SMA沥青知识
SMA简介
SMA是StoneMasticAsphalt 的缩写，中文意思是碎石沥青砂胶混凝土。
最早由德国在1968年研制成功；并于1993年北京机场高速公路在国内首次采用SMA做表面层，其后在国内逐渐推广应用。
SMA拥有两个重要的特性：一是大粒径集料互相嵌锁组成高稳定性和高抗变形能力的结构骨架；二是由细集料、沥青、和稳定添加剂组成的沥青砂胶将“骨架”胶结在一起，是混合料具有较好的柔性和耐久性，同时改性剂的加入也改善了沥青混凝土的稳定性。
沥青玛脂碎石混合料(StoneMatrixAsphalt简称SMA)路面是一种新型的路面结构,SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛脂结合料填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料。
所谓改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他外掺
沥青玛蹄脂碎石混合料(stone matrix asphalt，简称SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料，填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料。
使用情况表明，SMA路面结构不仅在高温、重载时车辙变形量低，而且低温性能良好。
SMA路面集中了AC路面的空隙率小、水稳定性及耐久性好，和AM路面的集料嵌挤作用好、高温抗车辙能力强，以及AK路面抗滑性能等优点，同时克服了AC 路面的高温稳定性能不足、AM及AK的不耐裂、老化、抗水损坏性能差的特点。
沥青结合料主要提高沥青混凝土的感温性（即高温稳定性和低温韧性）、防止混合料分散并提高路用性能，通常采用SBS改性沥青。
近年来，随着交通量的持续增加，超载重载、交通渠化等对高等级公路沥青路面提出了越来越高的要求。
为了提高沥青路面质量，延长沥青路面使用寿命，各种新材料、新工艺在高速公路沥青路面建设中层出不穷。
SMA是由较多的沥青结合料、矿粉和稳定剂（一般为聚酯纤维或木质素纤维）填充于粗集料骨架中形成的间断级配的热拌沥青混合料，具有良好的抗车辙性能和耐久性，同时雨天抗滑性能也较好，可降低车辆行驶的噪声等优点。
因此，虽然其施工成本较高，但在国外较早就在重载交通中得到比较广泛的应用，特别是在欧美国家更早得以普及。
最近几年国内许多高速公路建设也开始逐渐引进这一技术，以期利用这一新施工工艺来解决老规范中AC、AM、AK未能很好解决的问题。
本文结合宁淮高速NH-HA24标路面项目SMA-13S改性沥青上面层配合比设计及施工情况，探讨SMA改性沥青路面的施工技术。
1 概述SMA改性沥青
1 概述SMA即沥青玛蹄脂碎石，是沥青、矿粉、纤维稳定剂及少量细集料组成的沥青玛蹄脂结合料，充填于间断级配的粗集料碎石骨架的间隙形成的一种沥青混合料。
简单的说：SMA是由互相嵌挤的粗集料骨架和沥青玛蹄脂两大部分组成的。
SMA是一种新型的路面材料，具有良好的路用性能：除具有良好的表面功能、抗滑、抗高温、车辙、减少低温开裂、平整度高、噪音小、能见度好等特点外，SMA 还具有路面抗变形能力强、不透水、使用寿命长、维修养护小等优点，同时SMA 还可以减薄表面层厚度，易于施工和维修。
由于沥青玛蹄脂具有上述各项优点，因此，目前在高等级公路建设中被广泛应用为高等级路面材料。
2、SMA混合料的组成材料SMA是近年来在国际上出现的一种非常引人注目的新型沥青混合料，以其优良的抗车辙性和抗滑性而闻名于世。
影响SMA质量的因素很多，其中原材料的质量是决定因素，因此施工时要严格控制原材料的质量，对其质量严格按有关规范要求进行检验、检测。
2.1 沥青结合料SMA混合料中沥青结合料的质量必须满足沥青玛蹄脂的需要，要有较高的粘度，符合一定的要求，以保证有足够的高温稳定性和低温韧性。
在我国，必须采用符合“重交通量道路沥青技术要求”的沥青。
本试验路采用台湾产AH-70#重交通量沥青，同时加入5%SBS对沥青进行改性。
2.2 粗集料从SMA的成型机理可以知道，SMA之所以有较高的高温稳定性，是基于含量甚多的粗集料之间的嵌挤作用。
集料嵌挤作用的好坏很大程度上取决于集料石质的坚韧性，集料的颗粒形状和棱角性。
粗集料的这些性质是SMA成败与否的关键。
因此用于SMA的粗集料必须符合抗滑表层混合料的技术要求，同时SMA对粗集料的抗压碎要求高，粗集料必须使用坚韧的、粗糙的、有棱角的优质石料。
本试验路SMA上面层所用石料粒径范围13.2mm～19mm，5mm～13.2mm。
其各项物理、力学性能均满足规范的要求。
2.3 细集料细集料虽然在SMA中只占很少的比例，但对SMA的性能影响也较大。
SMA改性沥青
（一）SMA-13沥青玛碲脂碎石施工质量控制的重点、难点改性沥青混合料粘度较高，各工序的施工温度均比普通沥青混合料的施工温度要求高，贮存、运输期间的降温不应超过10℃，生产厂至施工现场的距离较长，混合料贮藏温度控制难。
沥青路面施工质量与摊铺机械的性能密切相关，沥青摊铺机械型号多种，性能不一。
如何选择性能良好的施工机械，是工程质量控制的重点。
沥青摊铺时，必须均匀、连续，工人素质必须高，要能正确判断摊铺界面。
1、SMA沥青的拌合及施工沥青混合料拌合。
由于SMA与普通密级配沥青砼最大不同之处是SMA为间断级配，粗集料粒径单一、量多、细集料很少，矿粉用量多。
细集料包括石屑和砂一共只需15%左右，给混合料的供料拌和带来不少困难。
为此，料斗、料仓要重新安排，增加粒径为5～10毫米的骨料仓，以保证冷料数量，而细集料用量很少，冷料仓门开启很少，供料过程中要保持细集料干燥，以保证细集料顺利供料。
主皮带把粗配料送入滚洞，通过燃烧器对骨料加热，有热电偶检测料温，自动调节燃烧器的风油比，使骨料温度达到190℃～200℃。
热料经提升机进入振动筛，把热料按目标配合比的规格要求分筛到不同的热料仓（筛网尺寸可根据要求更换），有计算机控制各热料仓拉门，按输入的生产配合比自动配料、计量，由于SMA粗料粒径单一，细料很少，热料可能会发生粗集料仓经常不足（亏料），而细集料仓经常溢仓的不正常情况，控制室的操作人员不可调整放料的数量，使SMA的配合比不准。
然后将木质素纤维加入到搅拌锅与骨料共同进行干拌，再添加经计算机控配比控制计量的石粉及沥青，拌和后，完成成品料的生产。
SMA的干拌时间为4秒～5秒，湿拌30秒～45秒。
各种材料加热温度控制：沥青加热温度160℃～165℃，现场制作温度165℃～170℃，加工最高温度175℃，集料加热温度190℃～200℃，混合料出场温度175℃～185℃，混合料最高温度（废弃温度）195℃，摊铺温度不低于160℃，初始开始温度不低于150℃，复压最低温度不低于130℃，碾压终了温度不低于130℃，开放交通温度不高于60℃。
浅谈改性沥青混合料SMA的应用
浅谈改性沥青混合料SMA的应用SMA全称沥青玛蹄脂碎石混合料，StoneMasic（Matrix）Asphalt的缩写，是20世纪60年代中期，德国道路工作者为提高路面的抗滑能力，抵抗带钉轮胎对路面破坏而开发的新技术，它能显著地提高沥青混凝土的路用性能，特别适用于重交通道路，本文是根据本地区一些工程项目实际应用进行的理解和分析。
1. SMA性能介绍1.1SMA组成。
沥青玛蹄脂（Mastic）是由沥青、矿粉、纤维及少量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，然后用足量的沥青玛蹄脂（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）5mm以上的粗集料，用量高达70%~80%。
（2）矿粉填料用量达8%~13%，粉胶比（矿粉同沥青比）远远超出通常1.2的限制。
（3）沥青结合料用量多，高达6.5%~7.0%。
（4）细集料：一般0.075mm筛孔的通过率高达10%。
（5）纤维稳定剂占混合料总重的0.3%~0.4%，用来吸附过量的沥青。
1.2强度组成机理。
1.2.1高温稳定性。
SMA的高温稳定性主要取决于内摩擦角φ值，φ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度。
SMA作为一种间断级配混合料，4.75mm~9.5mm之间的粗集料总量的40%左右，远高于普通密级配混合料，且矿质颗粒粗大、均匀，同时SMA对集料的扁平或细长颗粒有严格的限制，某些情况下对磨光值也有严格的要求。
这样，SMA混合料骨料有棱角且表面粗糙，故内摩擦角φ值大。
即使在高温条件下，由于粗集料颗粒之间相互良好的嵌挤作用，混合料仍有较好的抗变能力。
1.2.2低温抗裂性。
在低温条件下，混合料收缩变形使集料受拉时，集料之间填充的沥青玛蹄脂（Mastic）可以发挥其良好的粘结作用。
此时SMA的抗拉能力主要取决于沥青胶结料的粘聚力c值。
由高含量的矿粉、纤维和沥青组成的Mastic具有远高于普通密级配混合料的粘结作用，从而使混合料具有良好的低温抗裂性能。
09讲005—沥青材料(SMA)
交通与汽车工程学院
2014-5-7
交通工程专业
7
3、耐久性
在SMA混合料中，粗集料骨架空隙被富含沥青的玛蹄脂密实 填充，并将集料颗粒粘结在一起，沥青在集料表面形成较厚 的沥青膜。
此外，SMA混合料空隙率较小，沥青于水或空气的接触较少，
因而SMA混合料的水稳定性和抗老化性较普通沥青混合料好；
又由于SMA混合料及本身不透水的，对中、下面层和基层有
1. SMA混合料的配合比设计指标
表3-29为SMA混合料级配范围的建议值，SMA 混合料的最大粒径应于面层结构设计厚度相匹 配，结构设计厚度为集料的公称最大粒径的 2~2.5倍。
SMA混合料矿料级配范围
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交通与汽车工程学院
沥青混合料
交通与汽车工程学院
2014-5-7
道路建筑材料
主讲教师：李慧
西华大学 交通与汽车工程学院 交通运输系交通工程教研室
交通与汽车工程学院
2014-5-7
交通工程专业
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沥青混合料
沥青玛蹄脂碎石混合料 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结合料，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。
交通工程专业
11
沥青混合料
（二）细集料 在SMA混合料中细集料（指小于4.75mm颗粒） 的质量仅为10%-20%，但同样要求石质坚硬、富有
棱角，并有一定的表面纹理，软质含量少，塑性低，
粘土含量不超过1%。细集料宜用机制砂，也称人工
砂。
天然砂由于颗粒接近于圆形，磨阻力小，故不 宜多用。
SMA简介
粗集料间隙率VCADRC
测定粗集料松方密度 ρ 测定粗集料毛体积密度 ρb
ρb ρ ρ
设粗集料 质量为M
间隙
毛体积
ρ ρb
松方密度 ρ
毛体积密度 ρb
（捣实法）
ρb
ρ
M/ρb ρ M/ρ ρb ρ ρ 返回主流程
第二部分 SMA配合比设计
一、材料的技术要求：
㈠粗集料：最好采用玄武岩、辉绿岩等硬 质、碱性石料。 机场高速采用南海玄武岩
技术要求
石料压碎值（%） 不大于
SMA 国产玄武岩
25 10.4
洛杉矶磨耗率（% ）不大于
视密度（t/m3） 不大于
30
2.6
5.1
2.9
吸水率（%）
不大于
2.0
4 5级（埃索 沥青70号）
返回主流程
㈡玛蹄脂的抗剪性
落锥仪：
QCOS2( α / 2) Τ π h2t an( α / 2)
T 抗剪强度（KPa ) Q 落锤加砝码（KN） h 锥入深度（m） a 落锥的角度
（三）玛蹄脂的技术要求
指标 测试方法 单位 推荐值
抗剪性能
40℃锥入 剪切
60℃锥入 剪切
KPa
KPa
>100
>5
排水式沥青面层 （Pervious Macadam) 现代多使用高粘度 改性沥青
沥青混合料中粗集料间隙率
ρ VCAmix α ρb
已知:油石比Pa； 粗集料毛体积密度 ρb 4.75mm筛孔通过率p4.75 ρ 沥青混合料毛体积密度
粗集料间隙
设沥青混合料 粗
粗集料 毛体积
沥青玛蹄脂
沥青玛蹄脂沥青玛蹄脂沥青玛蹄脂（SMA）是一种由沥青、纤维稳定剂、砂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组成一体的沥青混合料。
具有高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量、低含量中间粒径颗粒的组成特点。
高含量的粗骨料在混合料中颗粒面与面直接接触、相互嵌锁构成的骨架直接承受了荷载作用，这种骨架对温度敏感性小。
含量较高的矿粉与沥青形成粘聚力很高的胶凝状物――玛蹄脂，使得混合料的整体力学性质提高。
这两方面的作用使混合料具有足够的竖向与侧向约束，在车辆荷载的作用下，不产生或只产生微小的永久性变形。
中文名沥青玛蹄脂氧指数>30%（OI）粘结力20℃1.5kg/cm2比重1600～1700kg/m3特点玛蹄脂应具有恰当的耐热度（标号），根据具体使用条件和当地的极端最高温度来确定用多高的耐热度。
耐热度过低，夏季易液化流淌；耐热度过高，冬季易冷脆断裂。
玛蹄脂应具有一定的柔韧性，在结构发生变形时不致被拉裂。
玛蹄脂还应具有足够的粘结力。
技术参数1、外观：黑色糊状2、挥发物：5±25%3、氧指数：>30%（OI）4、粘结力：20℃1.5kg/cm5、比重：1600～1700kg/m6、耐热性：在95℃温度下，45度斜搁4小时，温度升到120℃，45度斜搁1小时无流淌起泡现象。
7、抗冻性-40℃～+95℃各悬挂2小时无开裂、无脱离。
8、使用温度：-40~95℃。
9、吸水率：室温浸泡24小时，吸水量不大于试料重量的1%。
10、施工厚度：6mm11、干燥时间：手指接触1小时，全干60小时。
12、施工量：每平方米12kg（含损耗）贮存与运输贮存温度为-5℃—45℃,避免暴晒。
自出厂之日起，贮存期为2年；运输时不得倾斜或横放，应注意使容器不要损害。
注意事项：用途：重交通道路、机场跑道、高等级公路以及钢桥路面面层的铺筑；房屋建筑的防潮等。
3沥青与沥青混合料(SMA)
稳定度 (kN) 6.6 6.9 6.6
流值 (mm) 2.5 2.6 3.1
41.9 41.7 41.5
通过作图可以看出，当取设计空隙率为4%是，对应的油石比6.1%，且饱和 度(VFA)为77.5%(要求75~85%)，矿料间隙率(VMA)17.8%(要求大于17%)， 混合料粗集料间隙率(VCAmix)41.6%(小于矿料粗集料间隙率41.8%)，各项体 积指标均满足要求，所以6.1%沥青用量是合适的.
21
SMA配合比设计流程图
材料选择 粗、细集料、矿粉 纤维稳定剂 材料试验 选择初试级配 以4.75mm通过率为关键筛孔，选用中值及中值±3%三个档次，设计三组级配 测定各级配粗集料相应VCADRC 沥青或改性沥青
选择初试沥青用量，制备马歇尔试件
分析VMA、VCAmix，确定落实设计级配组成 不合格
18
SMA组成设计
二是SMA混合料中要控制混合料空隙率，因
为过小的空隙率在高温季节易于造成塑性变 形，而过高的空隙率则易造成水损害； 通常空隙率要求控制在3~4%，北方寒冷地区 为3.5%，对高温稳定性有较高要求的地区为 4%，甚至可达到4.5%； 空隙率合适与否的评定方法是：是否偏低用 车辙试验评定，是否偏高采用室内渗水试验 评定.
SMA特点、组成材料 与设计
1
一、SMA综述
2
SMA路面特点
SMA是一种以沥青结合料与适量纤维稳定 剂、以及少量细集料和较多矿粉组成的沥 青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架 空隙中组成的沥青混合料。
3
SMA路面特点
——京秦高速公路路况对比
AC
SMA
AC
SMA
4
—— 持久的表面功能 —— 优良的水稳性和耐久性 —— 良好的低温抗开裂能力 ——显著的高温抗车辙形成能力
SMA
γ1
——各种矿料的配合比例，%； P1+P2+…+ Pn =100
γ2
４）计算各初试级配捣实状态下的集料松装间
隙率 DRC VCA
VCADRC
γs × 100 = 1 − γ CA
VCADRC --粗集料骨架的松装间隙率，％；
γ CA --粗集料骨架的毛体积相对密度；
3.配合比检验 配合比检验 1）检验 按确定的矿料级配和最佳沥青用量，进行下 列配合比检验试验。 ① 谢伦堡沥青析漏试验 试验温度应该与生产时的最高出料温度一致， 无明确要求时，非改性沥青混合料的试验温度 宜为170℃，改性沥青混合料的试验温度宜为 185℃。
２）测试件的稳定度 稳定度和流值并不作为配合比设计的唯一 指标，容许根据同类型SMA工程的经验予以调 整，对改性沥青SMA试件的流值可不作要求。 根据希望的设计空隙率，确定最佳油石比 OAC。马歇尔试件的设计空隙率应符合规范的 要求，在炎热地区空隙率宜选择靠近上限，寒 冷地区空隙率可选择靠近中、下限。当击实次 数为75次时，设计空隙率不宜超过4％。
根据设计的SMA类型，按级配范围要求，调整各种 类型，按级配范围要求， 根据设计的 类型 矿料的比例，设计3个粗细不同的初步级配 个粗细不同的初步级配。 矿料的比例，设计 个粗细不同的初步级配。 3个级配 个级配4.75(或2.36)mm筛的通过率分别为 筛的通过率分别为: 个级配 或 筛的通过率分别为 中值（规范级配范围中值） 中值（规范级配范围中值） 中值+3（ 中值 （或２）％ 中值-3 中值 （或２）％ 3个级配其矿粉数量宜相同，使0.075mm通过率为 个级配其矿粉数量宜相同， 通过率为 个级配其矿粉数量宜相同 10％左右。 ％左右。
SMA沥青混凝土路面施工工法
SMA沥青混凝土路面施工工法SMA（Stone Matrix Asphalt）沥青混凝土路面施工工法一、前言SMA（Stone Matrix Asphalt）沥青混凝土是一种新型的路面材料，具有优异的耐久性、抗水损伤能力和防滑性能。
在道路施工中，SMA沥青混凝土路面已经逐渐受到广泛应用。
本文将详细介绍SMA沥青混凝土路面施工工法，包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点SMA沥青混凝土具有以下特点：1. 石料骨架：采用骨架较粗石料，增加了路面的抗剥离能力和强度。
2. 沥青混凝土：使用高粘度、低变形性的沥青和高粘度的剂量控制添加剂，提高了沥青的粘附性和抗水损伤能力。
3. 高填充系数：通过较高的沥青含量和较小的石料间隙，提高了沥青混凝土的密实性和耐久性。
4. 高稳定性：SMA沥青混凝土采用特殊的配合比设计，提高了路面的稳定性和抗变形能力。
5. 优良的防滑性能：由于路面石料的多粗糙表面，SMA沥青混凝土具有良好的防滑性能，提高了行车安全性。
三、适应范围SMA沥青混凝土适用于高速公路、高等级城市道路、重载交通道路以及陡坡、急弯等对路面稳定性要求较高的路段。
四、工艺原理SMA沥青混凝土路面施工的工艺原理主要包括了施工工法与实际工程之间的联系和所采取的技术措施。
施工工法的理论依据是保证沥青混凝土的质量和性能达到设计要求，从而提高路面的耐久性和稳定性。
具体的施工工艺措施包括：基层处理、调配和搅拌料、铺设沥青混凝土、压实和养护等。
五、施工工艺1. 基层处理：清理基层，修补损坏部分，并进行打浆或粗糙度处理。
2. 调配和搅拌料：按照设计要求和配合比，进行石料和沥青的准备和搅拌。
3. 铺设沥青混凝土：采用铺面机进行铺设，控制铺设厚度和平整度。
4. 压实：使用振动压路机进行初压，然后使用钢轮压路机进行后期压实，确保沥青混凝土的密实性。
5. 养护：对刚铺设的沥青混凝土进行养护，防止太阳暴晒和雨水侵蚀。
SMA路面简介及其应用
SMA路面简介及其应用沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone mastic asphalt，简称SMA)SMA是由沥青玛碲脂填充碎石骨架组成的混合料，它采用间断级配，加入了较多的沥青，增加了矿料用量，同时使用纤维作为稳定剂。
SMA的材料质量要求比普通沥青混凝土的高，沥青结合料用量多，粘结性要求高，粗集料必须特别坚硬，矿粉必须是磨细石灰石粉。
SMA的施工与普通沥青混凝土相比，对施工要求比较高，如要延长拌和时间，提高施工温度，提升碾压效率等。
改性沥青玛碲脂碎石混合料(SMA)在国际上使用较多且在国内大力推广,具有抗车辙能力强,高温性能好,低温抗裂性好,耐久性好等特点,综合性能有明显改善,因此推荐SMA为路面上面层.SMA上面层有SMA-13和SMA-16,因SMA-13抗渗水性能较SMA-16好,因此推荐SMA-13为路面上面层.国内应用2003年，在卢浦大桥（上海）上首次采用的一种名为SMA的新型沥青，如今已开始在申城的高速公路上使用。
东南郊环（A30）高速公路远东段将全部使用SMA 沥青，新路面将降低噪音2-4分贝，抗变形能力是原先的1.5-4倍。
据上海建设机场道路工程有限公司总工程师曹亚东介绍，这种沥青路面除了有降噪和抗变形的功能外，还比普通沥青提高了耐磨性和防滑性，减少灯光反射，在雨雾天提高路面的能见度。
SMA沥青路面的耐久性可比普通沥青提高50%左右，可大大降低路面维修、养护的工作量。
深圳：2006年9月28日，深南路改造工程动工。
其中蕴含着诸多先进理念：这是一条“高科技路”，铺路的沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA），是一种密实式粗集料，科技含量很高，从新加坡进口，至少15年不用再次修缮。
这是一条“环保路”，覆盖路面的SMA改性沥青吸尘能力增强，行车噪音下降2个分贝。
深圳市桥城东路位于华桥城一安托山片区东侧，南接滨海大道，北与北环路相连，由南往北依次与白石洲路、深南大道、桥香路、广深高速公路相交，是深圳市南北走向的重要交通干道之一。