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【摘 要】 近年来，随着我国交通事业的迅猛发展，我国在公路交通建设方面取得了世界瞩目的成就。沥青玛脂碎石（SMA）是目前国际上公认的一种抗变形能力强、耐久性较好、综合路用性能明显改善的沥青面层混合料，具有抗滑耐磨、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙和有效地减少低温开裂的特性，相比较传统沥青路面，SMA沥青路面寿命延长20%～40%。在国内外的很多公路中，大量采用该结构作为路面的上面层，得到了很好的效果。SMA混合料对原材料的选择十分严格，且由于施工工艺要求高，配合比控制极易造成路面质量的波动。大量的工程实践表明，SMA混合料中，原材料的质量控制和配合比设计是确保路面质量的基础，做好原材料质量控制和配合比设计就尤为重要。
【关键词】 SMA沥青；混合料配合比；设计
一、SMA的概括
SMA即为沥青马蹄脂碎石混合料，它属于现代新型沥青混合料结构，源于上世纪六十年代的德国，并与上世纪末进入我国市场建设的发展中。由于它是由沥青结合料和含有矿粉、纤维稳定剂等材料的沥青马蹄脂胶浆，一起填充于石嵌结构的空隙中而形成的，因此它具有良好的水稳定性能，抗高温、低温稳定性能，以及良好的耐久性和抗滑性能。由此可见，SMA路面能够极大地提高路面质量，因此在我国公路建设中得到了普遍应用。
二、SMA在国内外的现状
SMA源于德国。在20纪60年代，德国普遍采用“浇筑式沥青混凝土”路面。在该类型的路面结构中，沥青含量为12%左右，矿粉含量高，导致路面出现车辙的现象十分严重。同时，汽车为了防滑需要，使用带钉的轮胎，使得路面磨耗特别严重。因此，为了克服日益严重的车辙，减少路面的磨耗，德国公路工作者对沥青混合料的配合比进行了调整，通过增大粗集料的比例，添加纤维稳定剂，形成具有良好的整体强度的路面结构，这是SMA结构路面的雏形。1984年，德国交通部门制定并推广了SMA路面的设计及施工规范，使得该路面结构得以完善。随后，该结构在瑞典、芬兰等欧洲国家得到了广泛的推广和应用。20纪90年代，SMA结构路面在美国得到了广泛的推广和应用。1992年，我国在建设首都机场高速公路时，率先采用了SMA技术，这是我国首次使用该结构。2002年，在建设长春扶余高速公路时，路面上面层均采用了SMA技术。同年，我国发布了SHCF40-01-2002公路沥青玛脂碎石路面技术指南，这对在我国推广和应用SMA路面结构起到了重要作用。2007年在山西长邯高速公路上采用了SMA路面结构，整体提高了高速公路的路面性能。目前，SMA路面结构在我国许多省市的公路建设中得到大规模推广和应用。
三、SMA路面结构的原理及特性
在SMA混合料中，粗集料用量多，占矿料总量的70%以上；矿粉用量多，为8%～12%；沥青用量多，为5.5%～6.5%，比密级配沥青混凝土大1%左右；细集料用量少，为10%左右。1）在SMA结构中，粗集料多，约占矿料总量的70%以上，同时矿料采用的间断级配，使得在粗集料的颗粒之间能够形成良好的嵌挤，提高路面的整体强度，使路面具有良好的抗车轍能力。2）在SMA结构中，矿粉和沥青用量较多，加入的纤维作为稳定剂，使得沥青玛脂在粗集料表面的充分包裹，在集料间隙间的有效填充。当温度下降或者混合料收缩变形时，玛脂优越的粘结作用，使得路面具有良好的低温变形性能。3）在SMA结构中，空隙率约为4%，良好的隔水作用，起到对下面的沥青层和基层良好的保护作用；再加上玛脂良好的粘结性能，极大的改善混合料的水稳定性，可使得路面具有较高的整体强度和稳定性。4）在SMA路面中，由于矿料采用间断级配，粗集料含量高，压实后的路面表面形成大的孔隙，构造深度大，可有效降低路面噪声，极大的提高路面的抗滑性能。5）在SMA路面中，由于沥青用量多，实现玛脂对混合料结构的有效填充，有效提高混合料的耐老化性能，使得其耐疲劳性大大优于密级配沥青混凝土。
四、SMA混合料配合比设计中对材料质量的要求
在SMA路面结构中，原材料的质量是保证路面质量的基础。原材料的质量控制是工程质量控制一项很重要的内容，在公路工程建设中起着举足轻重的作用。
1）粗集料。在SMA混合料中，粗集料之间形成良好的嵌挤是该路面具有较好的高温稳定性的主要原因。要在粗集料之间形成良好的嵌挤，很大程度上取决于集料的坚韧性、颗粒形状和棱角，这对SMA路面结构能否成功具有关键性的决定意义。为SMA混合料选择粗集料时，应使用机制的、洁净的非吸水性集料，石质必须坚硬耐磨，外观接近于立方体，以保证混合料形成良好的嵌挤。选择集料时，必须限制扁平颗粒的集料含量，要求非破碎面颗粒的含量不得超过5%，不得使用石灰石等碳酸盐类集料及任何磨光值不足的集料。
2）细集料。在SMA混合料中，细集料只占10%左右的比重，但其对SMA路面性能的影响却是不容忽视的。在混合料中，应使用机制砂。机制砂是由坚硬的岩石反复破碎而制成，其具有良好的棱角性能利于嵌挤的形成，对提高混合料的高温稳定性具有重要意义。机制砂要求防水、防潮、防污染，3mm以上的筛除，0.075mm以下要吹掉。
3）矿粉。填料必须采用由石灰石磨细的矿粉。矿粉要求保持干燥，能够从石粉仓中自由流出。
4）纤维稳定剂。在路面结构中，可使用的纤维种类很多，主要分为木质素纤维、矿物纤维及有机纤维三类。在本文中，以木质素纤维作为稳定剂。在SMA混合料中，木质素纤维的作用是：a.分散作用，可适当分散由沥青和矿粉组成的胶团。b.吸附及吸收沥青。在SMA结构中，木质素纤维充分吸附和吸收沥青，增加沥青膜的厚度，有利于提高混合料的耐久性。c.稳定作用，提高沥青膜的稳定状态。在夏季，沥青受热膨胀，在纤维内部形成的空隙作为缓冲，限制自由沥青的泛油现象，利于提高混合料的高温稳定性。d.增粘作用。木质素纤维可有效提高沥青与矿粉的粘附性，使得混合料之间的粘结力增强。5）沥青结合料。在SMA结构中，要求沥青结合料必须具有较高的粘度，以保证其与集料之间良好的粘附，从而保证SMA路面的高温稳定性和低温韧性；同时，还应符合重交通道路沥青技术要求。 五、工程概述
某高速公路全线长65.545Km。据预测，该高速交通量繁重，为了延长其路面使用寿命，解决沥青路面常见的车辙、水损坏问题，沥青路面结构采用如下结构型式：沥青路面结构型式为8cmAC-25+6cmAC-20+4cmSMA-13。
（一）确定设计级配
根据规范要求，在工程设计级配范围内，调整各种矿料比例，设计三组不同粗细的初试级配，三组级配的粗集料骨架分界筛孔的通过率处于级配范围的中值、中值±3%附近，矿粉数量均为10%左右。级配1、级配2和级配3这三种级配4.75mm筛孔通过率分别为24.2%、27.5%、29.7%。
根据以往工程的经验，选用6.2%的油石比分别用以上三种配比拌制沥青混合料，并分别进行标准马歇尔试验，每组制作4个马歇尔试件，试件的击实次数为双面75次，测定VCAmix及VMA等指标，在满足VCAmix16.5%的要求将其结果汇总。
（二）确定设计沥青用量
根据所选择的设计级配和初试油石比试验的空隙率结果，按选定的配合比称取矿料，以6.2%油石比为中值，按0.3%为间距，再增加2种油石比：5.9%、6.5%，成型标准马歇尔试件，计算空隙率等各项体积指标，一组四个试件。
（三）配合比设计检验
按照要求对SMA混合料的配合比设计进行检验，谢伦堡析漏试验、肯特堡飞散试验等各项试验以检验其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性。
（四）生产配合比设计
拌和厂冷料仓的集料按目标配合比确定的比例进入烘干筒烘干 后，若采用间歇式拌和机，则烘干的热料经过二次筛分重新分成几个 不同粒级的集料，分别进入拌和机的热料仓。各个热料仓中，集料颗 粒组成已不同于冷料仓。因此需要重新进行矿料配合比计算，以确定 各个热料仓集料进入拌和室的比例并检验最佳沥青用量，这一过程即 为生产配合比设计。
生产配合比设计流程：校核料场集料颗粒组成→热料仓集料筛分试验→热料仓集料配合比设计→马歇尔试验检验，确定生产配合比的最佳沥青用量。
①料场集料颗粒组成的校核
对料场中各种粗细集料均要重新取样，进行筛分试验。若筛分结果发现集料的颗粒组成与进行目标配合比设计时有明显差别，则要重新进行矿料配合比计算，重新确定各冷料仓的出料比例。
②热料仓集料筛分试验
对各个热料仓的的矿料取样做筛分试验，得出各热料仓的颗粒组 成，用于进行热料仓矿料配合比设计。
③热料仓矿料配合比设计
根据各热料仓集料的颗粒组成，计算出拌和时从各个热料仓的取料比例，得出混合后矿料的级配，即生产配合比。所确定的生产配合比必须符合规范设计范围的要求。在这个阶段中，如果经计算得出的从各个热料仓取料比例严重失衡，则需调整从冷料仓进料的比例，以达到供料均衡，提高生产率。
④马歇尔试验检验
用矿料生产配合比集配组成，目标配合比设計阶段得出的最佳沥 青用量，以及最佳用量的±3%等三种沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。
确定各热料仓矿料和矿粉的用量。必须从二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分，根据筛分结果，通过计算，使矿质混合料的级配符合目标配合比设计级配规定，并特别注意使0.075mm、4.75mm和9.5mm的筛孔通过量控制接近目标配合比设计级配，以确定各热料仓和矿粉的用料比例，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。根据目标配合比进行生产配合比，其结果为：4#：3#：2#：1#：矿粉=45：26：6：12：11。采用矿料生产配合比级配组成和目标配合比设计阶段得出的最佳沥青用量，进行马歇尔试验和车辙试验，各项指标均达到设计要求。
结语
SMA结构路面具有抗滑耐磨、抗疲劳、抗高温车辙和有效地减少低温开裂的技术优势，具有良好的路用性能。材料是保证工程质量的首要条件。SMA混合料对原材料具有很高的要求。严格确保SMA配合比的设计，确保原材料质量，为确保工程质量奠定基础。
参考文献：
[1]张燕萍，倪亚岑.SMA沥青路面配合比设计[J].山西建筑.2007（14）
[2]钟智勇，杨和平.SMA沥青路面目标配合比设计[J].公路与汽运.2006（02）
[3]孟书涛，魏道新.SMA沥青路面抗车辙性能研究[J].公路交通科技.2005（12）
【关键词】 SMA沥青；混合料配合比；设计
一、SMA的概括
SMA即为沥青马蹄脂碎石混合料，它属于现代新型沥青混合料结构，源于上世纪六十年代的德国，并与上世纪末进入我国市场建设的发展中。由于它是由沥青结合料和含有矿粉、纤维稳定剂等材料的沥青马蹄脂胶浆，一起填充于石嵌结构的空隙中而形成的，因此它具有良好的水稳定性能，抗高温、低温稳定性能，以及良好的耐久性和抗滑性能。由此可见，SMA路面能够极大地提高路面质量，因此在我国公路建设中得到了普遍应用。
二、SMA在国内外的现状
SMA源于德国。在20纪60年代，德国普遍采用“浇筑式沥青混凝土”路面。在该类型的路面结构中，沥青含量为12%左右，矿粉含量高，导致路面出现车辙的现象十分严重。同时，汽车为了防滑需要，使用带钉的轮胎，使得路面磨耗特别严重。因此，为了克服日益严重的车辙，减少路面的磨耗，德国公路工作者对沥青混合料的配合比进行了调整，通过增大粗集料的比例，添加纤维稳定剂，形成具有良好的整体强度的路面结构，这是SMA结构路面的雏形。1984年，德国交通部门制定并推广了SMA路面的设计及施工规范，使得该路面结构得以完善。随后，该结构在瑞典、芬兰等欧洲国家得到了广泛的推广和应用。20纪90年代，SMA结构路面在美国得到了广泛的推广和应用。1992年，我国在建设首都机场高速公路时，率先采用了SMA技术，这是我国首次使用该结构。2002年，在建设长春扶余高速公路时，路面上面层均采用了SMA技术。同年，我国发布了SHCF40-01-2002公路沥青玛脂碎石路面技术指南，这对在我国推广和应用SMA路面结构起到了重要作用。2007年在山西长邯高速公路上采用了SMA路面结构，整体提高了高速公路的路面性能。目前，SMA路面结构在我国许多省市的公路建设中得到大规模推广和应用。
三、SMA路面结构的原理及特性
在SMA混合料中，粗集料用量多，占矿料总量的70%以上；矿粉用量多，为8%～12%；沥青用量多，为5.5%～6.5%，比密级配沥青混凝土大1%左右；细集料用量少，为10%左右。1）在SMA结构中，粗集料多，约占矿料总量的70%以上，同时矿料采用的间断级配，使得在粗集料的颗粒之间能够形成良好的嵌挤，提高路面的整体强度，使路面具有良好的抗车轍能力。2）在SMA结构中，矿粉和沥青用量较多，加入的纤维作为稳定剂，使得沥青玛脂在粗集料表面的充分包裹，在集料间隙间的有效填充。当温度下降或者混合料收缩变形时，玛脂优越的粘结作用，使得路面具有良好的低温变形性能。3）在SMA结构中，空隙率约为4%，良好的隔水作用，起到对下面的沥青层和基层良好的保护作用；再加上玛脂良好的粘结性能，极大的改善混合料的水稳定性，可使得路面具有较高的整体强度和稳定性。4）在SMA路面中，由于矿料采用间断级配，粗集料含量高，压实后的路面表面形成大的孔隙，构造深度大，可有效降低路面噪声，极大的提高路面的抗滑性能。5）在SMA路面中，由于沥青用量多，实现玛脂对混合料结构的有效填充，有效提高混合料的耐老化性能，使得其耐疲劳性大大优于密级配沥青混凝土。
四、SMA混合料配合比设计中对材料质量的要求
在SMA路面结构中，原材料的质量是保证路面质量的基础。原材料的质量控制是工程质量控制一项很重要的内容，在公路工程建设中起着举足轻重的作用。
1）粗集料。在SMA混合料中，粗集料之间形成良好的嵌挤是该路面具有较好的高温稳定性的主要原因。要在粗集料之间形成良好的嵌挤，很大程度上取决于集料的坚韧性、颗粒形状和棱角，这对SMA路面结构能否成功具有关键性的决定意义。为SMA混合料选择粗集料时，应使用机制的、洁净的非吸水性集料，石质必须坚硬耐磨，外观接近于立方体，以保证混合料形成良好的嵌挤。选择集料时，必须限制扁平颗粒的集料含量，要求非破碎面颗粒的含量不得超过5%，不得使用石灰石等碳酸盐类集料及任何磨光值不足的集料。
2）细集料。在SMA混合料中，细集料只占10%左右的比重，但其对SMA路面性能的影响却是不容忽视的。在混合料中，应使用机制砂。机制砂是由坚硬的岩石反复破碎而制成，其具有良好的棱角性能利于嵌挤的形成，对提高混合料的高温稳定性具有重要意义。机制砂要求防水、防潮、防污染，3mm以上的筛除，0.075mm以下要吹掉。
3）矿粉。填料必须采用由石灰石磨细的矿粉。矿粉要求保持干燥，能够从石粉仓中自由流出。
4）纤维稳定剂。在路面结构中，可使用的纤维种类很多，主要分为木质素纤维、矿物纤维及有机纤维三类。在本文中，以木质素纤维作为稳定剂。在SMA混合料中，木质素纤维的作用是：a.分散作用，可适当分散由沥青和矿粉组成的胶团。b.吸附及吸收沥青。在SMA结构中，木质素纤维充分吸附和吸收沥青，增加沥青膜的厚度，有利于提高混合料的耐久性。c.稳定作用，提高沥青膜的稳定状态。在夏季，沥青受热膨胀，在纤维内部形成的空隙作为缓冲，限制自由沥青的泛油现象，利于提高混合料的高温稳定性。d.增粘作用。木质素纤维可有效提高沥青与矿粉的粘附性，使得混合料之间的粘结力增强。5）沥青结合料。在SMA结构中，要求沥青结合料必须具有较高的粘度，以保证其与集料之间良好的粘附，从而保证SMA路面的高温稳定性和低温韧性；同时，还应符合重交通道路沥青技术要求。 五、工程概述
某高速公路全线长65.545Km。据预测，该高速交通量繁重，为了延长其路面使用寿命，解决沥青路面常见的车辙、水损坏问题，沥青路面结构采用如下结构型式：沥青路面结构型式为8cmAC-25+6cmAC-20+4cmSMA-13。
（一）确定设计级配
根据规范要求，在工程设计级配范围内，调整各种矿料比例，设计三组不同粗细的初试级配，三组级配的粗集料骨架分界筛孔的通过率处于级配范围的中值、中值±3%附近，矿粉数量均为10%左右。级配1、级配2和级配3这三种级配4.75mm筛孔通过率分别为24.2%、27.5%、29.7%。
根据以往工程的经验，选用6.2%的油石比分别用以上三种配比拌制沥青混合料，并分别进行标准马歇尔试验，每组制作4个马歇尔试件，试件的击实次数为双面75次，测定VCAmix及VMA等指标，在满足VCAmix
（二）确定设计沥青用量
根据所选择的设计级配和初试油石比试验的空隙率结果，按选定的配合比称取矿料，以6.2%油石比为中值，按0.3%为间距，再增加2种油石比：5.9%、6.5%，成型标准马歇尔试件，计算空隙率等各项体积指标，一组四个试件。
（三）配合比设计检验
按照要求对SMA混合料的配合比设计进行检验，谢伦堡析漏试验、肯特堡飞散试验等各项试验以检验其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性。
（四）生产配合比设计
拌和厂冷料仓的集料按目标配合比确定的比例进入烘干筒烘干 后，若采用间歇式拌和机，则烘干的热料经过二次筛分重新分成几个 不同粒级的集料，分别进入拌和机的热料仓。各个热料仓中，集料颗 粒组成已不同于冷料仓。因此需要重新进行矿料配合比计算，以确定 各个热料仓集料进入拌和室的比例并检验最佳沥青用量，这一过程即 为生产配合比设计。
生产配合比设计流程：校核料场集料颗粒组成→热料仓集料筛分试验→热料仓集料配合比设计→马歇尔试验检验，确定生产配合比的最佳沥青用量。
①料场集料颗粒组成的校核
对料场中各种粗细集料均要重新取样，进行筛分试验。若筛分结果发现集料的颗粒组成与进行目标配合比设计时有明显差别，则要重新进行矿料配合比计算，重新确定各冷料仓的出料比例。
②热料仓集料筛分试验
对各个热料仓的的矿料取样做筛分试验，得出各热料仓的颗粒组 成，用于进行热料仓矿料配合比设计。
③热料仓矿料配合比设计
根据各热料仓集料的颗粒组成，计算出拌和时从各个热料仓的取料比例，得出混合后矿料的级配，即生产配合比。所确定的生产配合比必须符合规范设计范围的要求。在这个阶段中，如果经计算得出的从各个热料仓取料比例严重失衡，则需调整从冷料仓进料的比例，以达到供料均衡，提高生产率。
④马歇尔试验检验
用矿料生产配合比集配组成，目标配合比设計阶段得出的最佳沥 青用量，以及最佳用量的±3%等三种沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。
确定各热料仓矿料和矿粉的用量。必须从二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分，根据筛分结果，通过计算，使矿质混合料的级配符合目标配合比设计级配规定，并特别注意使0.075mm、4.75mm和9.5mm的筛孔通过量控制接近目标配合比设计级配，以确定各热料仓和矿粉的用料比例，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。根据目标配合比进行生产配合比，其结果为：4#：3#：2#：1#：矿粉=45：26：6：12：11。采用矿料生产配合比级配组成和目标配合比设计阶段得出的最佳沥青用量，进行马歇尔试验和车辙试验，各项指标均达到设计要求。
结语
SMA结构路面具有抗滑耐磨、抗疲劳、抗高温车辙和有效地减少低温开裂的技术优势，具有良好的路用性能。材料是保证工程质量的首要条件。SMA混合料对原材料具有很高的要求。严格确保SMA配合比的设计，确保原材料质量，为确保工程质量奠定基础。
参考文献：
[1]张燕萍，倪亚岑.SMA沥青路面配合比设计[J].山西建筑.2007（14）
[2]钟智勇，杨和平.SMA沥青路面目标配合比设计[J].公路与汽运.2006（02）
[3]孟书涛，魏道新.SMA沥青路面抗车辙性能研究[J].公路交通科技.2005（12）