摘要：結合岳陽臨港新區進港路實例，在對 SMA瀝青混合料理論分析和試驗的基礎上，采用馬歇爾體積指標設計方法，介紹了SMA路面配合比設計中存在的質量、技術問題、關鍵技術及其應用。

　　關鍵詞：瀝青混合料,SMA路面,配合比設計

　　瀝青瑪蹄脂碎石混合料(Stone Matrix Asphalt)簡稱為SMA。它是一種以瀝青、礦粉、纖維穩定劑組成的瀝青瑪蹄脂膠泥混合料，填充并裹覆礦料表面和粗集料骨架空隙體積中，形成瀝青混合料。岳陽臨港新區進港路的建設規模為道路全長約501.53米，寬約18.5米;計劃投資約376萬元，路面面層采用三層瀝青混合料結構，其路面結構組合為：4cm厚 SMA—13改性瀝青混合料上面層 +6 cm厚 AC-25瀝青混合料下面層。本文結合工程實例，著重介紹混合料配合比三階段設計法的技術關鍵及其應用。

　　一、SMA特性

　　SMA混合料為間斷級配，其構成特性為“三多一少”。三多為粗集料多達70%～80%;礦粉用量多達8%～12%;瀝青用量多達6%左右;一少則是細集料少;粗集料顆粒石-石接觸，形成骨架結構，再由瀝青、礦粉、木質纖維、瑪蹄脂填充其空隙，成為一種密實結構的瀝青混合料，SMA路面使用的實踐表明，與傳統的瀝青路面相比較具有以下特性：①更好的耐久性;②抗高溫穩定性;③抗低溫開裂性;④抗滑性能優越;⑤高溫車轍變形小;⑥使用壽命長。

　　二、SMA路面混合料配合比設計

　　1、瀝青結合料

　　SMA所使用的瀝青要求粘性好，針入度小，軟化點高，高穩定性和低溫韌性好，因岳陽臨港新區進港路所處地區夏季高溫且持續時間長，瀝青路表溫度最高可達600C，因此設計采用抗高溫性能比較好的改性瀝青。

　　2、礦料

　　(1)粗集料。是SMA質量控制的關鍵。為了保證緊密嵌擠骨架結構形成，SMA對粗集料有嚴格的要求，要求100%軋制，圓集料至少有兩個破碎面，形狀接近立方體，紋理粗糙，針片狀含量小，耐久性和堅固性好。

　　(2)細集料雖然在$%&中含量不多，但對SMA性能的影響也不小，一般要求盡量多用人工砂，并且應堅硬、多棱角、有一定的表面紋理、無塑性"花清項目采用質量較好的石屑及天然砂作為細集料。

　　(3)礦粉

　　它使混合料產生“加勁”效應，降低瀝青的流動性，增加其粘度，SMA中礦粉用量比普通瀝青混合料大很多，是瑪蹄脂的主要成分，其質量對混合料的穩定與抗車轍能力有很大關系，因而對礦粉的質量和用量應給予重視，礦粉的親水系數應小于1，小于0.075mm顆粒的含量應大于75%。

　　(4)纖維與摻加劑

　　岳陽臨港新區進港路采用木質素纖維，其用量為瀝青混合料的0.3%。同時為使粗集料與瀝青的粘附性更好地符合規范要求，在改性瀝青中摻加耐熱、耐水、長期性能好的 PA一1型液體抗剝落劑，摻量為瀝青用量的0.3%。纖維、剝落劑各項技術性能滿足規范要求。

　　3、級配比設計

　　SMA中粗集料多，變異性大，礦粉、瀝青含量多，與AC有很大差異，采用傳統的馬歇爾試驗方法進行SMA配合比設計，并不能全面反映SMA特性，但馬氏試驗設備簡單，操作方便，有很強的操作性，考慮到目前的情況，我們主要采用馬歇爾試驗方法進行配合比設計，同時進行其它必要的檢驗。

　　(1)SMA級配范圍及設計技術參數

　　岳陽臨港新區進港路為了確定SMA的級配范圍和技術參數，在配合比設計和試驗段鋪筑的過程中，多次邀請國內知名專家舉行技術研討會，分析當地的氣候和實際情況，最后確定的SMA結構礦料級配范圍及混合料設計參數，以4.75 mm為關鍵篩孔，選用通過量為23.9% ，27.0% ，29.9%左右，0.075 mm通過率均為 11%的3個檔次，設計三組不同的級配，要求礦料間隙率應大于16.5%以填充較多的瀝青，來保證 SMA的耐久性。根據礦料實際篩分結果，礦料初試設計級配為10～15 mm:5～10 mm :3～5 mm：機制砂 ：礦粉為 ：①級配 A=34：37：4：14：11;②級配 B=36:38:3:12:11;③級配 C=37.0:40.5:0:11.5:11.0。SMA的混合料設計參數如下表所示：

　　(2)初試級配的優選

　　先以4.75 mm通過率的關鍵篩孔，初試3種合成級配：

　　級配1)9.5～16.0:4.75～4.75: 天然砂:石屑:礦粉=39:43:3:5:10

　　級配2) 9.5～16.0:4.75～4.75:石屑:礦粉=39:40:11:10

　　級配3) 9.5～16.0:4.75～4.75:天然砂:石屑:礦粉=39:37:6:8:10

　　采用5.8%的油石化，進行馬歇爾試驗，試驗結果見表2所示：

　　從試驗結果來看，級配1多項指標不滿足要求;級配2的空隙率(VV)偏大，瀝青飽和度(VFA)偏小;級配3的VMA稍偏小，但對于高溫穩定性要求較高的重交通路段或炎熱地區，VMA可放寬到16.5%，所以級配3能基本滿足要求。

　　(3)確定油石比

　　采用合成級配3，按照5.8%、6.1%、6.4%的油石比進行馬歇爾試驗，試驗結果如表3所示：

　　根據以上試驗結果，采用6.4%油石比時，流值偏大，穩定度偏低;采用5.8%油石比時，空隙率偏大;采用6.1%油石比的各項技術指標較理想&綜合考慮集料密度偏低，湖南高溫、多雨，水損害較嚴重等各種因素，經分析論證，決定試驗路采用6.0%油石比，同時與采用6.2%油石比進行對比。

　　(4)目標配合比的檢驗

　　按所選用的礦料級配和油石比6.0%進行 目標配合 比可行性的檢驗。檢驗結果見表4，從表中可看出：本次 目標配合比設計可作為生產配合 比設計的依據。最終可確定目標配合比為 ：10～15 mm ：5～10mm：3～5 mm：機制砂：礦粉 =36:38:3:12:11，木質素纖維用量為瀝青混合料的0.3%，最佳油石比6.3% (瀝青用量5.93%)。

　　三、生產配合比設計

　　SMA混合料應根據目標配合比設計的結果，按規定的方法，進行生產配合比設計和試拌試鋪驗證。配合比設計步驟和目標配合比設計方法相同，礦料級配與瀝青用量應力求與目標配合比設計接近。

　　1、生產級配的確定

　　將目標配合比B級配選定的冷料比例，按照流量曲線計算得到的實時流量提供給拌和摟控制室，各集料由冷料斗輸送到烘干筒，以振動篩二次篩分后的熱料倉材料級配為基礎，進行生產配比的確定。本著盡可能接近目標級配的原則，經反復標定最終確定生產使用級配比例為:4號熱料:3號熱料:2號熱:1號熱料:礦粉=32:37:8:12:11。

　　2、試拌試鋪質量驗證

　　試拌試鋪采用了6.0%，6.2%的兩個油石比進行比較，驗證結果表明，當油石比為 6.0%時，飽和度達不到要求，為避免路面泛油并結合工程實際經驗，最終選擇最佳油石比為6.0%，其空隙率為4.1%。實際施工中，進行試驗段鋪筑并現場取樣，配比檢驗結果見表6，均滿足設計要求，說明SMA生產級配設計是成功的，可生產使用。

　　四、小結

　　1、從 SMA成型機理看，集料的棱角性和級配對混合料的嵌擠作用有直接貢獻。

　　2、SMA級配設計中應重視 0.075，2.36，4.75 mm三個 關 鍵 篩 孔 區 段 的 通 過 率，尤 其 2.36～ 4.75mm之間的集料含量，對 SMA的各項體積指標有明顯的影響。

　　3、礦料設計級配的確定應以4.75 mm通過率為變化點，用 VCAmin < VCADRC及 VMA>17% (或16.5%)為控制目標。如果有多組級配都達到這一基本條件，應以4.75 mm通過率較大者優先。

　　4、瀝青用量的選擇應以目標空隙率為關鍵，并 結合實際工程試驗的檢測結果以及路用性能的特殊要求作適當調整。

　　參考文獻：

　　[1]JTGF40—2004，公路瀝青路面施工技術規范 [S].

　　[2]沈金安，李福普.SMA路面設計與鋪筑[M].北京：人民交通出版社 。2003.

　　[3]呂偉民.瀝青混合料設計原理與方法[M].上海：同濟大學出版社。2001.

　　[4]張肖寧，郭祖辛，吳曠懷，等 按體積法設計瀝青混合料 [J].哈爾濱工業大學學報，1995，28(2).

　　[5]郭蘭英.SMA生產配合比設計及應用[J].路基工程，2006(1).