SMA沥青混合料的工程应用.doc

1、SMA 沥青混合料的工程应用摘要：SMA 全称沥青马蹄脂碎石沥青混合料，StoneMasic(Matrix)Asphalt的缩写。在 20世纪 60年代中期，德国工作者为提高路面的抗滑能力，抵抗轮胎对路面破坏而开发的新技术，能显著提高沥青混凝土的路用性能，特别适用于重交通道路。本文将详细介绍 SMA沥青混合料在工程方面的应用。 关键词：SMA；沥青混合料；路用性能 中图分类号：TF526 文献标识码： A 1、SMA 性能介绍 1.1 SMA 组成原理及特点 沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种以沥青、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

2、征主要包括两个方面： 含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性(抗变形能力强)的结构骨架； 细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结一起，并填充骨架空隙，使混合料有较好的柔性及耐久性。 沥青马蹄脂是由沥青、粗集料、矿粉、纤维及少量的细集料组成的混合物。SMA 路面是按照内摩擦角最大的原则配置间断级配的粗集料。使其形成相互嵌挤锁结的骨架，然后用足量的沥青马蹄脂（细集料、矿粉、沥青和纤维稳定剂组成）填充其骨架空隙的一种路面结构。 1.2 SMA 构成组织 SMA 的结构组成可概括为“三多一少，即：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少” 。 5mm 以上的粗集料，用量高达 70%80%； 矿

3、粉填充用量达 8%13%； 沥青结合料用量多，高达 5.0%7.0%，粘结性要求高，并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青(最好采用改性沥青)； 细集料，尽量很少使用细集料； 纤维稳定剂占混合料 0.3%0.4%，用来吸附沥青 1.3 强度形成机理 1.3.1 高温稳定性 SMA 高温稳定性主要取决于内摩擦角 值， 值主要取决于矿质骨料的尺寸均匀度，颗粒形状及表面粗糙程度。SMA 作为一种间断级混合料，4.75mm9.5mm之间的粗集料占粗集料总量的 40%左右，远高于普通密集配混合料，且矿质颗粒粗大，均匀，同时 SMA对集料的针片状含量、洛杉矶磨耗损失有着严格的要求。这样，SMA

4、混合料有棱角且表面粗糙，故内摩擦角 值大，即使在高温条件下，由于粗集料有良好的嵌挤作用，混合料仍有良好的抗变形能力。 1.3.2 低温抗裂性 在低温条件下，混合料收缩变形使集料受拉时，集料之间的沥青马蹄脂可以发挥良好的粘结作用，此时 SMA的抗拉能力主要取决于沥青混合料的粘聚力 C值，由于高含量的矿粉、沥青、纤维组成的沥青马蹄脂远高于密级配混合料的粘结作用，从而使沥青混合料具有良好的低温抗裂能力。 1.4 SMA 的优缺点 1.4.1 SMA 的优点 在材料组成上，SMA 遵循三多一少的原则（粗集料多、沥青多、矿粉多、细集料少） ，充分发挥粗集料的骨架嵌挤作用，使混合料产生良好的抗变形能力，即

5、使在高温条件下，沥青马蹄脂的粘度下降，但其抗车辙变形能力也不减弱； 由于有相当数量的沥青马蹄脂包裹在粗集料的表面，当气温下降，混合料因收缩变形使集料被拉开时，沥青马蹄脂仍具有良好的粘结作用，它的柔性和韧性使混合料具有良好的低温抗裂能力和耐久性； 由于 SMA混合料内部的空隙率小，沥青的耐老化性和混合料的水稳定性都将大大提高，同时由于间断级配在路表面形成大的孔隙，具有较大的构造深度，使路面具有良好的抗滑性能，全面提高路用性能； SMA 可用于铺筑更薄的面层。 1.4.2 SMA 的缺点 约增加 20%的投资； 由于沥青和矿粉用量较多，加工和铺筑温度较高，生产率较低； 实际使用性能对结合料用量和矿

6、粉用量都比较敏感。 2、SMA 混合料设计 2.1 设计原则 正确的 SMA混合料配合比设计是充分发挥其特点，修筑高质量的 SMA实体工程的前提，设计的主要内容是确定矿料级配和沥青用量。 2.2 材料选择 2.2.1 粗集料 粗集料除应满足现行规范要求外，需考虑表面粗糙程度； 粗集料应全部轧值，建议使用落锤轧石机； 集料多采用玄武岩、花岗岩、辉绿岩等； 2.2.2 细集料 细集料宜采用优质的机制砂； 细集料应干净、干燥、无风化、不含杂质、有适当的级配范围，并与沥青有良好的粘结能力； 2.2.3 矿粉填料 填料不能含有泥土和有机制； 填料用量往往高达 8%13%，塑性指数不应高于 4； 应足够干

7、燥，不应成团，能自由流动； 2.2.4 沥青 当确定采用改性沥青铺筑路面时，首先应根据当地的气候，交通及其他特殊使用要求，选择适宜的沥青，根据已有经验初步确定沥青用量，并制备混合料进行试验。 沥青宜选用针入度小，软化点高，温度稳定性好的沥青（宜采用改性沥青） 2.2.5 纤维稳定剂 稳定剂可采用木质素纤维、矿物纤维和聚合物纤维； SMA 沥青混合料因沥青含量高和矿粉用量大，在储存、运输和摊铺过程中，沥青和矿粉易产生滴漏和离析，在车辆荷载作用下，易出现泛油现象，为防止这一现象，宜采用木质素纤维作为稳定剂为佳； 3、SMA 控制要点 3.1 备料 SMA 对材料要求极其严格，各种材料进场后必须有中

8、心试验室的检测报告，场内需设有防尘，防雨设施 3.2 沥青混合料生产 SMA 沥青混合料搅拌时间要比普通沥青混合料时间长，选择专业纤维添加设备，必须合理安排，不能出现停机现象，影响施工进度。SMA 混合料拌合质量的好坏受生产级配、温度控制、搅拌时间、操作人员素质等方面影响较大。 3.3 沥青混合料运输 为防止混合料运输过程中温度下降太快，应采取严格的保温措施，沥青混合料出厂温度宜采用上限，装料后采用一层麻布和一层帆布，实行双层保温，保证摊铺温度在 170以上。 3.4 摊铺 SMA 沥青混合料摊铺是保证路面质量的关键，铺筑方式为热拌热铺。 3.5 碾压 碾压也是重要的一环，保证及时碾压非常关键，碾压时应严格按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行，避免因温度下降造成碾压困难。 4、结论 SMA 是从国外引进的一种新型路面沥青混合料结构，虽然 SMA路面在高温抗车辙、低温抗裂、疲劳抗裂、抗老化、抗水损害、抗滑及耐久性方面都比传统的 AC路面超越，在材料品质和质量控制方面也比 AC路面要求高一些，但 SMA结构的应用应结合各自的特点，个别地区之间的差别比较大，加之施工机械、材料、经济条件的限制，不能够完全照搬，应从本地区的实际情况出发，摸索一条 SMA路面应用的新方法。