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1、SMA路面配合比设计主讲：张国辉一、前言沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是近年来在国际上出现的一种新型的沥青混合料,以其优良的抗车辙性能和抗滑性能而闻名。60年代中期始于德国,它是一种由沥青、纤维素稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料，它减小了沥青感温性，具有良好的表面功能和耐久性，高温抗车辙能力、低温抗裂能力、耐疲劳性能、水稳定性等路用性能得到大幅度提高。在德国，SMA成为了最主要的沥青路面表面层结构类型。我国首次试用SMA是1992年北京公路局建设“国门第一路”首都机场高速公路二、SMA结构组成特点及路用性能特点2.lSMA的结构组
2、成特点SMA是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的骨架嵌挤密实结构混合料。它有以下特点:1、SMA是一种间断级配的沥青混合料,以SMA-16为例,5mm以上的粗集料,主要是4.75m以上颗粒,粗集料颗粒的比例高达70-80%,其中9.5mm以上的占一半,矿粉用量达8-l3%,0.075mm筛的通过率一般高达10%,粉胶比远超出通常的1.2的限制值,由此形成间断级配,很少使用细集料。2、为加入较多的沥青,一方面增加矿粉用量,同时,使用纤维作为稳定剂。3、沥青结合料用量多,比普通混合料要高1%以上,粘结性要求高,应选用针入度小,软化点高,温度稳定性好的沥青。最好采用改性沥青,以改善高低温抗变形性
3、能及与矿料的粘附性。4、SMA的配合比不能完全依靠马歇尔配合比设计方法,主要由体积指标确定,马歇尔试件成型双面击实50次（根据实际情况也可为75次）,目标空隙率3%-4%,稳定度和流值不是主要指标,沥青用量还可参考高温析漏试验确定。车辙试验是重要的设计手段。5、SMA的材料要求:粗集料必须特别坚硬、表面相糙、针片状颗粒少,以便嵌挤良好；细集料一般不用天然砂；矿粉必须是磨细石灰石粉,最好不使用回收粉尘。6、SMA的施工与普通沥青混凝土,拌和时间要适当延长,施工温度要提高,压实不得采用轮胎碾。综合SMA的特点,可以归纳为三多一少：粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少,掺纤维增强剂,材料
4、要求高,使用性能全面提高。2.2SMA路用性能特点1、优良的抗车辙能力。含较高百分率的破碎粗集料组成一个紧密嵌锁的骨架结构，帮助消散对下层的冲击力，抗车辙能力是普通沥青混凝土的1.5-4倍。2、较好的抗滑性能。缺少中等尺寸集料可以产生一个较深的表面构造深度,增加抗滑性能和吸音性、减少雨天水雾现象3、良好的耐久性能。较厚的沥青膜能减少氧化、水分渗透、沥青剥落和集料破碎,从而使面层有较长的使用寿命。4、经济显著。由于SMA耐久性好,养护费用低,具有较高的经济效益,与传统沥青混凝土相比,SMA的使用寿命增加40%左右。三、SMA混合料设计3.1SMA配合比设计方法SMA配合比设计任务就是确定
5、骨架和玛蹄脂部分各种材料的规格和比例,以便保证真正形成粗集料骨架。骨架间又恰到好处地填充玛蹄脂,玛蹄脂也能真正发挥使混合料成为整体的胶结作用。下图是SMA混合料的各项体积指标示意空隙沥青细集料、填料、纤维粗集料沥青混合料VVVAVMAVCAmix3.2设计流程SMA配合比设计流程图材料选择材料试验以4.75mm筛孔为关键筛孔，选用通过率为级配范围的中值、中值±3%附近3个档次，设计三个级配选择初始沥青用量，做马歇尔试验分析VCA、VMA，确定设计级配设计级配变化沥青用量试验对确定级配按照期望的设计空隙率确定沥青含量，进行目标配合比设计检验：谢伦堡沥青析漏试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验、
6、冻融劈裂试验TSR确定配合比集料、矿粉、纤维稳定剂沥青胶结料不合格不合格对设计级配变化沥青用量制作马歇尔试件3.3SMA配合比设计步骤3.3.1SMA配合比设计具体步骤分为五个阶段：⑴SMA材料选择；⑵根据粗集料骨架间隙率确定具有良好嵌挤作用的矿料级配；⑶确定所选择级配的最小矿料间隙率VMA及最小沥青用量；⑷选择最佳沥青用量OAC，确定混合料空隙率；⑸对SMA混合料性能进行评价。3.4选择材料3.4.1沥青结合料SMA沥青用量比一般的沥青混合料要高1%以上,粘结性要求高，希望选用针入度小，软化点高，温度稳定性好的沥青。(l)规范要求，除已有成功经验证明使用非改性的沥青能符合使用要求者外
7、，SMA宜采用改性石油沥青，且采用比当地常用沥青更硬标号的沥青。(2)改性沥青应符合我国沥青路面施工技术规范的技术要求(3)为确定沥青混合料室内拌和与压实温度,应试验确定沥青结合料的粘度-温度关系。(4)取样对沥青结合料进行检验,检验沥青结合料全项指标是否符合设计要求。3.4.2粗集料用于SMA的粗集料应选择抗磨耗、耐磨光的坚硬致密、断面粗糙的石料。火成岩中的暗色岩如玄武岩、辉绿岩、辉长岩品质最好,鞍山岩、硬质花岗岩、正长岩、闪长岩、硅质硬砂岩
