SMASMA路面设计与施工路面设计与施工杨龙清 福建省交通科学技术研究所 南平高速公路有限责任公司内 容★特点 ★材料要求 ★配合比设计 ★施工工艺 ★施工质量控制 ★体会SMA技术来自欧洲什么是SMA★ SMA是Stone Matrix Asphalt的缩写,译 为沥青玛蹄脂碎石混合料；★ SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉 及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充 间断级配的粗集料骨架间隙组成为一体 的沥青混合料SMA 骨料结构图 SMA与AC、AM、AK区别★ SMA具有AC的空隙率小，水稳定性及耐久性好 ，AM的集料嵌挤作用好，高温抗车辙能力强， AK的抗滑性能好的特点；★同时克服了AC的高温稳定性能不足，AM及AK的 不耐抗裂、抗老化、抗水损害性能差的缺点密级配沥青混合料AC特点★ AC的空隙率小，耐久性、水稳定性、抗老化 性能好；★ AC组成中细集料以下的部分大体上占到一半 ，粗集料实际上是悬浮在沥青砂浆中，交通荷 载主要由沥青砂浆承受着，在高温条件下，沥 青砂浆的粘度变小，承受变形的能力急剧降低 ，易产生永久变形，造成车辙、推拥，且表面 构造深度小，抗滑等表面功能较差沥青碎石混合料AM特点★ AM石料嵌挤很好，有较好的抗车辙变形能力 ；★使用沥青和矿粉太少，空隙率太大，空隙率太 大，渗水严重，沥青与集料的粘结性不足，水 分对混合料的侵蚀很容易造成破坏，低温抗裂 性也不好，耐久性很差。
AK型抗滑表层特点★ AK注重抗滑性能，尤其是提高表面的构造深 度，致使混合料的空隙率偏大，并伴随着离析 ，也有较严重的渗水或局部渗水，耐久性不足 成了现在难以克服的缺点，在多雨潮湿地区更 为突出，往往成为早期损坏的根源各种级配比较筛筛孔尺寸 (mm)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-13C10090- 10065- 8538- 6824- 5015- 3810- 287- 205- 154- 8SMA-1310090- 10050- 7520- 3415- 2614- 2412- 2010- 169- 158- 12OGFC-1310090- 10060- 8012- 3010- 226- 184- 153- 123- 82- 6AM-1310090- 10050- 8020- 458- 284- 202- 160- 100- 80- 6SMA与普通的悬浮-密级配的 外观比较图SMA路面特点（1）★ 在SMA的组成中，矿料是间断级配，粗集料用量多， 占到70%以上，粗集料颗粒之间有良好的嵌挤作用，沥 青混合料产生非常好的抵抗荷载变形能力，即使在高 温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降，对这种抵抗能力 的影响也不会减少，因而有较强的高温抗车辙能力；★ SMA使用矿粉多（8～12%）、沥青多（5.5 ～6.5%， 比密级配沥青混凝土大1%左右），又使用纤维作稳定 剂,由此组成的沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面,充分填 充集料间隙,在温度下降、混合料收缩变形时，玛蹄脂 有较好的粘结作用，它的韧性和柔性使混合料有较好 的低温变形性能；SMA路面特点（2）★ SMA混合料的内部空隙率很小，（4%左右），混合料 渗水很少或几乎不渗水，混合料内部的水属毛细水形 态，不易成为大的动力水，再加上玛蹄脂与集料的粘 结力好，混合料的水稳定性也有较多改善；★ SMA一方面要求采用坚硬的、耐磨的优质石料；另一 方面矿料采用间断级配，粗集料含量高，路面压实后 表面形成大的孔隙，构造深度大，使雨天高速行车下 不易产生水漂，抗滑性能提高，较好地解决了抗滑与 耐久的矛盾。
同时，雨天交通不会产生大的水雾和溅 水，路面噪音降低，从而可以全面提高路面的表面功 能；SMA路面特点（3）★ SMA的混合料内部被沥青玛蹄脂充分填充，空隙率小 ，沥青与空气接触少，因而沥青混合料的耐久性能好 试验证明，这种混合料的耐疲劳性能大大优于密级 配沥青混凝土，因此有良好的耐久性；★ SMA路面密水性好，对下面的沥青层和基层有较强的 保护作用和隔水作用，使路面保持较高的整体强度和 稳定性； SMA路面特点（4）★ SMA路面虽比传统沥青混凝土路面工程造价高，但使 用寿命更长，养护费用低，因而全寿命成本仍较低；★ SMA施工工艺要求较高，对施工因素的敏感性较强， 矿料级配及沥青用量的小的泼动和变化，很容易造成 路面质量的大的波动，也会造成局部泛油、油斑、透 水等福建气候特点福建气候特点★典型的亚热带气候: △季风气候显著△冬短夏长△冬暖夏热:冬暖,南北温差大;夏热,南北温差小年平均气温17～21℃△雨、干季分明,水分资源充沛:平均降雨量1400～2000 mm△地形复杂致使气候多变△灾害天气频繁:水、旱、风、寒历年可见福建地形特点福建地形特点★以山地丘陵为主，素有“八山一水一分田”之称; ★由西、中两列大山带构成福建地形的骨架。
两 列大山带均呈东北—西南走向，与海岸平行:西列大山带，由武夷山脉、杉岭山脉等组成 ，北接浙江仙霞岭，南连广东九连山，长约 530多公里，平均海拔1000多米，是闽赣两省 水系的分水岭；中列是由鹫峰山、戴云山、博平岭等山脉组 成的闽中大山带气候、地形与经济发展对我省高速公路 沥青路面的影响★我省高速公路多为山区高速公路，坡陡弯急，桥隧相 连，构造物多； ★山区重车比例大，车辆垂直荷载与水平荷载均较大； ★要求沥青路面在高温季节要具有较大抗剪强度与抗车 辙能力，在雨季要具有较强的抗水损害能力，高温稳 定性与水稳定性为需要解决的主要矛盾；同时兼顾抗 疲劳开裂性能和耐久性能SMA路面适应山区高速公路的要求★SMA路面兼有抗车辙、抗裂、抗水损、抗 滑与耐久等多方面的优良性能★应用改性沥青可进一步全面提高SMA性能 采用改性沥青SMA作磨耗层正是为了利 用改性沥青SMA的高性能，充分满足山区 高速公路炎热、潮湿气候与特重交通荷 载条件的需要SMA路面国内外发展状况★SMA是德国解决车辙问题而发展起来的新型沥青混合料，第一条 SMA路面始建于上个世纪60年代中期，30年来仍良好地使用着70 、80年代SMA在欧洲比较普遍地应用于重载路面，90年代初期北美 开始引用SMA技术。
★我国于1992年在建设首都机场高速公路过程中首次试用SMA技术 SMA路面迄今在我国高速公路中应用已达到相当规模，已应用 于机场跑道、桥面铺装与路面磨耗层 ★同外省相比，我省运用SMA路面技术较迟，1999年市政部门首先 在福州三县洲大桥桥面铺装采用了SMA技术，厦门海沧大桥钢桥 面铺装也采用了SMA技术相比较而言,厦门地区运用SMA是在 全省范围内最多的 ★在漳龙高速公路上的运用是我省高速公路首次应用漳龙高速公路龙岩段(石崆山)SMA对材料的要求★粗集料 ★细集料 ★填料 ★纤维稳定剂 ★沥青粗集料 (1)★用于SMA的粗集料应采用质地坚硬，表 面粗糙，形状接近立方体，有良好的嵌 挤能力的破碎集料 ★按省高指要求，必须采用水洗法除尘粗集料 (2)★值得注意的是：在漳龙高速公路SMA路面试验工程中 ，对集料规格上过分强调了针片状颗粒含量要尽量小 ，规定小于10%要达到这一规定，加工过程中必须 经过反复破碎，其结果是集料经反复碰撞后，其棱角 被局部磨圆，集料的棱角性有较大程度的损失，这是 得不偿失的粗集料棱角性的损失，不仅直接影响到 沥青混合料的内摩阻力，而且对混合料的体积特性造 成不良后果，这一经验教训值得认真吸取。
★因此，对粗集料针片状颗粒含量不能作过高要求，我 国规范规定≤15%已经是很高要求了，比美国SMA规范 要求的≤20%已经高了不少因此，针片状颗粒含量 ≤15%的要求是适当的对粗集料针片状颗粒含量作过 高要求不仅费工，增加成本，而且对集料与混合料性 能都将造成损害粗集料质量要求序号技术术指标标规规范要求省高指标标准化 指南要求1压压碎值值（%）≤26≤202洛杉矶矶磨耗值值（%）≤28≤283表观观相对对密度≥2.60≥2.604吸水率（%）≤2.0≤2.05坚坚固性（%）≤12≤126针针片状颗颗粒含量（混合料）（%）≤15≤15其中粒径大于9.5mm（%）≤12≤12其中粒径小于9.5mm（%）≤18≤187小于0.075mm颗颗粒含量（%）≤1≤18软软石含量（%）≤3≤39磨光值值(BPN)≥42≥4210粘附性（级级）≥5≥5细集料 ★细集料应洁净、干燥、无分化、无杂质，并有 适当的颗粒级配 ★细集料宜采用专用的细料破碎机生产的机制砂 ，不宜使用天然砂 ★按省高指要求，必须采用抽吸设备除尘，成品 必须搭设遮雨棚细集料质量要求 序号技术术指标标单单位规规范要 求省高指标标准 化指南要求1表观观相对对密度/≥2.50≥2.502坚坚固性（大于0.3mm部分）%≤12≤123含泥量（小于0.075mm颗颗粒含量） (适用于砂)%≤3≤34砂当量（适用于0-4.75mm）%≥60≥605亚亚甲蓝值蓝值 （适用于0-2.36mm）g/kg≤2.5≤2.56棱角性（流动时间动时间 ）s≥30≥30填料 ★填料必须是采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经 磨细得到的矿粉，应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出。
★回收粉中含有不少尘土，粗细集料中石粉经过明火燃烧，高温处 理，会变得发脆，使用回收粉将使玛蹄脂部分的劲度明显增大， 影响SMA混合料性能，所以建议SMA不使用回收粉★少量使用消石灰，对改善混合料的水稳性有明显的好处，且能减 缓沥青的老化，提高混合料的耐久性，但由于在使用消石灰后会 与水分、空气发生反应，变成极性氧化物，进而形成碳酸钙，过 度使用会使沥青混合料变脆，所以要限制其用量★按省高指要求，在矿粉中掺加矿粉总量的20%的消石灰 矿粉质量要求序号技术术指标标单单位规规范要求省高指标标准 化指南要求1表观观相对对密度/≥2.50≥2.502含水量%≤1≤1 3粒度范围围＜0.6mm%100100＜0.15mm%90-10090-100＜0.075mm%75-10075-1004外观观无团团粒，不结块结块无团团粒，不结块结块5亲亲水系数/＜1＜16塑性指数/＜4＜47加热热安定性/实测记录实测记录实测记录实测记录集料分级★为达到SMA沥青混合料要求级配，并保证生产 过程中配合比的准确性和一致性，使混合料始 终稳定如一，必须对集料实行严格分级★对于SMA-13建议分为9.5～13.2mm、4.75～ 9.5mm、2.36～4.75mm、0-2.36mm等四档 。
分级集料质量要求 编编号粒径（mm）规规 格19.5～13.2＞13.2mm的数量＞10%且＜0.075mm的含量 ≤1%24.75～9.5＜0.075mm的含量≤1%32.36～4.75＜0.075mm的含量≤3%40-2.36＜0.075mm的数量≤10%纤维稳定剂★作用:改善沥青混合料性能吸附沥青减少析漏★分类:木质素纤维矿物纤维聚合物化学纤维纤维与改性沥青的作用区别★纤维：加筋、分散、吸附沥青、稳定、增粘等 作用，对防止SMA沥青析漏的功效好★改性沥青：防止飞散和提高路用性能效果好★改性沥青可以代替纤维的一部分作用，但并不 能完全起到纤维作用木质素纤维质量技术要求项项目单单 位指标标试验试验 方法纤维长纤维长 度,不大于 m m6水溶液用显显微镜观测镜观测灰分含量%18±5高温590-600℃燃烧烧后测测定 残留物pH值值/7.5±1.0水溶液用pH试纸试纸 或pH计测计测 定吸油率,不小于/纤维质纤维质 量的5 倍用煤油浸泡后放在筛筛上经经振 敲后称量含水率(以质质量计计),不 大于%5105℃烘箱烘2h后冷却称量纤维稳定剂其它要求★应在250℃的干拌温度下不变质、不发脆,使用纤维必须符合环保要 求,不危害健康。
★可采用松散的絮状纤维或预先与沥青混合制成的颗粒状纤维，但 都必须在混合料拌和过程中能充分分散均匀★应存放在室内或有棚盖的地方，松散纤维在运输及。