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摘要：SMA 是一种路用性能优越的热拌沥青混合料类型，在高速公路路面、城市道路建設方面被广泛应用。它与普通沥青混凝土的设计、施工控制存在一些差异；在推广应用过程中存在一些问题。本文介绍了SMA的性能、原理、施工控制中应注意的问题。
关键词：SMA 性能 施工
一、SMA的起源及应用情况。
沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt，简称SMA) 是一种由优质沥青、纤维稳定剂、矿粉以及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配粗集料骨架间隙的新型沥青混合料,主要用于沥青混凝土路面上面层,具有平整、粗糙、坚实、耐久、抗裂、抗冻和抗水害等多方面的综合优越性能,在高速公路路面、城市道路建设方面被广泛应用。
它起源于20世纪60年代的德国，德文称Splitmastixasphalt，简称为SMA。第一条SMA 路面始建于20 世纪60 年代中期, 至今仍然在良好的使用着。从上世纪80年代起, SMA 首先在北欧的瑞典、芬兰等国得到了广泛应用, 并很快推广到全欧洲。现在在德国, SMA 已经成了最主要的沥青路面表面层结构类型。
1993年，SMA在我国首都机场高速公路首次应用。SMA 进入中国后, 从初步的试验路到现在公路、民航、市政大规模的应用推广, 从一开始完全照搬国外技术到充分结合国情对 SMA 技术进行吸收、改进, 从不成熟到系统、成熟的应用, 期间经历了一个曲折的过程。
据不完全统计, 全国公路部门修建的 SMA实体工程或者试验路超过 60 个工程, 建设里程超过2000km, 仅江苏省截止到 2005 年, 在高速公路上铺筑的 SMA 路面已经超过 1000km[1]。
二、SMA优良性能及其机理
1.SMA的优良性能
相比其他类型的沥青混合料，SMA具有以下优点：
高温稳定性好，普通AC的动稳定度为1500～2000次/mm，改性AC可达3000次/mm，而SMA的动稳定度可达5000～6000次/mm。
抗滑性能好，AC混合料的构造深度平均为0.7～0.8mm，而SMA的构造深度可达1.0～1.2mm。
抗渗水性能良好，AK、AC等级配的混合料的渗水系数一般为80～120ml/min，而SMA的为20ml/min，基本不渗水。
低温性能良好，由于SMA的油石比比较高，低温情况下，SMA的低温抗开裂性能也优于其他类型的混合料。
疲劳性能好，在应力控制模式下SMA-13的疲劳寿命大约为200万次，AC-13的疲劳寿命大约为30万次。
2.SMA优良性能形成机理
沥青混合料有三种类型：密实悬浮结构、骨架密实型，骨架透水型[2]。AC级配就是典型的密实悬浮结构，其抗渗水性能、抗低温性能、平整度等都比较好，但高温稳定性较差；骨架透水型的代表级配就是OGFC，混合料主要由骨料构成，基本没细集料、粉料，孔隙率可到20%以上，路面上的积水可以通过空隙迅速排走，防止形成水务，车辆行驶的噪音也较低，但由于沥青用量少，疲劳耐久性较差，空隙容易被灰尘堵塞，从而影响排水性能；骨架密实型结构典型的代表就是SMA结构，SMA优良性能就是由此结构类型决定的。
三、SMA的施工控制
SMA与普通沥青砼的施工大同小异。下面介绍一下SMA与普通沥青砼异同之处：
1.材料
SMA的现场施工工艺与普通沥青砼区别不大，不同之处主要在材料不同，因此原材料的优劣直接影响了沥青砼的质量。
1.1石料
SMA采用的石料与普通沥青混凝土的要求相同，都要求石质坚硬，耐磨，颗粒规格接近立方体，碱性或中性。由于SMA的强度、高温抵抗能力主要来源于骨料嵌挤形成的，因此石料的强度在SMA中的重要性比普通沥青砼更为明显。
1.2沥青
由于SMA的油石比相对于普通沥青砼高，所以一般要求使用的沥青为改性沥青，以防止泛油。
1.3纤维稳定剂
由于SMA油石比高，必须添加了纤维稳定剂。纤维能够在高温时吸附多余的游离沥青，低温时起到承担抗拉应力的作用，从而加强了SMA的高温、低温性能。
2.拌合楼后场控制
2.1冷料仓控制
由于SMA的级配为断级配，粗骨料占了70～80%，细集料只占了10～15%，粉料占了10%左右。由于SMA的上述特点，给混合料的拌和带来不少困难。首先是热料仓的材料数量严重不均匀，粗集料仓一个料斗经常不够，细集料经常溢料，由于SMA 不允许使用回收粉尘，而集料中一般含粉尘又较多，袋式回收装置很快会被填满，此时必须停止拌和，将回收粉尘排放出去，所以拌和过程中，真正拌和时间不多，放料，等料，排料占了大半时间，因此，SMA的生产效率较低。应适当增加1个冷料仓做为粗骨料仓。
2.2拌合时间
由于SMA添加了纤维稳定剂，因此干拌时间应适当增加5～10s，喷入沥青后湿拌时间应最少增加5s。
2.3 纤维稳定剂的添加
SMA纤维稳定剂可人工添加，但为确保添加数量的精确性和可靠性，纤维稳定剂添加最好采用专用添加设备。纤维添加剂应做好防潮、防火工作。采用木质纤维的应提醒工人定时到纤维投放口察看，发现有大块的纤维卡在投放口的应及时将纤维块切碎。
2.4温度控制
SMA的最佳出料温度控制在175～185℃之间，超过190℃、低于160℃应坚决废弃。
3.现场施工控制
3.1施工温度控制
SMA混合料内部含有大量沥青玛蹄脂胶浆,粘度大,温度低时很难压实。因而确保摊铺碾压温度尤为重要(温度控制要求见表1)[4] 。
3.2摊铺工艺
SMA混合料在摊铺时应尽量连续施工,以减少摊铺机和压路机的停顿,尽量减少接缝,提高路面平整度。为提高路面的平整度,宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。由于改性沥青粘度较大,粘附力强,部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构,胶轮易粘附混合料细颗粒,影响平整度,所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2m/min,做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,禁止随意变换速度或中途停顿。当发生特殊情况使供料不足时, 应采用运料车集中等候集中摊铺的方式,做好临时接头。
3.3碾压工艺
SMA混合料的压实工艺本着以下原则进行:按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压,压路机必须紧跟摊铺机的后面,只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果,压实速度控制在4～5km/h。碾压速度均衡,倒退时关闭振动,方向要逐渐地改变,不许拧着弯行走,对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压,消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、突然刹车或停车休息。初压碾压1～2遍,复压加振碾压2～3遍,终压采用钢轮静碾或不振动振动压路机碾压1～2遍。
4.接缝处理
SMA 混合料的铺筑应尽量避免产生纵向冷接缝；对无法避免会产生的纵横缝, 在摊铺前应对缝的位置进行规划，力求将接缝的数量降到最低限度；表面层纵横缝的位置应按照规范的要求,与下层的缝错开。摊铺过程中因无法预见的原因被迫暂停摊铺,且混合料已经冷却到140℃以下时,应设冷接缝。当天摊铺作业结束时, 铺筑层的摊铺末端应设置冷接缝,接缝宜在混合料尚未完全冷却结硬之前用切缝机将端部不合格的混合料切除掉,注意应使切缝与路面垂直,重新摊铺前将切缝用清水冲干净,完全干燥后涂乳化沥青后方可摊铺混合料。
四、施工中应该注意的问题
1.由于SMA中矿粉的添加量大，也添加纤维稳定剂，这些都是常温状态，因此集料的烘干温度应比普通沥青混合料高10℃左右。
2.改性沥青SMA 混合料在运输过程中都必须加盖棉蓬布,防止混合料的冷却,必要时可以将表层的混合料铲除。
3.SMA 混合料的摊铺、碾压要一气呵成, 在尽可能高的温度下进行,所有施工工序必须在混合料下降到120℃以前全部完成，以保证其平整度。
4.由于市政施工多数在半封闭交通条件下进行，施工时间在下半夜，因此应规划好施工长度及SMA混合料的出料数量，尽量减少摊铺机等料、多余废料等情况。
5.施工前应关注天气状况，减少在雨天、湿度大的条件下施工。
结束语
要提高SMA路面路用性能,应从配合比设计及施工质量方面下手,严格把好原材料、混合料和施工过程质量关。
SMA面层的施工质量对于市政道路的工程质量至关重要。而要保证SMA面层的施工质量, 则必须从摊铺过程中温度、速度、找平、碾压等各方面着手,特别是施工温度和碾压速度、碾压遍数,区别于普通的沥青混合料,并对施工中应注意的质量环节进行严格控制。
参考文献：
[1]孙澎涛 沥青玛蹄脂碎石(SMA)的应用及其在中国的发展公路交通科技应用技术版[J] 2006.07
[2]张肖宁 沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用[M]北京:人民交通出版社,2006
[3]沈金安，李福普SMA路面设计与铺筑[M]北京:人民交通出版社,2003
[4]公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)[S]
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：SMA 性能 施工
一、SMA的起源及应用情况。
沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Matrix Asphalt，简称SMA) 是一种由优质沥青、纤维稳定剂、矿粉以及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配粗集料骨架间隙的新型沥青混合料,主要用于沥青混凝土路面上面层,具有平整、粗糙、坚实、耐久、抗裂、抗冻和抗水害等多方面的综合优越性能,在高速公路路面、城市道路建设方面被广泛应用。
它起源于20世纪60年代的德国，德文称Splitmastixasphalt，简称为SMA。第一条SMA 路面始建于20 世纪60 年代中期, 至今仍然在良好的使用着。从上世纪80年代起, SMA 首先在北欧的瑞典、芬兰等国得到了广泛应用, 并很快推广到全欧洲。现在在德国, SMA 已经成了最主要的沥青路面表面层结构类型。
1993年，SMA在我国首都机场高速公路首次应用。SMA 进入中国后, 从初步的试验路到现在公路、民航、市政大规模的应用推广, 从一开始完全照搬国外技术到充分结合国情对 SMA 技术进行吸收、改进, 从不成熟到系统、成熟的应用, 期间经历了一个曲折的过程。
据不完全统计, 全国公路部门修建的 SMA实体工程或者试验路超过 60 个工程, 建设里程超过2000km, 仅江苏省截止到 2005 年, 在高速公路上铺筑的 SMA 路面已经超过 1000km[1]。
二、SMA优良性能及其机理
1.SMA的优良性能
相比其他类型的沥青混合料，SMA具有以下优点：
高温稳定性好，普通AC的动稳定度为1500～2000次/mm，改性AC可达3000次/mm，而SMA的动稳定度可达5000～6000次/mm。
抗滑性能好，AC混合料的构造深度平均为0.7～0.8mm，而SMA的构造深度可达1.0～1.2mm。
抗渗水性能良好，AK、AC等级配的混合料的渗水系数一般为80～120ml/min，而SMA的为20ml/min，基本不渗水。
低温性能良好，由于SMA的油石比比较高，低温情况下，SMA的低温抗开裂性能也优于其他类型的混合料。
疲劳性能好，在应力控制模式下SMA-13的疲劳寿命大约为200万次，AC-13的疲劳寿命大约为30万次。
2.SMA优良性能形成机理
沥青混合料有三种类型：密实悬浮结构、骨架密实型，骨架透水型[2]。AC级配就是典型的密实悬浮结构，其抗渗水性能、抗低温性能、平整度等都比较好，但高温稳定性较差；骨架透水型的代表级配就是OGFC，混合料主要由骨料构成，基本没细集料、粉料，孔隙率可到20%以上，路面上的积水可以通过空隙迅速排走，防止形成水务，车辆行驶的噪音也较低，但由于沥青用量少，疲劳耐久性较差，空隙容易被灰尘堵塞，从而影响排水性能；骨架密实型结构典型的代表就是SMA结构，SMA优良性能就是由此结构类型决定的。
三、SMA的施工控制
SMA与普通沥青砼的施工大同小异。下面介绍一下SMA与普通沥青砼异同之处：
1.材料
SMA的现场施工工艺与普通沥青砼区别不大，不同之处主要在材料不同，因此原材料的优劣直接影响了沥青砼的质量。
1.1石料
SMA采用的石料与普通沥青混凝土的要求相同，都要求石质坚硬，耐磨，颗粒规格接近立方体，碱性或中性。由于SMA的强度、高温抵抗能力主要来源于骨料嵌挤形成的，因此石料的强度在SMA中的重要性比普通沥青砼更为明显。
1.2沥青
由于SMA的油石比相对于普通沥青砼高，所以一般要求使用的沥青为改性沥青，以防止泛油。
1.3纤维稳定剂
由于SMA油石比高，必须添加了纤维稳定剂。纤维能够在高温时吸附多余的游离沥青，低温时起到承担抗拉应力的作用，从而加强了SMA的高温、低温性能。
2.拌合楼后场控制
2.1冷料仓控制
由于SMA的级配为断级配，粗骨料占了70～80%，细集料只占了10～15%，粉料占了10%左右。由于SMA的上述特点，给混合料的拌和带来不少困难。首先是热料仓的材料数量严重不均匀，粗集料仓一个料斗经常不够，细集料经常溢料，由于SMA 不允许使用回收粉尘，而集料中一般含粉尘又较多，袋式回收装置很快会被填满，此时必须停止拌和，将回收粉尘排放出去，所以拌和过程中，真正拌和时间不多，放料，等料，排料占了大半时间，因此，SMA的生产效率较低。应适当增加1个冷料仓做为粗骨料仓。
2.2拌合时间
由于SMA添加了纤维稳定剂，因此干拌时间应适当增加5～10s，喷入沥青后湿拌时间应最少增加5s。
2.3 纤维稳定剂的添加
SMA纤维稳定剂可人工添加，但为确保添加数量的精确性和可靠性，纤维稳定剂添加最好采用专用添加设备。纤维添加剂应做好防潮、防火工作。采用木质纤维的应提醒工人定时到纤维投放口察看，发现有大块的纤维卡在投放口的应及时将纤维块切碎。
2.4温度控制
SMA的最佳出料温度控制在175～185℃之间，超过190℃、低于160℃应坚决废弃。
3.现场施工控制
3.1施工温度控制
SMA混合料内部含有大量沥青玛蹄脂胶浆,粘度大,温度低时很难压实。因而确保摊铺碾压温度尤为重要(温度控制要求见表1)[4] 。
3.2摊铺工艺
SMA混合料在摊铺时应尽量连续施工,以减少摊铺机和压路机的停顿,尽量减少接缝,提高路面平整度。为提高路面的平整度,宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。由于改性沥青粘度较大,粘附力强,部分摊铺机的后雪橇是胶轮式结构,胶轮易粘附混合料细颗粒,影响平整度,所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2m/min,做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,禁止随意变换速度或中途停顿。当发生特殊情况使供料不足时, 应采用运料车集中等候集中摊铺的方式,做好临时接头。
3.3碾压工艺
SMA混合料的压实工艺本着以下原则进行:按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压,压路机必须紧跟摊铺机的后面,只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果,压实速度控制在4～5km/h。碾压速度均衡,倒退时关闭振动,方向要逐渐地改变,不许拧着弯行走,对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压,消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、突然刹车或停车休息。初压碾压1～2遍,复压加振碾压2～3遍,终压采用钢轮静碾或不振动振动压路机碾压1～2遍。
4.接缝处理
SMA 混合料的铺筑应尽量避免产生纵向冷接缝；对无法避免会产生的纵横缝, 在摊铺前应对缝的位置进行规划，力求将接缝的数量降到最低限度；表面层纵横缝的位置应按照规范的要求,与下层的缝错开。摊铺过程中因无法预见的原因被迫暂停摊铺,且混合料已经冷却到140℃以下时,应设冷接缝。当天摊铺作业结束时, 铺筑层的摊铺末端应设置冷接缝,接缝宜在混合料尚未完全冷却结硬之前用切缝机将端部不合格的混合料切除掉,注意应使切缝与路面垂直,重新摊铺前将切缝用清水冲干净,完全干燥后涂乳化沥青后方可摊铺混合料。
四、施工中应该注意的问题
1.由于SMA中矿粉的添加量大，也添加纤维稳定剂，这些都是常温状态，因此集料的烘干温度应比普通沥青混合料高10℃左右。
2.改性沥青SMA 混合料在运输过程中都必须加盖棉蓬布,防止混合料的冷却,必要时可以将表层的混合料铲除。
3.SMA 混合料的摊铺、碾压要一气呵成, 在尽可能高的温度下进行,所有施工工序必须在混合料下降到120℃以前全部完成，以保证其平整度。
4.由于市政施工多数在半封闭交通条件下进行，施工时间在下半夜，因此应规划好施工长度及SMA混合料的出料数量，尽量减少摊铺机等料、多余废料等情况。
5.施工前应关注天气状况，减少在雨天、湿度大的条件下施工。
结束语
要提高SMA路面路用性能,应从配合比设计及施工质量方面下手,严格把好原材料、混合料和施工过程质量关。
SMA面层的施工质量对于市政道路的工程质量至关重要。而要保证SMA面层的施工质量, 则必须从摊铺过程中温度、速度、找平、碾压等各方面着手,特别是施工温度和碾压速度、碾压遍数,区别于普通的沥青混合料,并对施工中应注意的质量环节进行严格控制。
参考文献：
[1]孙澎涛 沥青玛蹄脂碎石(SMA)的应用及其在中国的发展公路交通科技应用技术版[J] 2006.07
[2]张肖宁 沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用[M]北京:人民交通出版社,2006
[3]沈金安，李福普SMA路面设计与铺筑[M]北京:人民交通出版社,2003
[4]公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)[S]
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。