第3章沥青混合料—SMA
沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)路面施工技术
沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)路面施工技术摘要：本文探讨了SMA混合料的优点、施工工艺流程及操作要点、SMA路面施工质量控制等三个方面的内容，以供与同仁交流学习。
关键词：SMA，施工工艺，SMA路面，施工质量控制1、引言SMA（Stone Matrix Asphalt）是沥青玛蹄脂碎石混合料的缩写，是由沥青结合料与少量的纤维稳定剂，细集料以及较多的填料（矿料）组成的沥青马蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架间隙组成一体的沥青混合料。
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，它以优良的抗车辙和封水性能闻名于世。
2、应用SMA混合料的优点SMA混合料具有明显的优点: (l)由于粗集料的良好嵌挤，混合料有非常好的高温抗车辙能力。
(2)由于沥青玛蹄脂的粘结以及纤维素的作用，低温变形性能和水稳定性较大地改善。
(3)间断级配在表面形成了较大的构造深度，抗滑性能好，噪音比常规降低2一3分贝。
(4)混合料具有较小的空隙率，耐老化性能和耐久性大大改善。
由于SMA的多种优点，从而可以全面提高沥青混合料的路用性能，使路面寿命延长50%以上。
3、施工工艺流程及操作要点3、1施工前准备（1）施工前应对施工人员做技术交底，检查机械设备是否按要求到位且状态良好。
（2）对已铺筑的沥青砼中面层钻芯取样，检测铺筑厚度，并按每10m一断面检测中面层的高程和横坡度，以保证SMA的铺筑厚度和横坡度达到设计、规范要求。
（3）用人工和空压机清扫，吹干净要铺筑SMA的路段表面，对局部泥土污染严重的部位用水车高压射水冲洗干净。
（4）用沥青洒布车洒布中裂的洒布型乳化沥青(PC-3)，平均用量按设计要求控制，沥青洒布要均匀成雾状。
3、2拌合SMA混合料（1)采用3000型间歇式沥青混合料拌合设备，使用导热油加热改性沥青，严格把改性沥青的加热温度控制在165℃到175℃之间，泵入拌合机的改性沥青温度控制在170℃左右。
(2)按照生产配合比配料控制好各热料仓的矿料、矿粉和木质素纤维及沥青的用量，并适当降低每盘拌合料的重量，注意把矿料的加热温度控制在185℃到195℃之间，不允许超过200℃。
间断级配SMA
技术指标
6 70±10
＜6 85±10 65±10 30±10
18±5，无挥发物
7.5±1.0 5.0±1.0
5.0
三、SMA混合料的配合比设计
1. SMA混合料的配合比设计指标 (1)SMA混合料级配设计范围 表3-29为SMA混合料级配范围的建议值，SMA混合料的最 大粒径应与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。
VCAmix ≤ VCADRC
②马歇尔试件的体积参数
我国现行规范《公路工程沥青路面路面设计规范》 （JTJ014-97）中建议：SMA混合料的空隙率VV宜控制 在3%~4%，在实际使用时，应根据气温和荷载情况综合确 定。
（3）SMA混合料的力学性能指标
马歇尔试验的稳定度和流值不是SMA混合料配合比设计 的主要指标。马歇尔试验的目的是检测试件的各项体积结 构参数，以确定SMA混合料的矿料级配。
沥青混合料类型 试验类型
SMA-16
AC-161
60/70沥青 SBS改性沥青 60/70沥青 SBS改性沥青
动稳定度（60%）（次 /mm）
1781
4673
1200
2520
劈裂强度（0℃） (Mpa) 劈裂模量（0℃） (Mpa) 弯拉模量（0℃） (Mpa)
3.275 2544 1980
3.794 2098 1446
△s
=
m0 m1 m0
×100%
谢伦堡试验和肯塔堡试验往往是同时进行的，前者用于
确定沥青用量的上限，后者用于确定沥青用量的下限。综合
比较可得出较为合理的沥青用量范围。
SMA混合料的物理力学性能指标和技术要求
表3-30
SMA沥青混合料路面特点及配合比设计
SMA沥青混合料路面特点及配合比设计SMA路面特点沥青玛蹄脂碎石(SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿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，其混合料具有以下特点：1)粗集料多在SMA的组成中，矿料是间断级配，粗集料占到70%以上，粗集料颗料之间有良好的嵌挤作用。
沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降时，这种抵抗能力的影响也不会减小，因而有较强的高温抗车辙能力。
AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 4.75mm通过率38~68 34~62 20~34 20~322)矿粉和沥青用量高，采用纤维稳定剂SMA使用矿粉高达8%～12%，沥青用量高达5.7%～6.5%，比一般AC-13/AC-16高1%左右。
同时要使用纤维作稳定剂，由此组成的沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面，充分填充集料间隙，在温度下降、混合料收缩变形时，玛蹄脂有较好的粘结作用，它的韧性和柔性使混合料有较好的低温变形性能，低温抗裂性能得到大大提高。
2)AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 0.075mm通过率4~8 4~8 8~12 8~123) 空隙率小SMA混合料的内部空隙率很小(3%～4%)，混合料渗水很少或几乎不渗水，混合料内部的水属毛细水形态，不易成为大的动力水，再加上玛蹄脂与集料的粘结力好，混合料的水稳定性也有较多改善。
同时由于密水性好，对下面的沥青层和基层有较强的保护作用和隔水作用，使路面能保持较高的整体强度和稳定性。
3) 路面表面粗糙，构造深度大SMA一方面要求采用坚硬的、耐磨的优质石料;另一方面矿料采用间断级配，粗集料含量高，路面压实后表面形成一、SMA混合料的性质对集料4.75mm通过率十分敏感，要求针片状颗粒（1：3）含量不超过20%。
根据SMA材料的特性，在有条件的地方最好目前基本上采用玄武岩、辉绿岩等硬质的碱性石料。
SMA高弹性改性沥青混合料施工工法(2)
SMA高弹性改性沥青混合料施工工法一、前言SMA高弹性改性沥青混合料施工工法是一种新型的道路施工工法，主要通过改性沥青和高强度骨料的组合使用，以提高路面抗裂性能和耐久性。
本文将对该工法的特点、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、经济技术分析以及工程实例进行详细介绍。
二、工法特点SMA高弹性改性沥青混合料施工工法具有以下特点：1.高弹性：采用SMA（Stone Matrix Asphalt）技术，通过增加骨料的粘结面积和改良沥青的粘附性，提高了沥青混合料的抗裂能力和弯曲疲劳性能。
2. 耐久性好：采用特殊的骨料组合和沥青改性技术，提高了混合料的耐久性和抗老化性能，延长了路面使用寿命。
3. 抗水损伤性能强：改良的沥青混合料具有较好的抗水损伤性能，能够有效防止路面因水损失导致的损坏和开裂。
4. 抗沟槽磨损性能好：骨料之间的摩擦力增大，能够有效降低车辙的形成，提高路面的抗磨性能。
5. 施工工期短：由于采用了改进后的SMA技术，施工工期相对较短，能够减少对交通的影响。
三、适应范围SMA高弹性改性沥青混合料施工工法适用于高等级道路、高速公路、城市主干道等对抗裂性能和耐久性要求较高的路段。
在寒冷地区，该工法也适用于寒冷季节因温度变化而产生大幅度热胀冷缩的路段。
四、工艺原理SMA高弹性改性沥青混合料施工工法的实际工程应用与施工工法之间存在着紧密的联系。
在施工中，采取了一系列的技术措施来保证施工质量和施工效果。
首先，通过选取适当的骨料组合和粒径分布，提高了沥青混合料的力学性能和抗裂能力。
其次，采用适量的改性沥青和添加剂，提高了沥青的黏结性和粘附性，增加了混合料的弹性和耐久性。
在施工过程中，还要控制施工温度、压实度和层厚等参数，以确保施工质量的稳定性。
五、施工工艺SMA高弹性改性沥青混合料施工工法包括以下几个施工阶段：1. 路面准备：清理道路表面的杂物和污垢，修补路面裂缝和坑洞，并确保路面的平整度和平整度符合要求。
第3章沥青混合料—SMA
1.概述
SMA沥青混合料的技术特性 优良的高温稳定性 较好的低温抗裂性能 较好的耐久性 优良的抗滑性能 降低交通噪音 减小雨天路面水雾，提高能见度
1.概述
1.概述
欧洲发展历史
➢ SMA产生于20世纪60年代中期的德国，由浇注式沥青混凝土 （Gussasphalt）发展而来。
➢ 从80年代起，SMA首先在北欧的瑞典、芬兰等国得到广泛应用 ➢ 丹麦1982年开始在重载道路、厂矿道路、机场应用SMA结构，哥本哈
针入度要小一个等级
（1）沥青结合料
要求沥青具有较高的粘度，与集料具有较好的 粘附性。除满足相关规范要求外，应采用比当地常 用普通沥青混合料所用沥青硬一级的沥青。对于高 等级公路、交通量特别大以及气候环境严酷时，最 好采用改性沥青制备沥青混合料。
改性沥青 、 普通沥青？
动稳定度（次/mm）
8000 7000
V CmAix1cfaCA1 0 0
式中：PCA 沥青混合料中粗集料的比例，即大于4.75mm的颗粒含量 （％）； γca 粗集料骨架部分的平均毛体积相对密度，由式C.3.3 确定； γf 沥青混合料试件的毛体积相对密度，由表干法测定 。
3 SMA配合比设计指标
（1）SMA混合料体积结构参数 SMA骨架嵌挤形成的判断
细集料的棱角性最好大于45%。 SMA和OGFC混合料不宜使用天然砂 －F40规范
2. SMA对材料的要求－矿粉
尽量采用磨细的石灰石粉。 少量使用消石灰粉和水泥可改善水稳定性，但要限
制用量。 玄武岩粉与沥青粘附性比石灰石粉差很多，不宜用
作SMA的填料。 不宜采用粉煤灰做填料。 回收粉用量不得超过填料总量的25%。
1.概述
我国发展历史
➢ 我国1992年首都机场高速路首次使用SMA路面。 ➢ 1993-1996年全国许多省份铺筑了试验路。 ➢ 1996年首都机场东跑道沥青加盖层采用改性沥青SMA表面层。 ➢ 1997年东西长安街沥青面层整修采用SMA-10表面层。 ➢ 2002年发布《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》（SHC F40-01-
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。
第三章 沥青混合料
排水式沥青路面
排水式开级配沥青碎石ATPB基层 ——Asphalt-Treated Permeable Base
设计空隙率≥18％
9
10
(4) 间断级配沥青混合料
gap-graded bituminous paving mixtures(英) gap-graded asphalt mixtures(美)
47
48
8
2011/5/14
影响沥青混合料抗剪强度的外因
⑴ 温度的影响：温度↑C ↓
第二节 沥青混合料的技术性能
沥青路面的主要损坏类型 沥青混合料应具备的基本技术性能 评价方法与指标 影响因素与改善措施
受温度变化影响较少
⑵ 加载速率的影响：加载速率↑ τ ↑
形变速率的影响：变形速率↑粘度↓ C值↓
32
2. 沥青混合料的毛体积密度
f
沥青混合料质量与体积关系示意图
空隙
沥青 质量 m a 空隙体积 V 沥青体积 Va 空隙率 VV 沥青饱和度 VFA
矿料间隙率
ma mg Va Vse V
沥青
VMA
合成矿料有效体积 Vse
合成矿料表观体积
合成矿料毛体积
毛体积相对密度 水中重法 表干法
③ 温拌沥青混合料
19
20
沥青混合料组成与体积参数
空隙率VV 沥青体积率VA 矿料间隙率VMA
4~6. 沥青混合料试件的体积参数
空隙率
沥青混合料 最大理论密度
f VV 1 - t
100%
沥青混合料 毛体积密度
沥青
沥 青 玛 蹄 脂
集料
（ 1 矿料间隙率VMA VMA
SMA概述
一、SMA概述沥青玛蹄脂碎石（SMA）是一种有沥青、纤维稳定剂、矿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。
它与我国现行规范规定的沥青混合料，如密级配沥青混凝土（AC,包括Ⅰ型、Ⅱ型）、沥青碎石混合料（AM）、抗滑表层混合料（AK）,以及大空隙排水性沥青混合料（OGFC）相比，各自有不同的优缺点，SMA是嵌挤密实结构；AC-Ⅰ是悬浮密实结构；AC-Ⅱ是悬浮半空结构(空隙相对大些)；AM是嵌挤空隙结构；OGFC是嵌挤空隙结构等。
SMA是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的混合料。
SMA具有以下特点：5mm以上粗集料，主要是4.75mm～15mm粗集料的比例高达70%～80%，矿粉用量达8%～13%，粉胶比远远超出通常的1.2限制，由此形成的间断级配，同时使用纤维作为稳定剂；沥青结合料用量多，粘结性要求高，应选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青；SMA的材料质量要求比普通沥青混凝土的高，粗集料必须特别坚硬，针片状颗粒少，矿粉必须是磨细石灰石粉；SMA 施工与普通沥青混凝土相比，要适当延长拌和时间（因为用改性沥青，而且要添加投入稳定剂需延长5-10 S拌和时间）），提高施工温度，不宜用轮胎碾压实（防止粘轮和玛蹄脂上浮，降低路面构造深度并造成泛油）等。
（不过现在不同的专家意见不一致，存在争议，SMA 要求的空隙率小3-4%，所以有些专家推荐用轮胎压路机搓揉，以降低空隙率，我们还是严格按照现在的规范要求执行，规范是我们的保护伞），综合SMA的特点，可以归纳为三多一少（粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少），掺纤维增强剂，材料要求高。
SMA生产、施工流程为：备料，配合比验证调整，沥青混合料生产，混合料运输，摊铺，碾压，保养。
SMA 沥青玛蹄脂混合料是当前国际上公认的一种抗变形能力强、耐久性能较好的沥青面层混合料，由于粗集料的良好嵌挤，混合料有非常好的高温抗车辙能力；同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用，低温变形性能和水稳定性也有较多的改善；添加纤维稳定剂，使沥青结合料保持高粘度，其摊铺和压实效果较好；间断级配在表面形成大孔隙，构造深度大，抗滑性能好；同时混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好。
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SMA路面的病害
SMA路面的病害
2. SMA对材料的要求－粗集料
Good Rock Rock
高质量的轧制碎石，其岩石
Bad
应坚韧，具有较高的强度和
刚度。
形状接近立方体，有棱角， 针片状含量低
针入度要小一个等级
（1）沥青结合料
要求沥青具有较高的粘度，与集料具有较好的 粘附性。除满足相关规范要求外，应采用比当地常 用普通沥青混合料所用沥青硬一级的沥青。对于高 等级公路、交通量特别大以及气候环境严酷时，最 好采用改性沥青制备沥青混合料。
改性沥青 、 普通沥青？来自动稳定度（次/mm）8000 7000
LA、抗压碎要求较高
一般不使用石灰岩，可以使
用酸性岩石，但应检验与沥
青粘附性，不满足要求时， 应采取有效的抗剥落措施。
2.SMA对材料的要求－细集料
SMA的细集料含量很小，只有10％左右，但作用不 可小视
最好使用坚硬的机制砂，也可以采用优质石屑部分 替代机制砂使用，且应选择石灰岩石屑，严格控制 实现中土的含量。
1.概述
SMA：是沥青马蹄脂碎石（Stone Matrix Asphalt）的缩 写，是一种以沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以 及较多的细集料（矿粉）组成的沥青马蹄脂，填充与间断 级配的粗集料骨架间隙中组成一体所形成的沥青混合料， 简称SMA。
SMA材料组成特点： “三多一少”—粗级料多（≧4.75mm ，粗集料70％～80％）、沥青多、矿粉多（约10％）、细 集料少。
（1）SMA混合料体积结构参数 SMA骨架嵌挤形成的判断
1.概述
SMA沥青混合料的技术特性 优良的高温稳定性 较好的低温抗裂性能 较好的耐久性 优良的抗滑性能 降低交通噪音 减小雨天路面水雾，提高能见度
1.概述
1.概述
欧洲发展历史
➢ SMA产生于20世纪60年代中期的德国，由浇注式沥青混凝土 （Gussasphalt）发展而来。
➢ 从80年代起，SMA首先在北欧的瑞典、芬兰等国得到广泛应用 ➢ 丹麦1982年开始在重载道路、厂矿道路、机场应用SMA结构，哥本哈
➢ 1991年有 23个州采用SMA铺筑了高速公路表层试验段。 ➢ 1994年FHWA提出SMA设计施工指南。 ➢ 1997年陆续提出《SMA设计》、《美国SMA路用性能评估》等报告。 ➢ 1998年提出关于SMA混合料配合比设计等一系列规范的建议稿 ➢ 2003年NCAT提出关于4.75mmNMAS的SMA性能报告。
1.概述
我国发展历史
➢ 我国1992年首都机场高速路首次使用SMA路面。 ➢ 1993-1996年全国许多省份铺筑了试验路。 ➢ 1996年首都机场东跑道沥青加盖层采用改性沥青SMA表面层。 ➢ 1997年东西长安街沥青面层整修采用SMA-10表面层。 ➢ 2002年发布《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》（SHC F40-01-
细集料的棱角性最好大于45%。 SMA和OGFC混合料不宜使用天然砂 －F40规范
2. SMA对材料的要求－矿粉
尽量采用磨细的石灰石粉。 少量使用消石灰粉和水泥可改善水稳定性，但要限
制用量。 玄武岩粉与沥青粘附性比石灰石粉差很多，不宜用
作SMA的填料。 不宜采用粉煤灰做填料。 回收粉用量不得超过填料总量的25%。
VCDARC(1CSA)100
式中： VCADRC粗集料骨架的松装间隙率(％)； γCA粗集料骨架的毛体积相对密度； γS 粗集料骨架的松方毛体积相对密度（g/cm3）。
3 SMA配合比设计指标
（1）SMA混合料体积结构参数 沥青混合料试件的粗集料骨架间隙率
压实沥青混合料试件内粗集料骨架以外的体积占整个试件体积 的百分率，以VCAmix表示。
2.SMA对材料的要求－纤维稳定剂
纤维稳定剂
在SMA中的 作用
加筋作用 分散作用 吸附及吸收沥青 稳定作用 增粘作用，提高粘结力
SMA对材料的要求－纤维
纤维种类
木质素纤维 矿物纤维 有机纤维
3 SMA配合比设计指标
（1）SMA混合料体积结构参数 捣实状态下粗集料骨架间隙率
捣实状态下粗集料骨架间隙率是将4.75mm（或2.36mm）以上的 干燥粗集料按照规定的条件在容量筒中捣实，所形成的粗集料骨架实 体以外的空间体积占容量筒体积的百分率，以VCADRC表示。
根机场跑道是世界上最早使用SMA道面的机场。 ➢ 荷兰自1987年起开始使用SMA路面。 ➢ 意大利自1991年起将SMA使用于高等级公路的磨耗层 ➢ 英国从1994年开始在干线公路上使用SMA，打破了原来使用嵌压式沥
青混合料（HRA）千篇一律的局面。
1.概述
欧洲发展历史
➢ SMA1990年美国AASHTO、FHWA、NAPA、SHRP、TA、TRB派出联合代表团 赴欧洲考察。
V CmAix1cfaCA1 0 0
式中：PCA 沥青混合料中粗集料的比例，即大于4.75mm的颗粒含量 （％）； γca 粗集料骨架部分的平均毛体积相对密度，由式C.3.3 确定； γf 沥青混合料试件的毛体积相对密度，由表干法测定 。
3 SMA配合比设计指标
2002）。 ➢ 2004年发布《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004），将
《技术指南》内容并入《规范》，并作了部分调整。
2. SMA对材料的要求－沥青结合料
质量要符合F40规范相应的技术要求 比普通沥青混凝土要求要高，要求要有较高的粘度 一般要求采用稠度较大的沥青，比当地常用的沥青，
7000 7088
6000
5000 4000
4523 4200
3000
2000
1000
0
改性
2888 2591 1584 1572
不改性
SMA-13 SMA-16 AC-13 AC-16
国外大多使用改性沥青铺筑SMA， 有些国家规定必须使用改性沥青 铺筑SMA路面
对高速公路等承受繁重交通的重 大工程，夏季特别炎热或冬季特 别寒冷的地区，宜采用改性沥青 －－SMA指南