国外橡胶沥青混合料配合比设计方法

第二节　国外橡胶沥青混合料配合比设计方法

美国是橡胶沥青应用较多的国家，其部分州橡胶沥青混合料设计中级配范围如表5-3和表5-5，关于油石比和主要体积指标的规定如表5-2、表5-4和表5-6。其中德州是按照SMA的思路设计断级配橡胶沥青混合料，而减少了SMA混合料中的0.075mm通过率（下调了矿粉用量），去除了木质素纤维，以橡胶沥青与细集料共同构成的沥青马蹄脂填充骨料间隙。加州和亚利桑那州的级配组成思路类似，主要是减少2.36mm以下的集料用量（其中亚利桑那州完全不用矿粉）以形成大的集料间隙率VMA^[22]。

美国目前断级配橡胶沥青混合料的设计方法可以分为马歇尔法、旋转压实法和维姆法（加州）三种方法，级配范围也存在较大的差异。以下分别介绍两种常用的设计方法——马歇尔法和旋转压实法。

一、马歇尔设计法

亚历桑那、佛罗里达州的断级配混合料的设计采用马歇尔法，加利福尼亚州虽然不是采用马歇尔击实成型试件，但其级配组成与前两个州类似，因此作为一类进行讨论。亚历桑那州和加利福尼亚州的断级配橡胶沥青混合料级配范围和设计要求如表5-1～表5-4所示。

该级配设计思路是考虑到橡胶沥青混合料中含有粗颗粒橡胶粉且橡胶沥青的用量比一般的混合料要高，因此混合料中需要有足够的空间容纳橡胶沥青并避免胶粉对混合料骨架结构的干涉作用。在级配组成中，通过减少混合料中2.36mm以下部分的用量，不用矿粉或用很少的矿粉，提高混合料的矿料间隙率VMA，来适应橡胶沥青的特性。

为了便于说明，以下将这种断级配橡胶沥青混合料称为AR-AC A型。

表5-1　亚历桑那州AR-AC13A混合料的级配范围

亚历桑那州采用75次马歇尔设计，设计参数如下：

表5-2　亚历桑那州AR-AC13A混合料的设计指标

表5-3　加州断级配橡胶沥青混合料级配范围

表5-4　加州断级配橡胶沥青混合料技术要求

二、旋转压实仪设计法

美国德州的橡胶沥青断级配混合料采用SMA的级配原理设计混合料级配，称为SMAR，级配范围和设计要求见表5-5及表5-6。SMAR采用旋转压实仪进行设计，需要适量添加矿粉作填料（掺量比SMA低）。SMAR级配组成与传统的SMA级配基本相同，采用较多的粗集料形成骨架嵌挤结构，通过橡胶沥青、矿粉及部分细料形成的玛蹄脂填充粗料孔隙。为了便于说明，以下将这种断级配橡胶沥青混合料称为AR-AC B型。

从级配构成而言，AR-AC B由于采用更多的粗集料，可望具有比AR-AC A更强的嵌挤结构，从而抗车辙性能更为优良；同时由于AR-AC B采用较高用量的橡胶沥青，其抗疲劳性能、变形适应能力等可望比传统的SMA更好。

表5-5　德州断级配橡胶沥青混合料的级配范围

美国德州采用75次的设计旋转压实次数进行断级配橡胶沥青混合料配合比设计。

表5-6　德州橡胶沥青混合料的设计要求