SMA沥青玛蹄脂混合料分析

叶玉珍

【摘 要】本文从沥青玛蹄脂混合料的特性、原材料、配合比设计、应用范围及优缺点等各方面较为全面的分析和介绍，对SMA沥青玛蹄脂碎石路面在我区的应用希望有所帮助。

【关键词】SMA混合料特性；原材料；配合比设计；优缺点

中图分类号： U414.75 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）21-0201-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.093

【Abstract】this paper analyzes and introduces the characteristics，raw materials，mix ratio design，application range， advantages and disadvantages of SMA asphalt mastic mixture，which is helpful to the application of SMA asphalt mastic pavement in our area.

【Key words】SMA mixture characteristics；Raw materials；Mix ratio design；Advantages and disadvantages

1 SMA混合料的特性

SMA混合料级配为间断级配，是典型的粗集料嵌挤型混合料。混合料的特性主要有两个方面：一是混合料中粗集料含量较多；二是由沥青、矿粉和纤维组成的沥青玛蹄脂填充了粗集料组成的骨架中的空隙，形成一种密实结构的沥青混合料。

1.1 SMA混合料的组成原理

1）SMA沥青玛蹄脂碎石混合料是以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中所形成的混合料。其组成特征主要包括两个方面：

（1）因为较多的粗集料互相嵌挤组成稳定性较高的结构骨架。

（2）沥青玛蹄脂是由细集料、矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的，既填充了结构骨架的空隙又很好的将其胶结在一起，增加了混合料的耐久性。

2）SMA混合料属于骨架密实结构，粒径大于4.75mm粗集料含量较大，填料含量10%左右，而细集料较少。

1.2 SMA路用性能

1.2.1 高温稳定性

路面交通荷载主要由粗集料骨架承担，而SMA混合料中粗集料占70%以上，细集料较少，玛蹄脂填充了粗集料颗粒之间的空隙，由此形成骨架密实型结构，粗集料颗粒之间的嵌挤作用使得SMA混合料不易产生变形，提高了高温抗车辙能力。

1.2.2 低温抗裂性

沥青混凝土路面温度降低时其抵抗变形能力也会下降，从而出现路面破损产生裂缝。这就对混合料中沥青原材的品种等级有所要求。而SMA混合料中的沥青采用改性沥青，沥青玛蹄脂具有粘结性能，这就使得混合料具有良好的弹性和韧性，从而大大提高了低温抗裂性能。

1.2.3 水稳定性

SMA混合料空隙率规范要求3%～4%，空隙率很小几乎不透水，所以混合料受水的影响小。

1.2.4 耐久性

沥青混凝土路面的耐久性好可以提高路面的使用寿命。在SMA混合料中，沥青玛蹄脂填充了粗集料骨架的空隙，因为SMA混合料是骨架密实结构，混合料内部空隙率小几乎不渗水，水稳性好，沥青在集料表面形成较厚的沥青膜，沥青与空气接触少，所以其具有良好的耐久性。SMA混合料的水稳定性和抗老化性能都比普通沥青混合料要好。

1.2.5 抗滑性

沥青混凝土路面的表面构造是影响路面抗滑的主要因素，SMA混合料中的碎石选用粗糙、耐磨、强度高的原材石料，矿料级配采用间断级配，压实后路表面构造深度大，必然會使得SMA混凝土路面具有良好的抗滑性和耐磨性。

2 SMA混合料材料选择

2.1 集料

2.1.1 粗集料

SMA混合料中粗集料是占绝对的主导地位，所以对其质量要求也比较高：洁净、干燥、表面粗糙、具有良好的嵌挤能力。

2.1.2 细集料

细集料在SMA混合料中比例不超过10%，其粗糙度对混合料高温抗车辙性能影响较大。要求细集料洁净、干燥、无风化、无杂质，有适当的颗粒级配。

2.1.3 填料

沥青混合料的填料必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出，质量必须满足热拌沥青混合料对矿粉的技术要求。

2.2 沥青结合料

（1）SMA混合料中的沥青采用的是改性沥青具有较高的粘度，与集料具有良好的粘附性，沥青玛蹄脂具有粘结性能，保证了混合料足够的高温稳定性和低温抗裂性能。当以抗车辙能力为主要目标时，改性沥青软化点最好高于当地最高路面温度。

（2）SMA混合料路面工程中选择沥青时遵照我国《SMA技术指南》与《公路沥青路面施工技术规范》。

2.3 纤维稳定剂

纤维稳定剂的作用是改善沥青混合料性能，吸附沥青，减少析漏。

3 SMA混合料配合比设计

SMA混合料的配合比设计采用马歇尔试件的体积设计方法进行，马歇尔试验的稳定度和流值并不作为配合比设计接受或者否决的唯一指标。

实例分析：下面是河西地区某单位委托的SMA-13混合料配合比设计的一个过程。

3.1 原材料检验

3.1.1 沥青

沥青采用壳牌I-C改性沥青，其所检指标均均满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》表4.6.3中相应技术要求，其相对密度为1.024。

3.1.2 集料

所用集料其规格为：10-15mm碎石、5-10mm碎石以及0-5mm石屑。試验表明集料所检指标均符合JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》高速公路沥青混合料集料质量要求。

3.1.3 矿粉

矿粉试验所检指标均符合JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中表4.10.1沥青混合料用矿粉质量要求。

3.1.4 纤维

纤维采用木质素纤维，纤维相对密度由厂家提供为1.10，用量为混合料的0.3%。

3.2 矿料的级配合成及优化

3.2.1 各种集料的筛分试验及密度试验

本次SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料由原材料由10-15mm碎石、5-10mm碎石、石屑和矿粉组成。原材料筛分及密度试验结果均符合规范要求。

3.2.2 级配合成

根据每种集料的筛分结和混合料的矿料级配范围，通过人机对话方式进行级配合成试验，因为混合料的级配范围较宽，在进行级配合成时，不同的人可能会根据自己的经验或喜好选偏粗、偏细或选接近中值不同的级配，虽说合成的级配都在级配范围之内，满足级配范围的要求，但粗、中、细三种不同级配的马歇尔试验结果却相差甚远，有的级配的马歇尔试验结果还可能不能满足规范的要求，所以，为了保证试验的成功率和准确率，级配合成时不能仅仅要求满足级配范围就可以了，必须合成三个及以上的级配曲线，分别进行各项试验进行级配优化，然后根据结果初选一个最合理的级配曲线用于最佳油石比选定的试验。

3.3 确定最佳油石比

3.3.1 马歇尔试验

根据所选择的的设计级配和初试油石比试验的孔隙率结果，以0.2%-0.4%为间隔，调整3个不同的油石比，制作马歇尔试件，计算孔隙率等各项体积指标。

3.3.2 最佳油石比的确定

依据JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，根据期望的设计孔隙率确定油石比，作为最佳油石比OAC。本次配合比设计通过3个不同的油石比制作马歇尔试件，最终确定最佳油石比为6.3%空隙率为3.8%，其它指标（VMA、VCA、稳定度、饱和度等）均满足SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求。

3.4 配合比设计结论及建议

本次设计过程中对0～5mm石屑考虑拌合楼除尘效果进行处理，建议施工单位严格控制原材料的质量，保证原材料相关技术指标满足规范要求。考虑到送样与生产现场原材料规格的波动，建议施工单位对原材料进行定期检查，按照合成级配曲线适当调整矿料比例。

4 SMA沥青玛蹄脂路面的优缺点

4.1 优点

（1）SMA路面比普通沥青混凝土路面耐磨、强度高、高温稳定性好、抗车辙性能好，使用寿命长、维护成本低。

（2）SMA混合料是典型的粗集料嵌剂型混合料，是间断级配，在马歇尔击实试验时相对来说击实成型比较容易，双面各击实50次就达到密实。

4.2 缺点

（1）SMA的集料之间的接触力大，石料磨损快，必须使用高质量集料。碾压时要避免过度碾压，防止振动压路机压碎石料。

（2）铺装层厚度要合适，在重载路段，层厚通常为集料最大公称粒径的2.2倍。

（3）SMA层与下面层之间必须有充分的摩擦，无光滑的滑动面。

（4）集料之间不能填充过满，最好是使用高粘度的改性沥青。

（5）造价高，对路基与路面的施工质量要求较高。

5 结论

SMA路面在高温抗车辙、低温抗裂、抗水损害、抗滑和耐久性等方面都比传统的沥青路面优越，增强了路用性能，减少了道路维护费，因此在道路升级改造工程中广泛应用。从我区铺筑的SMA混合料路面来看，混合料摊铺均匀表面粗糙又不透水，行车舒适，路面平整度未见衰减，也没有发生泛油现象，车辙现象明显比没有铺筑SMA的路面好很多。为本地区的SMA沥青玛蹄脂碎石路面积累了一定的经验和起到推广的作用。

【参考文献】

[1]《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005.

[2]《公路规程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000.

[3]《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004.

[4]《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》.