討論SMA混合料配合比設(shè)計與施工技術(shù)

薛純 楊洲

摘要：SMA指瀝青瑪蹄脂碎石混合料（Stone ?Mastic Asphalt），是一種新型瀝青混合料。SMA按照內(nèi)摩擦角最大的原則，以間斷級配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架，然后由瀝青、纖維穩(wěn)定劑、礦粉及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充骨架間隙而組成的瀝青混合料。SMA混合料具有抵抗重載，抗滑、耐磨的優(yōu)點，以至于目前廣泛運用在各大高速公路上面層。其結(jié)構(gòu)特點有粗集料多、瀝青多、礦粉多、細集料少，將原材料進行合理的配合設(shè)計，可最大限度的提高路面的高溫性能、低溫性能、抗水性能以及抗滑性能。

關(guān)鍵詞：配合比;原材料;混合料;試驗;標準化

1、SMA混合料介紹

1.1、SMA與其他瀝青混合料比較

在高速公路建設(shè)行業(yè)二期路面施工有很多混合料類型，包括傳統(tǒng)AC、AC改進型、OGFC或PAC、SMA等。傳統(tǒng)的密級配瀝青混合料中，細集料較少，粗集料基本懸浮與瀝青膠砂混合料中;OGFC開級配瀝青混合料中，粗集料多，細集料少，混合料內(nèi)部的接觸狀態(tài)大部分為粗集料接觸狀態(tài)，內(nèi)部空隙較大;而SMA混合料具有大量的粗集料，而且粗集料顆粒之間緊密接觸形成骨架，粗集料骨架間隙填充著瀝青瑪蹄脂。

1.1.1、AC密級配瀝青混合料屬于懸浮密實結(jié)構(gòu)，這種混合料密實度較好，主要靠瀝青膠砂的黏結(jié)力來提供強度，耐久性、低文抗裂性較好，但高溫穩(wěn)定性不足，容易產(chǎn)生車轍等病害，起表面構(gòu)造深度也較小，作為表面層時抗滑性能較差。

1.1.2、OGFC瀝青混合料屬于骨架空隙結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主要靠較多的粗集料顆粒彼此接觸，形成互相嵌擠的骨架，但較細集料數(shù)量較少，不足以充分填充骨架空隙，壓實后混合料中的空隙較大，所以其高溫穩(wěn)定性和抗噪性較好，但低溫抗裂性、水穩(wěn)定性和疲勞耐久性較差。

1.1.3、SMA瀝青混合料屬于骨架密實結(jié)構(gòu)。其設(shè)計理念在于，粗集料形成接觸的骨架，粗集料骨架間隙中填充足夠的瀝青瑪蹄脂。由于較多的粗集料形成骨架，在高溫條件下，雖然瀝青瑪蹄脂的黏度下降，但交通荷載主要由粗集料骨架承受，所以SMA路面的高溫抗車轍能力很好。SMA集料間填充了相當(dāng)數(shù)量的瀝青瑪蹄脂，在低溫條件下，混合料收縮變形迫使集料北拉開時，瀝青瑪蹄脂具有良好的黏結(jié)作用。它的韌性和柔性使SMA有較好的低溫變形性能，因而SMA混合料也具有較好的低溫抗裂性能。SMA混合料的密實程度較好，空隙率很小，瀝青膜較厚，瑪蹄脂與集料的粘結(jié)力也很強，所以SMA混合料具有較好的抗疲勞耐久性及水穩(wěn)定性。SMA混合料采用堅硬、粗糙、耐磨的優(yōu)質(zhì)石料，礦料采用間斷級配，粗集料含量高，所以表面構(gòu)造深度較大，增加了抗滑能力和高速行車的安全性，在雨天交通行車還不會產(chǎn)生大的水霧和濺水。

2、SMA配合比設(shè)計

2.1、集料相關(guān)要求

2.1.1、粗集料相關(guān)要求

從SMA的形成機理可知，SMA混合料較高的高溫穩(wěn)定性來源于粗集料之間的骨架嵌擠作用，而集料嵌擠作用的好壞取決于粗集料顆粒的形狀和棱角性、集料的石質(zhì)和堅韌性。因此，用于SMA的粗集料必須滿足抗滑表層混合料的技術(shù)要求，同時對粗集料抗壓碎要求高，粗集料必須使用質(zhì)地堅硬、表面粗糙、形狀接近立方體的破碎石料。

由于SMA混合料在絕大多數(shù)情況下是用作磨耗層材料，所以要求集料具有優(yōu)良的抗磨光性能。影響粗集料質(zhì)量的一個主要指標是扁平狀顆粒對混合料性能并無不利影響，但在達到一定界限點后負面影響就會加劇。所以，要求針片狀顆粒含量小，提出小于10%的苛刻要求。

2.1.2、細集料相關(guān)要求

SMA混合料中，一般4.75mm的通過率都在30%以下。礦料用量，一般要求0.075mm通過率達到8%-12%。礦粉的用量與瀝青用量密切相關(guān)，因為在瀝青瑪蹄脂中，除了纖維和少量細集料以外，瀝青主要是用來填充礦粉的間隙的。就瀝青瑪蹄脂自身而言，除了用于裹覆其他集料或被纖維吸附外，就不應(yīng)該再有多余的自由瀝青存在。

2.1.3、填料相關(guān)要求

填料對SMA的性能有很重要的影響。適宜數(shù)量的礦粉—瀝青膠漿體系是保證SMA混合料優(yōu)良路用性能的重要條件。填料增加，瑪蹄脂勁度增加。若勁度過高，將導(dǎo)致混合料的開裂和低的和易性;勁度過低，將導(dǎo)致混合料的泛油和推移。磨細天然石灰?guī)r粉末，是混合料最常采用的填料，也是SMA混合料通用的填料。

2.1.4、纖維相關(guān)要求

纖維的種類很多，用于SMA混合料的纖維穩(wěn)定劑，一般有木質(zhì)纖維、礦物纖維和聚合物纖維三大類。應(yīng)用于SMA混合料中的纖維屬于短纖維。纖維合理的用量可用下列方法確定：一是做謝倫堡瀝青析漏試驗，建立纖維用量與析漏量的關(guān)系;二是做肯塔堡飛散試驗，建立纖維用量與飛散損失的關(guān)系;三是進行經(jīng)濟分析。三者綜合考慮，確定最佳纖維用量。

2.2、SMA設(shè)計方法

2.2.1、選擇材料。原材料技術(shù)指標符合規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求。

2.2.2、確定初試級配。在規(guī)范要求的計配范圍內(nèi)，以關(guān)鍵性篩孔4.75mm通過率為標志，選用三個不同等級，一般為24%、27%、30%;同時使0.075mm篩孔通過率在10%左右，其他篩孔通過率大致在要求范圍的中值左右。

2.2.3、選擇一個初試瀝青用量（一般可選6.0%），成型3組馬歇爾試件，采用表干法測定試件的毛體積相對密度，實測混合料的最大相對密度或通過計算得混合料的理論密度，計算試件的空隙率VV、礦料間隙率VMA及粗集料骨架間隙率VCA，根據(jù)VMA大于17%的要求，確定設(shè)計級配。

2.2.4、選用不同的瀝青用量，進行馬歇爾試驗，根據(jù)空隙率VV確定設(shè)計最佳瀝青用量OAC。SMA馬歇爾試驗配合比設(shè)計重點是礦料各部分級配、各種體積指標和瀝青用量，而不是馬歇爾穩(wěn)定度和流值。

3、SMA路面施工技術(shù)質(zhì)量

SMA路面與其他瀝青路面相比，在施工方面具有以下顯著特點：

碎石材料技術(shù)指標與質(zhì)量要求嚴，加工難度較大，碎石要求堅硬、潔凈，形狀接近立方體;工程級配范圍要求嚴格，允許偏差較小;施工溫度高，控制嚴格，允許偏差范圍較小;混合料拌合時間相對較長，一般干拌18s，濕拌45s，拌合樓產(chǎn)量低，4000型拌合樓每小時產(chǎn)量僅190t左右;混合料攤鋪速度相對較慢，路基段攤鋪速度宜為1.8-2.0m/min，橋面攤鋪速度宜小于1.5m/min;在高溫狀態(tài)下，混合料施工和易性好;添加消石灰粉后，比礦粉吸油性好;攤鋪機起步或在較低氣溫攤鋪時會出現(xiàn)少量油斑，氣溫高時幾乎無油斑;路表溫度在60℃以上時，行走會粘帶起集料顆粒;保證熱接縫的處理溫度，需及時在高溫時嵌料碾壓;混合料碾壓只需鋼輪振動壓路機，且混合料不會推移;碾壓邊數(shù)控制嚴格，少壓則會滲水，多壓則容易提漿糊面;表面局部小坑需人工點播填充;不能采用輪胎壓路機碾壓，否則會產(chǎn)生泛油病害。

4、結(jié)束語

合適的瀝青用量和良好的礦料級配是瀝青混合料質(zhì)量的根本。混合料配合比的好壞是拌和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。瀝青混合料的目標配合比是驗證原材料能否使用，調(diào)整冷料倉上料比例，計算和控制原材料采購的依據(jù)，是決定各熱料倉內(nèi)級配變化的根本。生產(chǎn)配比的確定直接影響瀝青混合料的礦料級配是否滿足規(guī)范要求，生產(chǎn)效率是否最大，生產(chǎn)成本是否最低。兩者緊密聯(lián)系方可使生產(chǎn)最佳。

5、參考文獻

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