摘要：通過對SMA混合料配合比設(shè)計進行分析，得出混合料的二維結(jié)構(gòu)模型建立策略，最后建立了模型，解決了SMA混合料的配合比設(shè)計、礦料級配等問題存在的一些爭議。
　　關(guān)鍵詞：SMA混合料；配合比設(shè)計；二維結(jié)構(gòu)模型
　　0 引言
　　瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)是一種非常引人注目的瀝青混合料結(jié)構(gòu)，它以優(yōu)良的路用性能而聞名于世。在我國引入SMA技術(shù)后在國內(nèi)又有了進一步的發(fā)展，SMA混合料能夠綜合改善瀝青混合料的高溫抗車轍能力、低溫抗裂性能、耐疲勞性能、水穩(wěn)定性等路用性能，而且能夠保持表面功能好的優(yōu)點，因此在國內(nèi)過去多年的高等級公路以及民航機場跑道的建設(shè)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。雖然SMA在國外已有30多年的應(yīng)用歷史，但是在我國還處于發(fā)展之中，仍需完善。我國幅員遼闊地域環(huán)境差異較大，因而不同的地方往往有不同的認(rèn)識，關(guān)于SMA混合料的配合比設(shè)計、礦料級配等問題目前也存在不少的爭論，本文將對這些問題進行探討。
　　1 SMA混合料配合比設(shè)計
　　SMA混合料組成設(shè)計的內(nèi)容就是確定粗集料、細(xì)集料、礦粉和瀝青材料相互配合的最佳組成比例，使之既能滿足瀝青混合料的技術(shù)要求又符合經(jīng)濟的原則。
　　瀝青混合料配合比設(shè)計包括:實驗室目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計和試拌試鋪配合比調(diào)整的三個階段。
　　1.1實驗室目標(biāo)配合比設(shè)計
　　(1)初試級配
　　按照SMA-16的標(biāo)準(zhǔn)級配建議，先確定三組級配，使4.75mm的通過率大體上為23%,26%,29%}0.075mm的通過率為10%左右，三種級配材料的配比如下：
　　甲：1#料:2#料:3#料:礦粉=51:33:6:100。乙：1#料:2#料:3#料:礦粉=47:34:9:100。丙:1#料:2#料:3#料:礦粉=36:43:11:100。
　　（2）確定最佳油石比
　　按級配丙的初試油石比，分別使用6.3%,6.5%,6.7%的油石比進行馬歇爾試驗，測定各項體積指標(biāo)及穩(wěn)定度、流值，結(jié)果見表1。
　　
　　                                                        表1級配丙不同油石比的馬歇爾試驗結(jié)果

                     
　　VCAmix—馬歇爾試件的粗集料骨架間隙率；VV—空隙率，即為除去礦料和瀝青以外的體積；VMA—礦料間隙率；VFA為瀝青混合料的飽和度，即為瀝青體積占有礦料間隙率的百分比。
　　1.2生產(chǎn)配合比設(shè)計
　　生產(chǎn)配合比設(shè)計以二次篩分后的熱料倉材料級配進行，設(shè)計方法與目標(biāo)配合比設(shè)計方法相同，礦料級配與瀝青用量應(yīng)力求與目標(biāo)配合比相近，以減少試驗工作量。通過鋪筑乍嘉蘇試驗段，檢驗了生產(chǎn)配合比的可行性。按目標(biāo)配合比確定的冷料比例上料，經(jīng)過拌和機4級振動篩(19mm,16mm,8.5mm,4.5mm)二次篩分，再從熱料倉取樣篩分，進行生產(chǎn)配合比設(shè)計，04.75mm通過率為26.4%，0.075mm通過率為10.0%，9.5mm通過率為55.8%，與目標(biāo)配合比設(shè)計稍有偏差，但級配仍然較為理想。
　　1.3生產(chǎn)配合比驗證
　　此階段即試拌、試鋪階段。施工單位進行試拌、試鋪時應(yīng)報告監(jiān)理部門和業(yè)主，工程指揮部會同設(shè)計、監(jiān)理、施工人員一起進行鑒別。進行了抽提篩分、馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗、測定空隙率等體積指標(biāo)，并進行了車轍試驗和凍融劈裂試驗。混合料抽提及礦料級配篩分結(jié)果的平均值見表2，實際油石比為6.5%，4.75mm通過率為25.1%。馬歇爾殘留穩(wěn)定度為98%，凍融劈裂試驗強度比為95%，車轍試驗動穩(wěn)定度(二次加熱)為10325次//mm，瀝青析漏試驗析漏量為0.04%，各項指標(biāo)滿足《公路瀝青瑪蹄脂碎石路面設(shè)計施工指南》的要求，具體見表2。
　　                                                  表2現(xiàn)場取樣混合料抽提及礦料級配篩分結(jié)果

                   
　　經(jīng)試拌、試鋪過程中相關(guān)試驗的檢驗，結(jié)合所鋪試驗段的實際觀測，確定本文設(shè)計的SMA符合要求，可以進入正常生產(chǎn)階段。
　　2 SMA混合料的二維結(jié)構(gòu)模型建立策略
　　SMA從引進至今，混合料的級配經(jīng)過近二十年的發(fā)展以及在我國各地區(qū)的運用變化，混合料的結(jié)構(gòu)和最初的結(jié)構(gòu)類型雖然沒有質(zhì)的改變，但是級配的變化必然會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的改變。我們希望通過建立混合料級配的二維離散單元模型，并通過模型的受力虛擬試驗，分析混合料結(jié)構(gòu)的變化和級配變化的關(guān)系，以及混合料結(jié)構(gòu)受力后的顆粒重組變化。
　　2.1模型建立策略
　　離散元細(xì)觀模擬集料的生成需要通過初始集料顆粒集合體的建立，集料顆粒集合體平衡和穩(wěn)定狀態(tài)的形成，最終集料顆粒集合體的生成三個步驟來實現(xiàn)。
　　以一定孔隙度將顆粒填充到給定空間的顆粒集合體生成方法，除了規(guī)則顆粒(等粒徑相同形狀顆粒)以外，不是唯一的。當(dāng)前顆粒集合體生成方法的很多研究中，為了確保生成的顆集合體緊密排列，同時具備給定的結(jié)構(gòu)，通常使用一系列規(guī)則和算法，將每個即將生成的顆粒安排在已經(jīng)生成顆粒相關(guān)的位置。為了使建立的二維模型比較貼近實際級配，必須使混合料模型實現(xiàn)從三維到二維的轉(zhuǎn)變。在SMA混合料三維模型中我們主要考慮的是因級配變化而變化的混合料骨架結(jié)構(gòu)，所以，在混合料的各種指標(biāo)中VCA是我們考慮的重要指標(biāo)。ＳＭＡ混合料二維模型的建立也是根據(jù)與VCA密切相關(guān)的由2.36mm以上為主要組成集料的混合料間隙率的控制來實現(xiàn)的。
　　2.2模型的建立
　　下面以推薦級配混合料設(shè)計級配為例介紹其二維模型的建立，按一個馬歇爾式件用量約1000集料用量計算，馬歇爾試模的體積約為514814.3639mm3。
　　假定給定區(qū)域面積A為10000mm2。
　　由于SMA骨架結(jié)構(gòu)只由4.75mm篩孔以上的粗集料構(gòu)成，0.6mm以下的集料對混合料的骨架結(jié)構(gòu)組成已經(jīng)沒有多大的意義，為了節(jié)約計算時間，在SMA13模型中將不考慮0.6mm篩孔以下的集料。SMA16模型中不考慮1.18mm篩孔以下的集料。
　　3 結(jié)語
　　瀝青瑪蹄脂碎石混合料((SMA)是近代國際上出現(xiàn)的一種非常引人注目的新型混合料，以其良好的高溫穩(wěn)定性、抗滑性、低噪音、耐久性等優(yōu)點在公路建設(shè)中被越來越廣泛地應(yīng)用，尤其是在重交通道路、機場和鋼橋面鋪裝等方面。但由于種種原因在SMA技術(shù)的推廣應(yīng)用方面起步較晚，鑒于SMA的良好路用性能，如何利用當(dāng)?shù)夭牧祥_展SMA的配合比設(shè)計及模型的建立等研究工作將具有重要的理論意義和實踐價值。
　　參考文獻：
　　[1]張登良，瀝青與瀝青混合料，人民交通出版社，1993
　　[2]張宗濤，瀝青混合料級配優(yōu)化的研究，碩士學(xué)位論文，2000.6
　　[3]沈金安，李福普編著SMA路面設(shè)計與鋪筑.北京:人民交通出版社，2003