摘要：结合岳阳临港新区进港路实例，在对 SMA沥青混合料理论分析和试验的基础上，采用马歇尔体积指标设计方法，介绍了SMA路面配合比设计中存在的质量、技术问题、关键技术及其应用。
关键词：沥青混合料；SMA路面；配合比设计
Abstract:combine with Yueyang Port New Area Jingang road instance, on the basis of the SMA asphalt mixture theoretical analysis and experimental design methods, introduced the SMA pavement with design quality, technical issues, key technologies and its application.Key words: asphalt mixture; the SMA pavement; mixture ratio design
沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt）简称为SMA。它是一种以沥青、矿粉、纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂胶泥混合料，填充并裹覆矿料表面和粗集料骨架空隙体积中，形成沥青混合料。岳阳临港新区进港路的建设规模为道路全长约501.53米，宽约18.5米；计划投资约376万元，路面面层采用三层沥青混合料结构，其路面结构组合为：4cm厚 SMA―13改性沥青混合料上面层 +6 cm厚 AC-25沥青混合料下面层。本文结合工程实例，着重介绍混合料配合比三阶段设计法的技术关键及其应用。
一、SMA特性
SMA混合料为间断级配，其构成特性为“三多一少”。三多为粗集料多达70%～80%；矿粉用量多达8%～12%；沥青用量多达6%左右；一少则是细集料少；粗集料颗粒石-石接触，形成骨架结构，再由沥青、矿粉、木质纤维、玛蹄脂填充其空隙，成为一种密实结构的沥青混合料，SMA路面使用的实践表明，与传统的沥青路面相比较具有以下特性：①更好的耐久性；②抗高温稳定性；③抗低温开裂性；④抗滑性能优越；⑤高温车辙变形小；⑥使用寿命长。
二、SMA路面混合料配合比设计
1、沥青结合料
SMA所使用的沥青要求粘性好，针入度小，软化点高，高稳定性和低温韧性好，因岳阳临港新区进港路所处地区夏季高温且持续时间长，沥青路表温度最高可达600C，因此设计采用抗高温性能比较好的改性沥青。
2、矿料
（1）粗集料。是SMA质量控制的关键。为了保证紧密嵌挤骨架结构形成，SMA对粗集料有严格的要求，要求100%轧制，圆集料至少有两个破碎面，形状接近立方体，纹理粗糙，针片状含量小，耐久性和坚固性好。
（2）细集料虽然在$%&中含量不多，但对SMA性能的影响也不小，一般要求尽量多用人工砂，并且应坚硬、多棱角、有一定的表面纹理、无塑性"花清项目采用质量较好的石屑及天然砂作为细集料。
（3）矿粉
它使混合料产生“加劲”效应，降低沥青的流动性，增加其粘度，SMA中矿粉用量比普通沥青混合料大很多，是玛蹄脂的主要成分，其质量对混合料的稳定与抗车辙能力有很大关系，因而对矿粉的质量和用量应给予重视，矿粉的亲水系数应小于1，小于0.075mm颗粒的含量应大于75%。
（4）纤维与掺加剂
岳阳临港新区进港路采用木质素纤维，其用量为沥青混合料的0．3％。同时为使粗集料与沥青的粘附性更好 地符合规范要求，在改性沥青中掺加耐热、耐水、长期性能好的 PA一1型液体抗剥落剂，掺量为沥青用量 的0．3％。纤维、剥落剂各项技术性能满足规范要求。
3、级配比设计
SMA中粗集料多，变异性大，矿粉、沥青含量多，与AC有很大差异，采用传统的马歇尔试验方法进行SMA配合比设计，并不能全面反映SMA特性，但马氏试验设备简单，操作方便，有很强的操作性，考虑到目前的情况，我们主要采用马歇尔试验方法进行配合比设计，同时进行其它必要的检验。
（1）SMA级配范围及设计技术参数
岳阳临港新区进港路为了确定SMA的级配范围和技术参数，在配合比设计和试验段铺筑的过程中，多次邀请国内知名专家举行技术研讨会，分析当地的气候和实际情况，最后确定的SMA结构矿料级配范围及混合料设计参数，以4.75 mm为关键筛孔，选用通过量为23.9％ ，27.0％ ，29.9％左右，0.075 mm通过率均为 11％的3个档次，设计三组不同的级配，要求矿料间隙率应大于16.5％以填充较多的沥青，来保证 SMA的耐久性。根据矿料实际筛分结果，矿料初试设计级配为10～15 mm:5～10 mm :3～5 mm：机制砂 ：矿粉为 ：①级配 A=34：37：4：14：11；②级配 B=36:38:3:12:11；③级配 C=37.0:40.5:0:11.5:11.0。SMA的混合料设计参数如下表所示：
表1 SMA混合料设计参数
（2）初试级配的优选
先以4.75 mm通过率的关键筛孔，初试3种合成级配：
级配1)9.5～16.0:4.75～4.75: 天然砂:石屑:矿粉=39:43:3:5:10
级配2) 9.5～16.0:4.75～4.75:石屑:矿粉=39:40:11:10
级配3) 9.5～16.0:4.75～4.75:天然砂:石屑:矿粉=39:37:6:8:10
采用5.8%的油石化，进行马歇尔试验，试验结果见表2所示：
表2 初试合成级配和马歇尔试验结果
从试验结果来看，级配1多项指标不满足要求；级配2的空隙率（VV）偏大，沥青饱和度（VFA）偏小；级配3的VMA稍偏小，但对于高温稳定性要求较高的重交通路段或炎热地区，VMA可放宽到16.5%，所以级配3能基本满足要求。
（3）确定油石比
采用合成级配3，按照5.8%、6.1%、6.4%的油石比进行马歇尔试验，试验结果如表3所示：
表3SMA马歇尔试验结果
根据以上试验结果，采用6.4%油石比时，流值偏大，稳定度偏低；采用5.8%油石比时，空隙率偏大；采用6.1%油石比的各项技术指标较理想&综合考虑集料密度偏低，湖南高温、多雨，水损害较严重等各种因素，经分析论证，决定试验路采用6.0%油石比，同时与采用6.2%油石比进行对比。
（4）目标配合比的检验
按所选用的矿料级配和油石比6.0％进行 目标配合 比可行性的检验。检验结果见表4，从表中可看出：本次 目标配合比设计可作为生产配合 比设计的依据。最终可确定目标配合比为 ：10～15 mm ：5～10mm：3～5 mm：机制砂 ：矿粉 =36:38:3:12:11，木质素纤维用量为沥青混合料的0．3％，最佳油石比6．3％ (沥青用量5.93％)。
表 4目标配合 比检验结果
三、生产配合比设计
SMA混合料应根据目标配合比设计的结果，按规定的方法，进行生产配合比设计和试拌试铺验证。配合比设计步骤和目标配合比设计方法相同，矿料级配与沥青用量应力求与目标配合比设计接近。
1、生产级配的确定
将目标配合比B级配选定的冷料比例，按照流量曲线计算得到的实时流量提供给拌和搂控制室，各集料由冷料斗输送到烘干筒，以振动筛二次筛分后的热料仓材料级配为基础，进行生产配比的确定。本着尽可能接近 目标级配的原则，经反复标定最终确定生产使用级配比例为:4号热料:3号热料:2号热:1号热料:矿粉=32:37:8:12:11。
表 5 生产配合比马歇尔试验检验结果
2、试拌试铺质量验证
试拌试铺采用了6.0％，6.2％的两个油石比进行比较，验证结果表明，当油石比为 6．0％时，饱和度达不到要求，为避免路面泛油并结合工程实际经验，最终选择最佳油石比为6.0％，其空隙率为4.1％。实际施工中，进行试验段铺筑并现场取样，配比检验结果见表6，均满足设计要求，说明SMA生产级配设计是成功的，可生产使用。
表 6生产配合比马歇尔试验检验结果
四、小结
1、从 SMA成型机理看，集料的棱角性和级配对混合料的嵌挤作用有直接贡献。
2、SMA级配设计中应重视 0．075，2．36，4．75 mm三 个 关 键 筛 孔 区 段 的 通 过 率，尤 其 2．36～ 4．75mm之间的集料含量，对 SMA的各项体积指标有明显的影响。
3、矿料设计级配的确定应以4．75 mm通过率为变化点，用 VCAmin 17％ (或16.5％)为控制目标。如果有多组级配都达到这一基本条件，应以4．75 mm通过率较大者优先。
4、沥青用量的选择应以目标空隙率为关键，并 结合实际工程试验的检测结果以及路用性能的特殊要求作适当调整。
参考文献：
[1]JTGF40―2004，公路沥青路面施工技术规范 [S]．
[2]沈金安，李福普．SMA路面设计与铺筑[M]．北京：人民交通出版社 。2003．
[3]吕伟民．沥青混合料设计原理与方法[M]．上海：同济大学出版社 。2001．
[4]张肖宁，郭祖辛，吴旷怀，等 按体积法设计沥青混合料 [J]．哈尔滨工业大学学报，1995，28(2)．
[5]郭兰英．SMA生产配合比设计及应用[J]．路基工程，2006(1)．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。