摘要：结合岳阳临港新区进港路实例，在对 SMA沥青混合料理论分析和试验的基础上，采用马歇尔体积指标设计方法，介绍了SMA路面配合比设计中存在的质量、技术问题、关键技术及其应用。
关键词：沥青混合料,SMA路面,配合比设计
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混合料，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。岳阳临港新区进港路的建设规模为道路全长约501.53米，宽约18.5米;计划投资约376万元，路面面层采用三层沥青混合料结构，其路面结构组合为：4cm厚 SMA—13改性沥青混合料上面层 +6 cm厚 AC-25沥青混合料下面层。本文结合工程实例，着重介绍混合料配合比三阶段设计法的技术关键及其应用。
一、SMA特性
SMA混合料为间断级配，其构成特性为“三多一少”。三多为粗集料多达70%～80%;矿粉用量多达8%～12%;沥青用量多达6%左右;一少则是细集料少;粗集料颗粒石-石接触，形成骨架结构，再由沥青、矿粉、木质纤维、玛蹄脂填充其空隙，成为一种密实结构的沥青混合料，SMA路面使用的实践表明，与传统的沥青路面相比较具有以下特性：①更好的耐久性;②抗高温稳定性;③抗低温开裂性;④抗滑性能优越;⑤高温车辙变形小;⑥使用寿命长。
二、SMA路面混合料配合比设计
1、沥青结合料
SMA所使用的沥青要求粘性好，针入度小，软化点高，高稳定性和低温韧性好，因岳阳临港新区进港路所处地区夏季高温且持续时间长，沥青路表温度最高可达600C，因此设计采用抗高温性能比较好的改性沥青。
2、矿料
(1)粗集料。是SMA质量控制的关键。为了保证紧密嵌挤骨架结构形成，SMA对粗集料有严格的要求，要求100%轧制，圆集料至少有两个破碎面，形状接近立方体，纹理粗糙，针片状含量小，耐久性和坚固性好。
(2)细集料虽然在$%&中含量不多，但对SMA性能的影响也不小，一般要求尽量多用人工砂，并且应坚硬、多棱角、有一定的表面纹理、无塑性"花清项目采用质量较好的石屑及天然砂作为细集料。
(3)矿粉
它使混合料产生“加劲”效应，降低沥青的流动性，增加其粘度，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，其质量对混合料的稳定与抗车辙能力有很大关系，因而对矿粉的质量和用量应给予重视，矿粉的亲水系数应小于1，小于0.075mm颗粒的含量应大于75%。
(4)纤维与掺加剂
岳阳临港新区进港路采用木质素纤维，其用量为沥青混合料的0.3%。同时为使粗集料与沥青的粘附性更好地符合规范要求，在改性沥青中掺加耐热、耐水、长期性能好的 PA一1型液体抗剥落剂，掺量为沥青用量的0.3%。纤维、剥落剂各项技术性能满足规范要求。
3、级配比设计
SMA中粗集料多，变异性大，矿粉、沥青含量多，与AC有很大差异，采用传统的马歇尔试验方法进行SMA配合比设计，并不能全面反映SMA特性，但马氏试验设备简单，操作方便，有很强的操作性，考虑到目前的情况，我们主要采用马歇尔试验方法进行配合比设计，同时进行其它必要的检验。
(1)SMA级配范围及设计技术参数
岳阳临港新区进港路为了确定SMA的级配范围和技术参数，在配合比设计和试验段铺筑的过程中，多次邀请国内知名专家举行技术研讨会，分析当地的气候和实际情况，最后确定的SMA结构矿料级配范围及混合料设计参数，以4.75 mm为关键筛孔，选用通过量为23.9% ，27.0% ，29.9%左右，0.075 mm通过率均为 11%的3个档次，设计三组不同的级配，要求矿料间隙率应大于16.5%以填充较多的沥青，来保证 SMA的耐久性。根据矿料实际筛分结果，矿料初试设计级配为10～15 mm:5～10 mm :3～5 mm：机制砂 ：矿粉为 ：①级配 A=34：37：4：14：11;②级配 B=36:38:3:12:11;③级配 C=37.0:40.5:0:11.5:11.0。SMA的混合料设计参数如下表所示：
(2)初试级配的优选
先以4.75 mm通过率的关键筛孔，初试3种合成级配：
级配1)9.5～16.0:4.75～4.75: 天然砂:石屑:矿粉=39:43:3:5:10
级配2) 9.5～16.0:4.75～4.75:石屑:矿粉=39:40:11:10
级配3) 9.5～16.0:4.75～4.75:天然砂:石屑:矿粉=39:37:6:8:10
采用5.8%的油石化，进行马歇尔试验，试验结果见表2所示：
从试验结果来看，级配1多项指标不满足要求;级配2的空隙率(VV)偏大，沥青饱和度(VFA)偏小;级配3的VMA稍偏小，但对于高温稳定性要求较高的重交通路段或炎热地区，VMA可放宽到16.5%，所以级配3能基本满足要求。
(3)确定油石比
采用合成级配3，按照5.8%、6.1%、6.4%的油石比进行马歇尔试验，试验结果如表3所示：
根据以上试验结果，采用6.4%油石比时，流值偏大，稳定度偏低;采用5.8%油石比时，空隙率偏大;采用6.1%油石比的各项技术指标较理想&综合考虑集料密度偏低，湖南高温、多雨，水损害较严重等各种因素，经分析论证，决定试验路采用6.0%油石比，同时与采用6.2%油石比进行对比。
(4)目标配合比的检验
按所选用的矿料级配和油石比6.0%进行 目标配合 比可行性的检验。检验结果见表4，从表中可看出：本次 目标配合比设计可作为生产配合 比设计的依据。最终可确定目标配合比为 ：10～15 mm ：5～10mm：3～5 mm：机制砂：矿粉 =36:38:3:12:11，木质素纤维用量为沥青混合料的0.3%，最佳油石比6.3% (沥青用量5.93%)。
三、生产配合比设计
SMA混合料应根据目标配合比设计的结果，按规定的方法，进行生产配合比设计和试拌试铺验证。配合比设计步骤和目标配合比设计方法相同，矿料级配与沥青用量应力求与目标配合比设计接近。
1、生产级配的确定
将目标配合比B级配选定的冷料比例，按照流量曲线计算得到的实时流量提供给拌和搂控制室，各集料由冷料斗输送到烘干筒，以振动筛二次筛分后的热料仓材料级配为基础，进行生产配比的确定。本着尽可能接近目标级配的原则，经反复标定最终确定生产使用级配比例为:4号热料:3号热料:2号热:1号热料:矿粉=32:37:8:12:11。
2、试拌试铺质量验证
试拌试铺采用了6.0%，6.2%的两个油石比进行比较，验证结果表明，当油石比为 6.0%时，饱和度达不到要求，为避免路面泛油并结合工程实际经验，最终选择最佳油石比为6.0%，其空隙率为4.1%。实际施工中，进行试验段铺筑并现场取样，配比检验结果见表6，均满足设计要求，说明SMA生产级配设计是成功的，可生产使用。
四、小结
1、从 SMA成型机理看，集料的棱角性和级配对混合料的嵌挤作用有直接贡献。
2、SMA级配设计中应重视 0.075，2.36，4.75 mm三个 关 键 筛 孔 区 段 的 通 过 率，尤 其 2.36～ 4.75mm之间的集料含量，对 SMA的各项体积指标有明显的影响。
3、矿料设计级配的确定应以4.75 mm通过率为变化点，用 VCAmin < VCADRC及 VMA>17% (或16.5%)为控制目标。如果有多组级配都达到这一基本条件，应以4.75 mm通过率较大者优先。
4、沥青用量的选择应以目标空隙率为关键，并 结合实际工程试验的检测结果以及路用性能的特殊要求作适当调整。
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