SMA-13目标配合比设计
摘要：结合SMA-13沥青路面工程的施工实践经验，从原材料选用、马歇尔试验指标的确定、级配的优化、最佳油石比确定以及目标配合比设计检验等方面介绍SMA-13路面目标配合比的设计。
关键词：公路，沥青路面，SMA-13，目标配合比
SMA是由大量的粗骨料形成紧密嵌挤的骨架结构，纤维、矿粉、沥青和少量细集料组成的玛蹄脂填充其孔隙。其组成特点是粗集料多，矿粉多，沥青含量大，细集料少，添加纤维等。SMA的组成特点及其作用机理决定了SMA路面优异的路用性能。SMA路面具有良好的高温稳定性、高温抗车辙、低温开裂、疲劳开裂、抗水损害、抗老化等性能，同时还具备抗滑、降噪、改善雨天路面明视度等优异的面层特性。
1原材料的选用
1.1沥青结合料
该项目采用SBS改性沥青，该沥青粘结性好、针入度小、软化点高、高温稳定性和低温韧性好。经检验，各项指标均满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中对SBS改性沥I-D级的要求。
1.2粗集料
SMA的高温稳定性是基于含量甚多的粗集料之间的嵌挤作用。粗集料的质量是SMA成败的关键。指标符合JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中对粗集料的技术要求。
1.3细集料
采用石灰岩反复破碎轧制的机制砂，具有良好的棱角性和嵌挤性，有利于提高混合料的高温稳定性。
1.4填料
SMA中矿粉用量比普通沥青混合料大很多，是玛蹄脂的主要成分，其质量影响混合料的稳定性和抗车辙能力。填料采用石灰岩磨细的石粉，亲水系数小于1，小于0.075mm颗粒的含量大于75%。
1.5纤维稳定剂
采用木质纤维素作为稳定剂，用量为0.3%。
2SMA-13配合比设计
对于SMA配合比设计国际上尚无公认的成熟的方法，国内也没有形成相关规范。根据以往SMA沥青路面的施工经验及国内专家的研究成果，确定了配合比设计方法、SMA-13矿料级配范围及混合料马歇尔试验技术标准。SMA粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少的结构特点与传统的AC型有很大的差别，SMA配合比不能完全依靠马歇尔配合比设计方法，主要由体积指标确定。马歇尔试件采用双面各击实50次，目标孔隙率3.5%，稳定度和流值不是主要指标，沥青用量参考飞散试验和高温析漏试验确定，车辙试验是重要的设计手段。
2.1技术指标
SMA-13矿物组成要求见表
SMA-13热拌沥青混合料马歇尔试验技术指标见表
2.2矿料级配的确定
根据矿料规格分别合成4.75mm通过率大致为23%，25%，30%的A、B、C3组初试级配，级配范围在SMA-13的标准级配范围内。
预估初始最佳沥青用量为6%，测得VMA,VCAmiix见表
从试验结果看，上述A、B、C3组级配中，VCAmix<VCADRC ，但级配A的孔隙率4.1%稍大，不满足要求；级配C的VCAmix接近于VCADRC，且矿料间隙率小于17%，也不能满足要求；级配B的孔隙率为3.7%，矿料间隙率VMA为17.2%，满足17.0%，两项指标均满足SMA的技术要求和规范要求。因此，初步选择配合比B作为最佳级配。
2.3目标配合比最佳油石比的确定
根据前述选用的B级配组成，分别用5.7%、6.0%、6.3%的油石比进行马歇尔试验，以确定最佳油石比，另木质纤维素的参加量为混合料总量的0.3%，水泥替换矿料总重量3%的矿粉。
对试验数据进行对比，3组马歇尔试验中：油石比5.7%空隙率大，为4.2%；油石比6.3%空隙率偏小，为2.9%；矿料间隙率略小，为17.0%。油石比6.0%空隙率，矿料间隙率等各项指标较理想。经过技术，最佳油石比为6.1%。
2.4目标配合比设计检验
为了全面检查SMA的性能，由马歇尔试验确定矿料级配和沥青用量后，采用沥青混合料谢伦堡沥青析漏试验和沥青混合料肯塔堡飞散试验检验沥青用量，用沥青混合料车辙试验进行动稳定度检验，用沥青混合料浸水马歇尔试验和沥青混合料冻融劈裂试验进行水稳定性试验，试验结果如表。
试验结果表明，各项技术指标均符合设计要求，由此确定沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-13级配组成为10-15、5-10、3-5、0-3mm和矿料的含量分别为40%、32%、9%、10%、9%。木质纤维素掺量为混合料总量的0.3%，水泥替换矿料总重量3%的矿粉。最佳油石比6.1%。
3结语
近年来，中国公路沥青路面的建设飞速发展，SMA路面逐渐推广使用，其必将在中国道路建设过程中发挥重要的作用。SMA目标配合比设计是一项复杂而且细致的工作，设计检验及试验检验结果证明：该工程SMA目标配合比设计是成功的。建成的SMA路面表明有足够的构造深度而且又基本上不透水，具有明显的SMA结构特点，并且具有明显的抗高温稳定、抗滑、抗渗等路用性能，各项质量指标均满足技术要求，平整度标准差平均值为0.57mm。该工程SMA路面的成功铺筑为SMA技术的应用积累了经验，可工供类似工程参考。
参考文献：
【1】 沈金安.改性沥青与SMA路面【M】.北京：人民交通出版社，1999。
【2】 陈强.沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）矿料级的研究【D】.长沙交通学院硕士学位论文，2000.