)造深度度增大。。上述規(guī)規(guī)律可概概括為，，欲使SMA路面具有有足夠的的構(gòu)造深深度，增增加粗集集料用量量是十分分有效的的措施。。但是，，決不能以降降低壓實度度為代價來來獲得較大大的構(gòu)造深深度。需要指出的的是，輪碾碾法成型的的試件的表表面狀態(tài)與與壓路機碾碾壓成型的的路面的表表面狀況不不盡相同，，甚至存在在很大差別別，SMA路面的實際際構(gòu)造深度度往往大于于室內(nèi)試驗驗值。因而而，不能僅僅僅依據(jù)室室內(nèi)試驗值值去斷定路路面的實際際狀況。SMA的構(gòu)造深度度因成型密密度增大而而減小的規(guī)規(guī)律從一個個側(cè)面證實實，如果按按照馬歇爾爾密度控制制施工壓實實度，那么么，SMA路面的所謂謂骨架結(jié)構(gòu)構(gòu)是不穩(wěn)定定的，在交交通荷載作作用下混合合料將被進進一步壓密密，當配比比不當時甚甚至可能出出現(xiàn)膠泥上上浮，此時時，SMA路面的抗滑滑能力將大大幅度衰減減，而按合合理的配比比和壓實度度施做的SMA路面將不會會出現(xiàn)這種種病害，可可以在較長長時期內(nèi)保保持足夠的的構(gòu)造深度度。值得特特別指出的的是，按照照GTM方法設(shè)計的的AK-16A混合料的構(gòu)構(gòu)造深度達達到0.92mm，其抗滑能能力并不遜遜于SMA。2）擺式儀測測定的BPN值是反映路路面抗滑性性能的綜合合性指標，，其大小主主要取決于于石料磨光光值。當石石料一定時時，BPN值顯然于混混合料的配配合比組成成有關(guān)。細細集料含量量、粗集料料級配、粉粉油比等因因素對BPN值的影響與與對構(gòu)造深深度的影響響趨勢基本本類同，不不再贅述。。對比兩種種密度下的的BPN值不難看出出，密度對BPN值無規(guī)律性性的影響。對構(gòu)造深深度和BPN值二者之間間無明顯的的線性相關(guān)關(guān)性。對不不同的SMA試件進行BPN值的測定，，旨在研究究配比對SMA表面抗滑能能力的影響響趨勢，而而不是以此此代表SMA路面的BPN值。3）馬歇爾密密度條件下下成型的SMA試件的滲水水系數(shù)要遠遠大于GTM密度下的。。事實上，，空隙率小小的SMA試件的滲水水系數(shù)一定定較小。試試驗過程中中發(fā)現(xiàn)，SMA試件的表面面宏觀紋理理發(fā)達，用用油膏一類類的填塞物物很難將測測點周圍的的表面孔隙隙完全封閉閉，水往往往由未被封封閉的表面面孔隙流出出而不是下下滲，至至使測得的的滲水系數(shù)數(shù)偏大，這這一現(xiàn)象在在SMA路面上更為為明顯。盡盡管如此，，配比設(shè)計計合理的SMA具有良好的的抗?jié)B能力力是不爭的的事實。需要著重指指出，按照照GTM方法設(shè)計的的AK-16A的滲水系數(shù)數(shù)為0.00ml/min。至此，已已經(jīng)可以得得出這樣的的結(jié)論，用用GTM方法設(shè)計的的AK-16A的路用技術(shù)術(shù)性能和用用馬歇爾方方法設(shè)計的的已不能同同日而語，，用GTM方法設(shè)計的的AK-16A的主要路用用性能可以以同SMA比肩。4.6SMA高溫穩(wěn)定性性和低溫抗抗裂性與體體積參數(shù)的的相關(guān)性分分析以本課題的的研究內(nèi)容容為對象的的分析結(jié)果果表明，空空隙率VV，粗集料骨骨架間隙率率VCAmix--與SMA的路用技術(shù)術(shù)性能不存存在普遍意意義上的相相關(guān)性，只只顯示出某某種特定條條件下的相相關(guān)性。4.6.1體積參數(shù)與與車轍試驗驗結(jié)果的相相關(guān)性分析析分析結(jié)果表表明，SMA的體積參數(shù)數(shù)和經(jīng)過歸歸一化處理理后的車轍轍深度、DS值呈二次曲曲線相關(guān)。。對各回歸歸方程求解解極小值，，可得到抗抗車轍能力力最優(yōu)的SMA所對應的VCAmix和VV值。由于細細集料含量量與VCAmix、VV分別相關(guān)，，據(jù)此可計計算出最優(yōu)優(yōu)化的粗細細集料比例例，一并列列于表4-20。分析結(jié)果揭揭示了一個個本質(zhì)問題題，也是一一個重要的的結(jié)論：SMA的抗車轍能能力，與粗粗細集料比比例有關(guān)，，抗車轍能能力最優(yōu)的的SMA，其細集料料含量的變變化范圍很很窄；當粗粗細集料比比例一定，，最優(yōu)化配配比對應的的VCAmix的值域亦隨隨之確定，，而VV的值域則不不確定。故故而，VV與SMA的抗車轍能能力不存在在廣泛意義義上的相關(guān)關(guān)性。規(guī)定定VV必須達到某某一值域，，并以此控控制SMA配比設(shè)計的的觀點是錯錯誤的。對對于SMA的體積特征征參數(shù)，正正確的理解解應該是，，當原材料料一定，抗抗車轍能力力最優(yōu)的SMA配合比是客客觀存在的的，這一最最優(yōu)配合比比卻又是試試件成型方方法（如馬馬歇爾擊實實法、GTM法等）的產(chǎn)產(chǎn)物，由特特定的配合合比設(shè)計方方法得到的的最優(yōu)化SMA具有了其特特定的體積積特征參數(shù)數(shù)，而決不不是具有某某一特定體體積參數(shù)的的SMA就一定是最最優(yōu)化的SMA。4.6.2體積參數(shù)與與彎曲試驗驗結(jié)果的相相關(guān)性分析析體積參數(shù)（（VV與VCAmix）與低溫彎彎曲試驗結(jié)結(jié)果（勁度度模量破壞壞應變和開開裂能）的的相關(guān)性分分析方法及及分析對象象同4.6.1節(jié)。雖然SMA的體積特征征參數(shù)在特特定的條件件下與SMA的抗裂能力力相關(guān)，例例如空隙率率減小、SMA的低溫勁度度模量增大大、開裂能能減小等，，但并不等等于說具有有了某一體體積特征參參數(shù)的SMA其抗裂性能能就隨之確確定，更不不等于說可可以通過采采用空隙率率較大的配配比使SMA具有更優(yōu)良良的抗裂性性能。問題題的本質(zhì)在在于：①粉膠比增增大，或瀝瀝青含量不不變時粗膠膠泥總量增增大，都將將大幅度提提高膠泥的的勁度，進進而影響到到SMA的抗裂能力力，一般呈呈下降趨勢勢；而增大大粉膠比或或粗膠泥總總量必定使使VV減小、使VCAmix增大。②優(yōu)化配比的的SMA具有相對優(yōu)優(yōu)良的低溫溫抗裂性能能；當配合合比一定，，提高混合合料的密度度（也可表表述為提高高壓實度））可以有效效地提高其其低溫抗裂裂性能，進進而證明VV和VCAmix不是影響SMA低溫抗裂裂性的決決定性因因素。綜上所述述，盡管管SMA的體積參參數(shù)和高高低溫性性能間不不存在廣廣泛意義義上的相相關(guān)性，，但是，，在某一一特定的的條件下下（例如如固定粉粉油比而而調(diào)整級級配，或或級配與與瀝青用用量同時時變化而而得到的的系列化化配合比比），體體積參數(shù)數(shù)與技術(shù)術(shù)性能間間的相關(guān)關(guān)關(guān)系對對于SMA配合比設(shè)設(shè)計當具具有一定定的指導導作用。。具體表表現(xiàn)為，，以GTM方法成型型試件為為前提，，利用本本項研究究成果提提出的級級配設(shè)計計計算方方法，可可得到骨骨架密實實型的SMA的初試配配合比；；參照體體積特征征參數(shù)對對SMA高低溫性性能的影影響趨勢勢（實際際上是級級配和瀝瀝青用量量的影響響），可可得到技技術(shù)性能能相對優(yōu)優(yōu)良的SMA配合比范范圍，將將減少配配比合設(shè)設(shè)計的盲盲目性。。例如，，研究證證明，具具有骨架架密實結(jié)結(jié)構(gòu)特征征的SMA16-4和SMZ的高溫穩(wěn)穩(wěn)定性、、低溫抗抗裂性相相對優(yōu)良良，且與與按本成成果推薦薦的級配配計算方方法得到到的初試試配比一一致。因因此，當當沒有GTM設(shè)備時，，可以用用該計算算方法進進行SMA配合比設(shè)設(shè)計；即即使有GTM，同樣可可以用這這種方法法確定初初試配比比，以減減小試驗驗工作量量，將事事半功倍倍。7SMA的骨架結(jié)結(jié)構(gòu)形態(tài)態(tài)與強度度機理(a)SMA16-3(b)SMA16-4(c)SMA16-5(d)SMA16-41(e)SMA16-42(f)AK16-A5SMA級配計算算設(shè)計方方法研究成果果證明，，用GTM方法設(shè)計計的SMA路用性能能全面優(yōu)優(yōu)于按現(xiàn)現(xiàn)行的基基于馬歇歇爾試驗驗的方法法設(shè)計出出的SMA?？紤]到到GTM設(shè)備在我我國還不不普及，，故依據(jù)據(jù)本研究究成果，，比照GTM設(shè)計出的的SMA的體積特特征參數(shù)數(shù)，提出出一種便便于推廣廣應用的的SMA配比計算算設(shè)計方方法，其其程序如如下：1、選擇原原材料。。2、確定礦礦料（集集料和礦礦粉）的的有效密密度。在此推薦薦用礦料料的有效效密度進進行混合合料理論論密度計計算。3、測試粗粗集料間間隙率VCA。推薦采用用加配重重振實方方法測試試VCA。應根據(jù)設(shè)設(shè)計意圖圖和工程程技術(shù)要要求初步步確定粗粗集料的的級配組組成。考慮到細細集料及及膠泥對對骨架結(jié)結(jié)構(gòu)的撐撐持作用用，當以以實測的的VCA加上一個個修正值值f（f=2.5%～3.5%）作為初初試配合合比的VCAmix。4、確定礦礦粉用量量Pf和混合料料空隙率率VV。初試配合合比的VV值以取2%～3%為宜。5、確定細細集料組組成。一般采用用連續(xù)級級配的細細集料為為宜，也也可根據(jù)據(jù)工程實實際提供供的材料料進行組組合。設(shè)SMA混合料由100克粗集料，X克細集料，Y克礦粉，Z克瀝青組成，，則體積方程程為：V總=V粗集料有效+V細集料有效+V礦粉有效+V瀝青+V纖維有效+V空隙 （1）Z=100·a+X·b+Y·c+PB2·（100+X+Y） （2）Pf=Y/(100+X+Y)（3）式中：V總=V粗集料有效/(1－VCAmix)；V粗集料有效=100/ρ粗集料有效；；V細集料有效=X/ρ細集料有效；；V礦粉有效=Y/ρ礦粉有效；V瀝青=Z/ρ瀝青；V纖維有效由估估計的纖維含含量換算而得得；V空隙=V總×VV；a、b、c分別為粗集料料、細集料、、礦粉的裹覆覆油石比，%；Pf為礦粉用量，，%。本頁下標6、試驗測試確確定初始瀝青青用量與細集集料含量。在在混合料拌和和溫度條件下下分別用瀝青青裹覆粗集料料、細集料、、礦粉，得到到各自的裹覆覆油石比a、b、c（%）（瀝青用量量的確定原則則與實驗方法法見第4章相關(guān)內(nèi)容）），根據(jù)混合合料中礦料比比例，總計可可得礦質(zhì)集料料的裹覆油石石比PB1，最后根據(jù)混混合料的設(shè)計計目的和纖維維用量估計需需追加的瀝青青用量PB2。PB2的確定原則為為：若以提高高溫穩(wěn)定性為為目的，PB2宜小于1.5%；若以增強低低溫抗裂性為為目的，PB2宜為1～3%。以PB1與PB2之和作為混合合料的初始瀝瀝青用量。最最終瀝青用量量由混合料的的路用性能檢檢驗確定。確確定初始瀝青青用量與細集集料含量時需需要連解方程程（1）（2）（3）：設(shè)SMA混合料由100克粗集料，X克細集料，Y克礦粉，Z克瀝青組成，，則體積方程程為：依據(jù)試驗結(jié)果果及以上所述述的混合料配配合比設(shè)計原原則有針對性性地對初試配配合比進行調(diào)調(diào)整，直至性性能滿足技術(shù)術(shù)要求。在以上的SMA級配計算設(shè)計計程序中，空空隙率不作為為混合料配比比設(shè)計的控制制指標，而僅僅作為確定初初試配合比的的初擬計算參參數(shù)，最終的的配合比組成成應由路用性性能指標決定定。本設(shè)計程程序沒有對SMA的某項指標提提出具體限定定，如最小瀝瀝青用量、最最小礦料間隙隙率、礦粉含含量等，而是是重點考慮設(shè)設(shè)計出的SMA應滿足路用性性能要求，其其本質(zhì)是使SMA性能滿足路面面工程的實際際需要，并用用性能指標檢檢驗和調(diào)整混混合料配合比比設(shè)計。本設(shè)計方法的的關(guān)鍵點是確確定初試配比比的密度，僅僅當計算出的的SMA的密度值與試試驗值接近時時，后續(xù)的性性能試驗結(jié)果果才可信。以以本項目采用用的原材料為為例，當4.75mm的通過率為24%～26%，油石比為5.4%，纖維用量為為0.3%，計算得出的的SMA的密度（體積積法毛體積密密度）為2.412g/cm3～2.477g/cm3，與GTM成型的SMA16-4配比（4.75mm通過率24%，油石比5.4%）的實測密度度（為2.484g/cm3）極為接近，，可見本計算算設(shè)計方法可可行。最重要要的，按本方方法計算得出出的初試配合合比與用GTM方法設(shè)計出的的綜合路用性性能相對優(yōu)良良的配合比（（如SMA16-4、SMZ）很相近。從從而證明，不不論有無旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)壓實成型設(shè)設(shè)備，本方法法均可應用，，并且能夠得得到路用性能能較為優(yōu)良的的SMA配合比組成。。7、進行路用性性能檢驗。按按以上方法可可得到SMA的初試配合比比，進行路用用性能檢驗時時，試件的密密度可用下式式估算：ρmix=(100+X+Y+Z+纖維質(zhì)量)/V總7結(jié)論1、流行于世界界各國的SMA配合比設(shè)計方方法是以馬歇歇爾擊實試驗驗為基礎(chǔ)，輔輔以SMA性能檢驗的體體積設(shè)計法。。體積設(shè)計法法所依據(jù)的最最基本、最主主要的試驗參參數(shù)為原材料料密度、混合合料體積密度度和理論最大大密度?，F(xiàn)行行的設(shè)計方法法中，確定上上述參數(shù)的試試驗方法及采采用指標體系系方面不盡合合理，導出的的SMA體積特征參數(shù)數(shù)被當作技術(shù)術(shù)指標使用時時存在以下問問題：（1）用馬歇爾擊擊實儀成型試試件的方法不不合理，無法法保證試件達達到粗集料骨骨架穩(wěn)定、粗粗膠泥密實的的狀態(tài)。（2）用干插搗法法確定VCA的試驗方法不不合理，由該該方法確定的的VCADRC偏大，所表征征的粗集料骨骨架結(jié)構(gòu)為不不穩(wěn)結(jié)構(gòu)。（3）用集料毛體體積密度（或或表現(xiàn)密度））計算得到的的SMA理論最大密度度，或由試驗驗法得到的SMA理